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本课程是化工学院所属化学工程与工艺（英语强化）专业大类课程之一。本课程主要研究物质变化的平衡规律和变化速率规律，研究物质结构与性质的关系等，课程的内容是某些后续课程的理论基础。本课程的任务是使学生比较牢固地掌握物理化学基本概念，基本规律和计算方法，使学生初步受到分析和解决物理化学实际问题的训练；通过学习本课程，学生得到科学方法的训练和逻辑思维能力的培养，并为学生继续学习打下必要的物理化学理论基础。
二、课程内容、基本要求与学时分配
以下按“了解”、“理解”和“掌握（或学会）”三个层次列出本课程教学内容的基本要求。
（一） 化学热力学基础 （16学时）
Chapter 0 Introduction (2 class time)
Chapter 1 The First Law (8 class time)
1.1 The basic concepts
1.2 The first law
1.3 Thermochemistry
1.4 State function and exact differentials
Chapter 2 The second law (6 class time)
2.1 The second law
2.2 The third law
2.3 Helmholtz and Gibbs energies
2.4 Chemical potential
1. 了解系统和环境、系统的宏观性质、系统的状态、状态函数及其特点、相的定义、液体和固体的饱和蒸气压、系统的热力学平衡态、物质的临界状态、临界参量、系统的变化过程与途径、可逆过程、化学反应进度等热力学基本概念。
2. 理解热与功的概念；掌握热与功的正、负号的规定；掌握体积功的定义及体积功的计算。
3. 理解热力学能的定义及对它的微观解释；掌握热力学第一定律的文字表述，数学式表述。
4. 了解热容的定义及定压、定容摩尔热容的概念；理解焓的定义；掌握理想气体的热力学能及焓只是温度的函数这一重要概念；会从数据表中查阅Cp,m＝f(T)的关系式；了解理想气体绝热过程的基本公式；了解理想气体绝热可逆过程方程式。
5. 理解相变热及相变焓，了解相变过程ΔU的计算
6. 了解化学反应的热力学能[变]及焓[变]的含义，化学反应的标准摩尔焓[变]及标准热力学能[变]的关系，热力学标准态，热化学方程式，盖斯定律等概念；理解反应的标准摩尔焓的定义；理解标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓的定义；会从数据表中查阅物质B热力学数据会利用这些数据计算ΔrHm(298.15K)和任意温度的ΔrHm(T)；了解摩尔溶解焓，摩尔稀释焓的概念。
7. 了解什么是节流效应，节流过程有何特点；了解焦汤系数的定义及其实际应用。
8. 理解热力学第二定律的经典表述法及数学式表述和热力学第二定律的实质；理解熵的定义、掌握熵增原理、熵判据及其应用条件；掌握从熵的定义式出发计算系统发生单纯p、V、T变化过程及相变化（可逆的与不可逆的）过程的熵变ΔS 。
9. 了解热力学第三定律的文字表述及数学式表述；了解标准摩尔熵的概念；会从数据表中查阅Sm（B，相态，298.15K）及计算ΔrSm(T)；了解熵的物理意义。
10. 理解亥姆霍茨函数的定义及吉布斯函数定义；会用亥姆霍茨函数判据，吉布斯函数判据，了解其应用条件；会计算定温单纯p、V变化及可逆与不可逆相变化过程的ΔA及ΔG 。
11. 理解热力学基本方程及其应用条件；了解麦克斯韦方程，热力学状态方程及吉布斯－亥姆霍茨方程。
（二） 相平衡热力学 （4学时）
Chapter 3 Simple mixture (4 class time)
3.1. Partial molar quantity
3.2 Chemical potential of mixture
3.3 Dilute solution and real solution
3.4 Clausius-Clapayron equation
1. 了解相平衡热力学研究的内容及方法。会从纯物质两相平衡条件出发，用热力学法推导出纯物质两相平衡时的T、p关系－克拉佩龙方程；掌握克拉佩龙方程及克劳休斯－克拉佩龙方程的各种形式及其应用。
2. 了解液态混合物及溶液的区分和组成标度。
3. 理解偏摩尔量的定义；了解不同组分同一偏摩尔量间的关系及同一组分不同偏摩尔量间的关系。理解化学势的定义。理解多组分组成可变的均相系统的热力学基本方程及其应用。了解偏摩尔量与化学势的区分与联系。
4. 掌握物质平衡判据的一般形式及相平衡条件和化学平衡条件。
5. 理解纯理想气体及其混合物中任意组分的化学势表达式；了解化学势的标准态。
6. 理解真实气体化学势表达式及逸度的定义和逸度因子的概念。
7. 掌握拉乌尔定律及其应用。
8. 掌握亨利定律以及该定律的其他各种形式，理解亨利系数的单位及其所对应的亨利定律的形式；掌握亨利定律的应用对象及条件。
9. 理解理想液态混合物的定义以及微观和宏观特征；掌握理想液态混合物的气、液平衡性质及有关计算；理解理想液态混合物的混合性质；理解理想液态混合物中任意组分B的化学势表达式，了解化学势的标准态。
10. 理解理想稀溶液的定义；掌握理想稀溶液的气、液平衡；了解理想稀溶液溶剂的化学势表达式及溶质的化学势表达式。了解稀溶液的依数性及其应用条件。
11. 了解真实液态混合物及真实溶液对理想液态混合物及理想稀溶液热力学规律的偏差。理解真实液态混合物任意组分B的活度及活度因子的定义；掌握活度及活度因子的计算。
12. 了解真实溶液中溶剂的活度和渗透因子的概念。了解真实溶液中溶质的活度和活度因子的概念。
（三） 相平衡状态图 （6学时）
Chapter 4 Phase diagrams (6 class time)
4.1 Phases, components, and degrees of freedom
4.2 One-component phase diagram
4.3 Vapor pressure diagram
4.4 Temperature-composition diagrams
4.5 Liquid-liquid phase diagrams
4.6 Liquid-solid phase diagrams
1. 理解相律，掌握其简单应用。
2. 掌握单组分系统相图的阅读和应用。
3. 掌握二组分液态完全互溶系统的蒸气压－组成图及沸点－组成图的阅读和应用。
4. 掌握二组分固态完全不互溶系统的熔点－组成图和盐类溶解度图的阅读及其应用。
5. 掌握杠杆规则的有关计算。
6. 了解二组分系统其他各类相图的主要特征。
7. 了解三组分系统相图的等边三角形表示法。
（四） 化学平衡热力学 （4学时）
Chapter 5 Chemical equilibrium (4 class time)
5.1 The equilibrium condition of chemical reaction
5.2 Perfect gas equilibrium
5.3 General case of a reaction
5.4 Standard equilibrium constant
5.5 Van’t Hoff equation
1. 了解化学平衡热力研究的内容。
2. 理解化学反应摩尔吉布斯函数[变]的定义及其与化学反应亲和势的关系。
3. 理解化学反应标准平衡常数的定义。
4. 掌握用热力学方法计算化学反应标准平衡常数。
5. 掌握化学反应标准平衡常数与温度的关系－范特荷夫方程的积分式和不定积分式及其应用。
6. 掌握理想气体混合物反应的化学平衡。
7. 了解真实气体混合物反应的化学平衡。
8. 掌握应用范特荷夫定温方程判断反应的方向。
9. 掌握反应物平衡转化率及系统平衡组成的计算。
10. 理解温度、压力、惰性气体的存在等因素对化学平衡移动的影响规律。
11. 理解理想气体与纯固体（或纯液体）反应的化学平衡；掌握固体化合物分解压力的概念和计算。
12. 了解液态混合物及溶液中反应的化学平衡。
13. 了解同时反应平衡的处理方法，了解耦合反应平衡的处理方法。
（五） 量子力学基础 （16学时）
Chapter 6 Quantum Theory (5 class time)
6.1 The Motivation for Quantum Mechanics
6.2 Wave-Particle Duality
6.3 Wavefunction
6.4 The dynamics of microscopic systems
6.5 Quantum mechanical principles
6.6 Some Analytically Soluble Problems
Chapter 7 Atoms (3 class time)
7.1 Single-electron atoms
7.2 Many-electron atoms
Chapter 8 Molecules (4 class time)
8.1 Hydrogen Molecule Ion
8.2. Molecular orbital theory
8.3 The Huckel Moleculor Orbital method
Chapter 9 Molecular symmetry (4 class time)
9.1 Introduction
9.2 Symmetry elements and operations
9.3 Groups
9.4 Point Groups
9.5 Representation and Character Table
1. 了解量子力学研究的内容和方法。
2. 了解微观粒子运动的量子力学性质（能量量子化、波粒二象性、不确定关系）。
3. 理解定态薛定谔方程各项的含义，理解波函数的物理意义。
4. 理解量子力学的基本假定。
5. 了解算符的作用，了解拉普拉斯算符和哈密顿算符的形式和作用。
6. 了解将定态薛定谔方程应用于势箱中粒子的平动、双粒子刚性转子的转动、谐振子的振动等系统，求解薛定谔方程得到相应的波函数及能量的量子力学原理和方法。
7. 理解单电子原子Schrodinger方程的建立方法。
8. 了解单电子原子Schrodinger方程求解思路及4个量子数的由来。
9. 理解原子轨道、电子云的概念及单电子原子波函数的物理意义。
10. 了解电子的自旋与单电子原子的状态。
11. 理解多电子原子的Schrodinger方程的建立方法。
12. 了解求解多电子原子的Schrodinger方程的近似方法。
（六） 统计热力学初步 （6学时）
Chapter 10 Statistical thermodynamics (6 class time)
10.1 The concepts
10.2 Ensemble method
10.3 Boltzmann distribution
10.4 Partition function of particles
10.5 Thermodynamic properties and partition functions
10.6 Statistical thermodynamic properties of perfect gas
1. 了解统计热力学研究的内容和方法。
2. 了解统计系统的分类。
3. 了解粒子态、系统态、系统的热力学态的概念。
4. 了解能级分布与状态分布的概念。
5. 了解最概然分布及平衡分布。
6. 了解摘取最大项原理。
7. 了解统计系综的定义及系综的分类。
8. 理解统计热力学的基本假设。
9. 理解Boltzmann分布律及适用条件。
10. 理解系统正则配分函数及粒子配分函数的定义和析因子性质。
11. 掌握双原子分子的平动、转动和振动配分函数的计算。
12. 理解独立子系统的热力学能、熵与配分函数的关系。
（七） 化学动力学基础 （12学时）
Chapter11 Chemical kinetics (12 class time)
11.1 The rates of reactions
11.2 Rate laws
11.3 Integrated rate laws
11.4 Measurement of reaction rates
11.5 The temperature dependence of reaction rates
11.6 Reaction mechanisms and elementary reaction
11.7 The kinetics of complex reaction
11.8 Catalysts
11.9 Reactions in solution
11.10 Photochemical reaction
11.11 Simple Collision Theory
11.12 Activated Complex Theory
11.13 Microscopic reaction kinetics
11.14 No-linear chemical kinetics
1. 了解化学动力学研究的内容和方法。
2. 了解化学反应转化速率的定义；理解定容反应速率的定义。
3. 了解反应速率与浓度关系的经验方程的一般形式；理解反应级数的概念；理解宏观反应速率系数的物理意义及其单位。
4. 掌握一级、二级反应微分及积分速率方程（动力学方程）和应用；了解其他级数反应的速率方程。掌握一、二级反应的特征。
5. 掌握通过实验建立反应速率方程的方法（积分法、微分法、半衰期法、隔离法）。
6. 理解反应机理、总包反应、元反应、反应分子数、元反应的微观反应速率系数等概念；掌握元反应的质量作用定律及其应用。
7. 了解反应速率与温度的一般关系；掌握阿仑尼乌斯方程的各种形式及其应用；理解指前参量k0活化能Ea的定义；理解托尔曼对化能Ea的统计解释。
8. 理解基本类型的复合反应（平行、对行、连串反应）的定义；理解对行反应、平行反应的速率方程及其应用；了解连串反应的c ~ t曲线的特征，了解反应速率控制步骤的概念。
9. 理解复合反应速率方程的近似处理法（稳态近似法，予平衡态近似法）的原理，掌握其应用。
10. 了解链反应的共同步骤；了解链反应的分类、链爆炸、热爆炸、爆炸界限等概念。
11. 理解催化剂的定义、催化作用的分类（均相及多相催化）及催化作用的共同特征；了解催化剂的主要类型；了解催化剂及催化作用的基本知识（主催化剂、助催化剂、载体、活性、寿命、中毒与再生等）。
12. 了解元反应的速率理论——简单碰撞理论、活化络合物理论的一些基本概念（碰撞数、碰撞截面、阈能、概率因子；势能面、反应的最低能量途径、鞍点、过渡状态、能垒、活化焓、活化熵等）；了解两个理论的基本假设、数学表达式；比较两个理论的成功与不足。
13. 了解流动系统的概念；了解两种理想流动模型、平均停留时间、空间速度等概念；了解反应速率方程在流动系统中的应用。
14. 了解光化学反应与热化学反应的概念；了解光化学反应的基本定律、初级过程与次级过程、量子效率等概念；了解光物理过程的一些基本概念（单重态、三重态、辐射跃迁、无辐射跃迁、分子间传能、荧光、磷光、淬灭、系间过渡等）；了解光化学过程的实例（光敏反应、光合作用等）。
15. 了解溶液中反应的特点；了解笼效应、分子遭遇、扩散控制与活化控制等概念；了解溶剂的性质（极性及溶剂化作用）对反应速率影响的规律。
16. 了解单一底物酶催化反应动力学机理；了解Michaelis－Menten方程；了解影响酶催化反应的因素。
17. 了解聚合反应的特点；了解逐步聚合反应和链聚合反应动力学。
（八） 界面层的热力学及动力学 （4学时）
Chapter 12 Interface Phenomenon (4 class time)
12.1 Interface
12.2 Surface Tension
12.3 Curved Surface
12.4 Surface adsorption of solution
12.5 The extent of adsorption
1. 理解表面张力（单位表面自由能）的概念及高度分散系统的热力学基本方程。
2. 理解弯曲液面的附加压力的概念；掌握Young－Laplace方程及其应用。
3. 理解弯曲液面的饱和蒸气压与平面液体的饱和蒸气压的不同；掌握Kelvin方程及其应用。
4. 了解润湿作用；理解接触角和Young方程；了解毛细管现象。
5. 理解亚稳状态及新相生成的热力学和动力学。
6. 了解溶液界面上的吸附现象，正吸附和负吸附，吉布斯模型及表面过剩物质的量的要领；理解Gibbs 方程。
7. 了解表面活性剂的结构特征及其应用。
8. 理解物理吸附和化学吸附的意义和区别。
9. 掌握Langmuir单分子层吸附理论和吸附定温式及其应用。
10. 了解B.E.T多分子层吸附定温式及其应用。
11. 了解多相催化反应的基本步骤。
12. 了解表面反应的机理及其动力学。
（九） 胶体分散系统及粗分散系统 （4学时）
Chapter 13 Colloids and macromolecules (4 class time)
13.1 Colloids
13.2 Properties of Colloids
13.3 Macromolecules
13.4 Coarse Dispersed System
1. 了解胶体分散系统及粗分散系统研究的内容和方法
2. 理解分散系统的定义和分类。
3. 了解溶胶、缔合胶束溶液及大分子溶液各自的主要特征。
4. 理解溶胶的制备方法。
5. 了解丁达尔现象、布朗运动等的实质。
6. 理解双电层结构，区分热力学电势φe、斯特恩电势φδ及动电电势ζ，了解ζ电势的应用。
7. 了解溶胶稳定理论的基本思想。
8. 理解电解质对溶胶的聚沉作用。
9. 了解胶束的增溶作用及其应用。
10. 了解大分子溶液的渗透压、粘度及唐南效应。
11. 了解乳液的定义、类型及稳定条件。
12. 了解泡沫、悬浮液的定义及应用。
（十） 电化学系统的热力学与动力学（8学时）
Chapter 14 Electrolyte Solutions (2 class time)
14.1 Thermodynamic Properties of Electrolyte Solutions
14.2 Conductive Properties of Electrolyte Solutions
Chapter 15 Electrochemical System (6 class time)
15.1 Electrochemical system
15.2 Electrochemical Cells
15.3 Equilibrium electrochemistry
15.4 Application of EMF Measurements
15.5 kinetics of electrochemical system
15.6 Power production and corrosion
1. 了解电解质溶液研究的内容。
2. 了解强电解质和弱电解质的概念。
3. 理解电解质的活度，离子平均活度和离子平均活度因子的概念。
4. 理解离子强度的定义，会计算电解质溶液的离子强度。
5. 了解德拜－许克尔极限定律及离子氛模型。
6. 理解电导、电导率、摩尔电导率的定义及其应用。
7. 理解离子独立运动定律及其应用。
8. 了解离子迁移数、离子电迁移率的概念。
9. 了解电化学系统的定义；了解电化学系统不同相间电势差产生的机理。
10. 理解原电池、电解池的不同概念。明了电池（原电池、化学电源、电解池）的阴、阳极，正、负极规定的原则。
11. 掌握常用电极的类型；会写常用电极和常见电池的电极反应和电池反应。
12. 掌握原电池电动势的定义；理解可逆电池必须满足的条件。
13. 掌握原电池反应及电极反应的能斯特方程；会用能斯特方程做有关计算。
14. 了解电化学反应速率的定义及电流密度的概念；了解阴极过程及阳极过程和交换电流密度的概念。
15. 了解电极极化的概念；了解电解池的极化曲线及化学电源的极化曲线。了解超电势的定义及扩散超电势和活化超电势的概念。
16. 了解氧化还原电催化和非氧化还原电催化；了解氢析出反应机理与吸氧反应机理。
17. 了解理论分解电压及实际分解电压的概念。
18. 了解法拉第定律。
19. 了解电解时电极反应的竞争。
20. 了解电化学的一些实际应用（化学电源、金属的腐蚀与防护、金属表面的电化学精饰、电化学传感器、生物电化学）。
三、课程的其它教学环节
四、说明
本课程的先修课程为《高等数学》、《无机化学》、《普通物理》。
五、课程使用的教材和主要参考书
使用教材：
《Physical Chemistry》，6th ed.， Peter Atkins, Oxford University
主要参考书：
1.《多媒体CAI物理化学（第四版）》傅玉普 等编 大连理工大学出版社
2．《物理化学》 天津大学物理化学教研室 编 高等教育出版社 |
