物理化学大纲(中药学)

《物理化学》课程教学大纲适用专业:中药学院系部:药学院教研室:化学教研室制定人:刘靖丽审核人:张拴系主任签字:陕西中医学院教务处制2014年3月28日《物理化学》课程教学大纲总学时：64理论：44实验:20见习：学分：3.5课程类别：基础必修课适用专业：中药学先修课程：高等数学、大学物理、无机化学、有机化学、分析化学前言物理化学是中药学专业及相关专业的一门基础必修课。它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求化学变化规律的一门科学。中药、中药制药以及制药工程专业的学生在继高等数学、大学物理、无机化学、有机化学和分析化学之后来学习本门课程，通过课堂讲授、学生自习、学科前沿介绍、习题课、讨论课、计算机辅助教学、考试等教学环节达到本课程的教学目的，为以后学习中药化学、药剂学、炮制学和中药鉴定等专业课程以及将来从事药物研发工作奠定良好的化学理论基础。物理化学的内容十分广泛。根据本专业对本课程的要求，系统和重点相结合，选定化学热力学、相平衡、化学动力学、表面现象、溶胶、大分子溶液等作为讲课和实验的基本内容。化学热力学主要讲述热力学第一定律、热力学第二定律及其在气体的简单P、V、T变化，相变化和化学反应中的应用等；相平衡主要讲述吉布斯相律的应用，单组分系统和二组分系统相图的绘制、分析及其运用；化学动力学主要讲述简单级数反应的动力学方程推导和特征，温度对反应速率的影响（阿累尼乌斯公式），催化作用及光化学反应基础等；表面现象主要讲述表面吉布斯自由能，铺展与润湿，弯曲液面的附加压力，高分散度对蒸气压、熔点和溶解度的影响，溶液表面的吸附和表面活性剂等；溶胶主要讲述溶胶的特征、制备、净化及其动力学、光学和电学性质；大分子溶液主要讲述大分子化合物的结构特征，摩尔质量，溶解规律，大分子溶液对溶胶的作用、黏度以及蛋白质电解质溶液等。本课程的实验内容包括验证物理化学原理和理论，培养物理化学实验技术等。实验的目的是巩固、加深对物理化学原理的理解，训练仪器的操作技能，以及培养观察现象、正确记录、处理数据和分析问题的独立工作能力，使物理化学的理论与技术更好地应用于药学实践。同时注意培养学生认真严谨的科学态度，勤于动手，善于思考的科学研究能力。在教学过程中，要注意贯彻辩证唯物主义观点和理论联系实际的原则，运用启发式、讨论式、问题式和直观式教学等方法，使学生在初步掌握物理化学基本理论的同时，能主动学习，使学生自觉接受新信息,新思路的科学素养以及逻辑思维能力、表达能力、计算能力以及分析和解决实际问题能力均得到提高。要求适当结合中医、中药方面的实际事例进行讲授，并能针对性地反映本门学科的现代发展和最新成果。根据教学计划，本课程共64学时，其中理论课44学时，实验20学时．根据本院实际情况，安排一次实验讲座和4个项目的实验。基本教材：刘幸平主编.《物理化学》：中国中医药出版社，2012.7。实验教材：陈振江、程世贤主编.《物理化学实验》：中国中医药出版社，2012.7。考试方式：100分钟闭卷考试。以下带*部分为自学内容，带**部分为课堂讨论内容，带***部分为阅读内容（不作要求）。二、教学内容及要求绪论[目的要求]1、掌握理想气体状态方程。2、熟悉混合理想气体定律。3、了解物理化学的任务和内容及其在医药学中的地位和作用。[教学内容]1、物理化学的任务和内容。2、物理化学的研究方法。3、物理化学课程的学习方法。4、物理化学在医药学中的应用。5、气体：理想气体状态方程式（波意耳定律，盖﹒吕萨克定律，阿伏加德罗定律），混合理想气体定律（道尔顿定律与阿玛格定律）。6、实际气体*：范德华方程式。教学重点与难点教学重点：物理化学的任务和内容。教学难点：理想气体状态方程式，混合理想气体定律。[教学方法]课堂讲授、多媒辅助教学、讨论[计划学时]2.0[能力培养目标]通过本单元的教学，初步培养学生对物理化学的学习兴趣和爱好，逐步培养同学们的抽象思维和逻辑思维能力。第一章热力学第一定律和热化学[目的要求]1、掌握热力学基本概念，热力学第一定律，内能、焓两个状态函数，并能进行计算。2、熟悉理想气体简单状态变化过程热效应和体积功的计算。3、理解内能和焓的物理意义及理想气体内能和焓的特征。4、了解反应热与温度的关系-基尔霍夫定律。[教学内容]1、热力学概论：热力学的研究对象、内容、方法、局限性、作用及发展。2、热力学基本概念：体系和环境，广度性质和强度性质，状态和状态函数，过程和途径，热和功。3、热力学第一定律：经验叙述，热力学能（内能），热力学第一定律的数学式。4、可逆过程：功与过程（定外压膨胀、多次定外压膨胀，准静态膨胀和准静态压缩过程等），可逆过程及其特点。5、焓：定容热，定压热。6、热容：热容的概念，定容热容，定压热容，热容与温度的关系*。7、热力学第一定律对理想气体的应用：焦耳实验，Cp和Cv的关系，理想气体的定温过程和绝热过程。8、化学反应的热效应：定容反应热和定压反应热，热化学方程式和盖斯定律。9、几种热效应：生成热、燃烧热、溶解热*。10、反应热与温度的关系——基尔霍夫定律。教学重点与难点教学重点：热力学第一定律及其对理想气体的应用。教学难点：状态函数及其数学特征，可逆过程、功和热的计算。[教学方法]采用课堂讲授、多媒体影视课件辅助、讨论相结合的方法进行教学。[计划学时]8.0[能力培养目标]通过本单元的教学，使学生初步具有分析问题、解决问题的技能，逐步培养同学们的逻辑思维能力和计算能力。第二章热力学第二定律[目的要求]1、了解卡诺循环和卡诺定理以及在第二定律建立过程中的作用，理解自发过程的概念及意义。2、熟悉热力学第二定律的经验叙述，掌握克劳修斯不等式及熵增原理和熵判据。3、掌握亥姆霍兹函数和吉布斯函数作为过程自发进行方向和限度判据的条件及ΔF和ΔG的计算方法。4、了解偏摩尔量与化学势的定义及物理意义。[教学内容]1、热力学第二定律:自发过程的共同特征，第二定律的经验叙述。2、卡诺循环与卡诺定理：卡诺循环，卡诺定理。3、熵的概念——熵与熵增原理：可逆循环过程与可逆过程的热温商，不可逆循环过程与不可逆过程的热温商，熵增原理。4、熵变的计算：理想气体定温过程的熵变，变温过程的熵变，P、V、T均变化过程的熵变，相变过程的熵变，理想气体混合过程的熵变，摩尔熵的计算。5、热力学第二定律的本质——熵的统计意义。6、亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能：亥姆霍兹自由能，吉布斯自由能，ΔG的计算（理想气体的定温过程，相变过程和化学反应）。7、热力学状态函数之间的关系：热力学基本关系式，麦克斯韦关系式。8、偏摩尔量与化学势：偏摩尔量，化学势（化学势的定义，化学势判据及其应用，气体的化学势，溶液中各组分的化学势）。9、化学势在稀溶液中的应用*：蒸气压下降，沸点升高，凝固点降低，渗透压。10、化学平衡：化学反应的方向和平衡条件，化学反应等温方程，多相反应的化学平衡，反应的标准摩尔吉布斯自由能变及平衡常数的计算。教学重点与难点教学重点：克劳修斯不等式；熵增原理和熵判据；亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能判据；ΔS、ΔF和ΔG的计算方法；化学势的定义、判据及其应用。教学难点：熵函数的导出、熵判据的条件及结论；亥姆霍兹函数判据和吉布斯函数判据的应用条件及结论；化学势的概念及表示方法。[教学方法]采用课堂讲授、多媒体影视课件辅助、讨论相结合的方法进行教学。[计划学时]12.0[能力培养目标]通过本章的学习，使学生初步具有理论联系实际的能力，进一步提高同学们的从实践到理论再到实践的认知能力。第三章相平衡[目的要求]1、理解相、自由度、独立组分数的概念及定义。2、掌握：相律，分析相图；克拉贝龙－克劳修斯方程的意义及特鲁顿规则，并能应用公式进行计算。3、熟悉分馏：水蒸汽蒸馏的基本原理，分配定律几种应用。[教学内容]1、基本概念：相数，独立组分数，自由度，相律。2、单组分体系：水的相图、克拉贝龙－克劳修斯方程的推导和计算。3、二组分气-液平衡系统：完全互溶理想溶液的P-X图、T-X图，完全互溶非理想溶液的P-X图、T-X图，精馏原理，水蒸气蒸馏。4、二组分液-液平衡系统：具有最高临界溶解温度的系统，具有最低临界溶解温度的系统，同时具有最高、最低临界溶解温度的系统。5、二组分液－固平衡系统：生成简单低共熔混合物的系统（热分析法），形成化合物的二组分系统相图（形成稳定化合物的相图，形成不稳定化合物的相图），二组分系统部分互溶的固熔体相图。6、三组分系统*：三组分系统组成表示法，部分互溶的三液体系统。7、分配定律及应用*：分配定律，萃取。教学重点与难点教学重点：基本概念，水的相图，克拉贝龙—克劳修斯方程，二组分气液平衡系统。教学难点：完全互溶理想溶液的P-X图、T-X图，完全互溶非理想溶液的P-X图、T-X图，精馏原理，生成简单低共熔混合物的系统（热分析法）。[教学方法]采用课堂讲授、多媒体影视课件辅助、讨论相结合的方法进行教学。[计划学时]8.0[能力培养目标]通过本章的学习，使学生初步具有分析简单相图的技能，进一步提高同学们的综合分析能力和独立思考的能力。第四章电化学**[目的要求]1、掌握电导的概念及应用。2、熟悉离子的迁移现象及迁移数。3、了解溶液的导电机理。4、了解电池的电动势的有关内容及电动势测定的应用。[教学内容]1、电解质溶液的导电性：电解质溶液的导电机理，法拉第定律。2、离子的电迁移和迁移数：离子的电迁移现象，离子的迁移数。3、电解质溶液的电导：电导率与摩尔电导率，电解质溶液的电导测定，电导率、摩尔电导率与浓度的关系，离子独立移动定律和离子的摩尔电导率。4、电导测定的应用：水的纯度测定，弱电解质的电离度及电离常数的测定，难溶盐的溶解度（或溶度积）的测定，电导滴定。5、可逆电池热力学：可逆电池，可逆电池的热力学。6、生物电化学。教学重点与难点教学重点：可逆电池热力学[教学方法]采用学生自学、讨论、多媒体课件辅助相结合的方法。[计划学时]8.0[能力培养目标]本章学生通过自学和相互讨论，使学生初步具有自学的能力和相互学习的能力，逐步提高和培养学生的独立思考能力。第五章化学动力学[目的要求]1、掌握基元反应的动力学方程及其特征，阿累尼乌斯公式的意义及其计算。2、熟悉溶剂、催化剂等因素对反映速度的影响和反应级数的测定方法。3、熟悉催化作用及酶催化反应的基本特征。4、了解反应机理的含义，光化学反应的基础。[教学内容]1、基本概念：化学反应速率的表示方法，反应机理的含义，质量作用定律（反应级数和反应分子数，基元反应，简单反应，复杂反应）。2、浓度对反应速率的影响：一级、二级、零级反应的动力学方程的推导、特征和应用。3、反应级数的测定：积分法（尝试法、图解法、半衰期法）和微分法。4、几种典型的复杂反应**：可逆反应，平行反应，连续反应。5、温度对反应速率的影响：范特霍夫规则，阿累尼乌斯公式和各种表示形式及其计算，活化能的概念，活化能与反应热的关系，药物贮存期预测*。6、反应速率理论：碰撞理论，过渡态理论。7、溶剂对反应速率的影响：溶剂化和溶剂极性，溶剂的介电常数，离子强度对反应速率的影响。8、催化作用：催化作用的基本特征，酸碱催化*，酶催化。9、光化学反应*：光化反应的特点，光化学定律，量子效率。教学重点与难点教学重点：基本概念，一级、二级、零级反应的动力学方程推导、特征；阿累尼乌斯公式和各种表示形式及其计算。教学难点：反应速率理论，溶剂对反应速率的影响。[教学方法]采用课堂讲授、多媒体影视课件辅助、讨论相结合的方法进行教学。[计划学时]8.0[能力培养目标]通过本章的学习，使学生初步具有推导动力学方程的技能，利用现代数学建模原理进行化学模拟的技能，逐步提高和培养学生的推演计算能力、逻辑思维和抽象思维能力。第六章表面现象[目的要求]1、掌握表面活性的概念，高分散度对液体饱和蒸汽压，对晶体溶解度的影响。2、熟悉吉布斯吸附等温式、弗劳因特立希经验式及计算．朗格茂吸附等温式及其计算。3、了解表面能的物理意义，研究表面现象的热力学准则，粉体的性质。[教学内容]1、比表面和表面吉布斯自由能：比表面，比表面吉布斯自由能，