绪论

第一节　物理化学的任务和内容

自然界的物质是由大量的分子、原子或离子组成。化学是研究物质性质与变化的科学，化学变化表面上千变万化，错综复杂，但从本质上说都是原子或原子团的重新组合，相互结合方式及运动方式的变化。物质变化的过程并不是杂乱无章的，而是存在一定的规律性。对化学变化规律的了解，有助于我们正确地认识客观世界，改造客观世界。

任何一个化学反应总是与各种物理过程相联系着的。化学反应发生时，总是同时伴有物理现象。如燃烧反应发生时有热量放出，同时伴随着发光现象；电池是利用氧化还原反应产生电流；氨气的合成会导致系统压力的下降等等。另一方面，一些物理因素也会引发或影响化学变化。如光照射到照相底片上可引起Ag+离子的还原而使图像显示出来；光照会促使高锰酸钾的分解，加热也能促使一些反应的发生和发展等等。这样的例子还可举出很多。在所有这些情况下，物理现象和化学现象总是紧密联系着的。所以，物理化学（Physical chemistry）就是研究化学现象和物理现象之间的相互联系，以便找出化学变化中最具有普遍性规律的一门科学。或者说物理化学是从物质的物理现象与化学现象的联系入手来探求化学变化基本规律的一门科学。物理化学是研究支配化学系统性质和行为的基本物理原理。

物理化学的主要内容包括下列三个方面：

1.化学热力学

化学热力学研究化学反应能量关系及化学变化的方向和限度。即在指定条件下，某一化学反应应该朝哪个方向进行？进行到什么程度？外界条件如压力、温度、浓度等因素如何影响化学反应的方向和限度？研究这一类问题属于化学热力学的范畴。经典化学热力学的理论比较成熟，它的结论也十分可靠，是许多科学技术的基础。如采用热力学的方法研究化学平衡、相平衡、电化学等方面都是很成功的。

2.化学动力学

化学动力学研究化学反应的速率和机理，研究外界因素（如温度、压力、浓度等）如何影响化学反应速率；深入研究则是研究化学反应微观过程，由反应物经过怎样的步骤得到产物的，即机理问题。但动力学的研究受到实验条件限制，其研究仍处于宏观动力学，其理论也不够成熟。近年来，实验手段大大改进，如用短脉冲激光激发分子束，计算机快速数据处理等研究手段，开辟了化学的一个新领域——分子反应动力学。所以化学动力学仍是当前十分活跃的研究领域。

3.物质结构与性能的关系

物质的性质从本质来看是决定于内部的结构，深入了解物质的内部结构，才能真正理解化学反应的内在因素，达到控制化学反应的发生和发展的目的。

物理化学的发展很快，分支较多，内容浩如烟海，作为一门医药院校的基础课程，只能结合各专业的特点，从中选取适当侧重面予以讲授，对中药类各专业来说，我们选择以下几个部分作为教学内容。

化学热力学（thermodynamics）：研究一个系统的各种平衡性质之间的关系，阐明物质在化学变化过程中能量转变规律并判断化学变化的方向和限度。

相平衡（phases equilibrium）：相平衡是热力学的一个分支，通过相图研究各种类型相变化的规律。

电化学（electrochemistry）：主要研究化学能与电能间相互转化的规律。

化学动力学（chemical kinetics）：研究化学反应的速率，探讨化学反应的机理，并研究浓度、温度、光、介质、催化剂等因素对反应速率的影响。

表面现象（surface phenomenon）：用热力学原理，研究多相系统中各相界面间物质的特性。

胶体化学（colloid chemistry）：主要研究胶体物质的特殊性能。

物理化学与化学中的其他学科（如无机化学、有机化学、分析化学等）之间有着密切的联系。无机化学、有机化学、分析化学等各有自己特殊的研究对象，但物理化学则着重研究更具有普遍性的、更本质的化学运动的内在规律性。物理化学所研究的正是其他化学最关心的问题。现代无机化学、有机化学、分析化学在解决具体的问题时，在很大程度上需要利用物理化学的规律和方法。由此看来，物理化学与其他几门化学的关系是十分密切的。