沈阳药科大学物理化学教学大纲

《物理化学》教学大纲课程编码：化-0401-基适用对象：基础药学（理科基地）专业一、前言《物理化学》是应用物理学的理论和方法研究有关物质的物理变化和化学变化的普遍规律的一门学科。本课程要求学生掌握物理化学中热力学、动力学、电化学、表面化学及胶体化学的基本理论、基本知识和基本技能。了解进行物理化学研究的常用手段和方法，并通过实验得到较充分的科研实践的训练。总学时为154，其中讲课92学时，实验56学时，自学6学时。学分7.5。教材选用侯新朴主编《物理化学》（第五版），人民卫生出版社2003年出版。实验教材选用物理化学教研室编《物理化学实验》，沈阳药科大学2005年出版。本课程是基础药学（理科基地）专业的必修课。二、课程内容与要求第一章热力学第一定律（12学时）[基本内容]基本概念：体系与环境，强度性质和广度性质、状态函数及其特点、平衡态的条件、过程与途径、可逆过程的特点、热与功、内能、焓、恒容热容、恒压热容、恒容热、恒压热、恒容热与恒压热的关系。标准生成焓、标准燃烧焓。热力学第一定律：封闭体系热力学第一定律的内容及数学表达式。体积功的计算：自由膨胀过程、恒容过程、恒外压过程、恒压过程、可逆过程及绝热过程的体积功。过程热的计算：单纯PVT变化过程热、相变热、化学反应热。基尔霍夫定律。[基本要求]掌握热力学的基本概念和热力学第一定律。熟悉体积功的计算和过程热的计算。第二章热力学第二定律（12学时）[基本内容]自发过程的共同特征，热力学第二定律的表述。熵的导出及熵判据，热力学第三定律，标准熵。Helmholz函数、Gibbs函数，热力学基本方程和Maxswell关系式；偏摩尔量和化学势。熵差的计算：单纯PVT变化、相变化和化学反应过程的熵变。△G的计算：由定义式和微分式计算。[基本要求]掌握熵增加原理；△S、△F、△G和μ判据及其应用条件，并能熟练应用这些判据判断过程的方向和限度。熟悉热力学基本方程及其适用条件；各种过程的△S和△G的计算。了解熵的物理意义及特定条件下△F、△G与功的关系。第三章化学平衡（10学时）[基本内容]摩尔反应Gibbs函数及化学反应的平衡条件，化学反应的等温方程。理想气体反应及多相反应的平衡常数，平衡常数和平衡组成的计算。标准反应Gibbs函数的计算，温度对平衡常数的影响，其它因素对平衡的影响。[基本要求]掌握摩尔反应Gibbs函数的概念和标准反应Gibbs函数的计算方法；各种因素特别是温度对化学平衡的影响。熟悉平衡常数、平衡组成的计算和各种平衡常数间的关；等压方程的应用。第四章相平衡（12学时）[基本内容]相律，单组分体系的相平衡。P-V图、Clapeyron方程和Clausius-Clapeyron方程。二组分完全互溶体系的气一液平衡：理想溶液和Raoult定律、理想溶液和非理想溶液的P-X图、T-X图与精馏原理。二组分液态部分互溶体系的T-X图。二组分体系的液-固平衡：生成低共溶混合物的体系、生成化合物的体系、固态部分互溶的体系、固态完全互溶的体系。三组分体系的相图。[基本要求]掌握相律及任一体系的组分数、相数和自由度数的确定。熟悉拉乌尔定律、分压定律、克拉佩龙方程和克-克方程；二组分体系相图的画法并能利用相图根据相律确定任一相平衡体系的自由度数和平衡共存的相。了解精馏原理和三组分体系相图的表示方法。第五章电化学（14学时，含自学2学时）[基本内容]电解质溶液：Faraday定律，离子迁移数，电导、电导率和摩尔电导，电导测定的应用，电解质的平均活度和平均活度系数。原电池：可逆电池和可逆电池热力学，Nernst方程，电极电势和电池电动势，电极的种类，电动势测定的应用，浓差电池，液体接界电势。[基本要求]掌握离子迁移数、电导、电导率、摩尔电导、平均活度、平均活度系数、电极电势、电池电动势、标准电极电势、标准电动势和液体接界电势等概念；利用测电池电动势的方法求化学反应的热力学数据和平衡常数、溶液的pH、难溶盐的溶度积、电解质的平均活度系数，以及判断化学反应的方向。熟悉用电导测定的方法求难溶盐的溶解度、弱电解质的解离度和解离常数；用Nernst方程和标准电极电势计算电池电动势；电池反应的写法和根据化学反应设计电池。了解浓差电池、液接电势、电导滴定及电位滴定等概念。第六章化学动力学（16学时，含自学2学时）[基本内容]化学反应速率的定义。基元反应、质量作用定律、速率方程的微分形式，速率方程的积分形式，反应级数的确定。温度对反应速率的影响-Arrhenius经验式、活化能。典型复杂反应：对行反应、平行反应、连续反应，复杂反应速率的近似处理方法，链反应。溶液中的反应。反应速率理论：气体反应的分子碰撞理论、过渡态理论。[基本要求]掌握反应速率、消耗速率、生成速率、基元反应、反应级数、速率常数、半衰期、活化能、过渡态、活化熵、活化焓、活化Gibbs函数等概念；零级、一级、二级等简单级数反应的特点；过渡态理论的要点及Eyring方程的的热力学形式。熟悉零级、一级、二级反应积分速率方程及其应用：求这些反应的速率常数、半衰期、药物的有效期；确定反应级数的方法；Arrhenius经验式的几种形式，并能用以说明反应速率与温度及活化能的关系，能熟悉地用该经验式求活化能或不同温度下的速率常数。了解三种典型复杂反应及链反应的特点，能根据反应机理推导较简单的复杂反应的积分速率方程；溶剂的极性、介电常数及溶液的离子强度和pH值对溶液中反应速率的影响；碰撞理论的要点。第七章表面现象（10学时）[基本内容]表面张力与比表面Gibbs函数，润湿与铺展现象、铺展系数。弯曲液面的附加压力与弯曲液面上的饱和蒸气压、毛细现象和亚稳态。溶液表面的吸附。固体表面的吸附：物理吸附与化学吸附、单分子层吸附理论。表面活性剂：特征、分类、应用、CMC和HLB值。[基本要求]掌握表面张力和比表面Gibbs函数的概念；Young方程、Laplace方程、Kelvin公式、Gibbs吸附等温式和Langermiur吸附等温式。了解润湿、铺展、毛细现象、亚稳态和吸附等常见的表面现象。第八章胶体化学（12学时，含自学2学时）[基本内容]分散系的分类和胶体的基本特征，胶体的制备、净化，胶体的光学性质，胶体的动力性质、胶体的电学性质，胶体的稳定与聚沉。高分子化合物溶液：平均摩尔质量、渗透压、Donnan平衡、粘度、盐析。乳状液。[基本要求]掌握胶体的电学性质及影响胶体稳定的因素。了解胶体的基本特征、胶体的制备与净化、胶体的光学性质和动力性质；高分子溶液的性质；渗透压、Donnan平衡和粘度；乳状液的分类、稳定因素、制乳和破乳方法等。三、学时分配章讲课内容学时一热力学第一定律12二热力学第二定律12三化学平衡10四相平衡12五电化学14（自学2）六化学动力学16（自学2）七表面现象10八胶体化学12（自学2）总计98