0.3　物理化学的主要内容

自然科学发展到今天，到底有哪些方法能够方便于我们在生产实践中直接观察探索身边的事物呢？人类在生产生活的感知，如冷热感应、速率快慢等，就是人类认识自然规律常用的技术手段。人类认识事物的经典技术手段是温度、体积、压强、速率、分布等；随着量子力学和计算机技术的发展，加上数学逻辑思维，人类可以认识原子、分子水平上的粒子结构特征；人类就是利用这些技术手段来探求自然科学中的基本规律。经典物理化学正是根据研究中所采用的技术手段的不同，又可以分为化学热力学、化学动力学、结构化学和统计热力学等几个方面的主要内容，并成为化学、化工、轻工、材料、冶金、农林、医药、地质、生物、热工等学科的理论基础。

0.3.1　化学热力学

化学热力学利用温度、体积、压强这些最基本的技术手段，构建热力学原理，来研究物质体系中的化学现象以及与化学现象密切相关的界面现象、物质聚集状态、分散体系的行为等方面的基本规律。研究化学反应中的能量效应、化学反应的方向和限度及其外界因素的影响是化学热力学的主要任务。热力学以多质点组成的体系为对象，以物质体系的可测量性质和热力学函数为基础，经过严密的逻辑推理，来描述物质体系中过程变化的原理，其研究方法为宏观方法，一般不涉及体系内部粒子的结构，也不关心微观粒子的个别行为。不可逆热力学理论以及耗散结构理论的建立和发展使热力学研究从平衡态深入到非平衡态，促进了实际化学过程及其生命过程的研究。可逆热力学理论是基础物理化学的重点知识内容，本教程在平衡篇部分对此作了较为翔实的介绍。

0.3.2　化学动力学

化学动力学是将速率知识运用到化学对象中，研究化学反应实际经历的过程、反应速率及其外界因素的影响。化学动力学同时从宏观和微观两个层面上分析问题，用宏观函数研究化学反应的速率、机理和规律属于宏观动力学的范畴；结合现代实验技术和量子力学方法在分子水平上研究化学反应的速率、反应途径等称为微观反应动力学。如药物作用机制、催化剂及催化作用机制是化学动力学研究的重要内容之一。在当前物理化学前沿中，有分子反应动力学——用短脉冲激光激发分子束、计算机快速数据处理等探测和研究手段、研究过程速率的科学。本教程在速率篇部分对化学动力学的知识作了介绍。

0.3.3　结构化学

结构化学是用量子力学的基本方程（Schrodinger方程）求解组成体系的微观粒子及粒子之间的相互作用及其规律，从而指示物性与结构之间的关系，将量子力学的方法运用于化学对象中，研究物质的微观结构及其结构与性能之间的关系。物质微观结构的研究采用现代结构分析技术和量子力学方法，包括结构化学和量子化学两门课程。结构化学系统地介绍分子和晶体的结构及其结构与性能的关系；量子化学则主要介绍化学键的本质，已成为解释、预测及设计分子结构与化学行为的重要手段。结构化学和量子化学是物理化学中发展最快、内容最丰富的课程，并且结构化学多单独设课，而基础物理化学中往往不涉及量子化学的内容。本教程将结构化学的部分内容在统计篇作简单实用入门性介绍。

0.3.4　统计热力学

统计热力学是将粒子概率分布规律运用到自然现象的研究中，从分析单个粒子的性质和运动规律入手，通过计算出研究对象内部大量质点微观运动的平均结果，运用概率统计方法寻求大量质点组成的物质体系的宏观规律，从而解释宏观现象并计算一些相关宏观性质，研究体系宏观性质与微观性质之间的关系，因此，统计热力学是热力学宏观性质和微观性质之间的桥梁。本教程将统计热力学基础知识在统计篇作了较为翔实的介绍。

0.3.5　物理化学专题

随着现代测试技术和研究领域的不断发展，物理化学经典理论在某些领域进一步深化、细化，出现了电化学、界面化学、胶体化学、光化学、催化化学等不同分支学科。本教程主要在专题篇作了基础性介绍（光化学、催化化学的内容在微观反应动力学部分作了介绍）。

习题：

0-3　物理化学的主要内容是什么？

思考：

0-2　物理化学知识能带给你什么？

思考：

0-3　实施“学习”的具体策略是什么？

0-4　“学习”的目的是什么？

0-5　有人说学习的目的是为了“生活”，你能解释清楚“生活”到底是什么吗？你知道“生活”要求我们该做什么呢？

0-6　既然物理化学是一门方法学，学习它还需要做习题吗？