前言:化学热力学专刊

<正>化学热力学是物理化学和热力学的一个重要分支学科,其利用热力学原理研究物质体系中的化学现象和规律,根据物质体系的宏观可测性质和热力学函数关系判断体系的稳定性、变化方向和变化的程度.学科交叉发展对化学热力学不断提出新的、更高的要求,化学热力学研究目前已涵盖溶液化学热力学、热化学、相平衡、热分析、统计热力学与分子模拟、生物化学热力学、材料化学热力学、绿色化学热力学、胶体界面化学热力学、能源化学热力学等方向.发展化学热力学理论、方法和手段,解决多年来一直没有解决的重要化学热力学难题,     

中国化学热力学研究进展

<正>化学热力学是一门古老而又充满生机的重要学科,是物理化学的主要分支学科之一.化学热力学的基本特点是其原理具有高度的普适性和可靠性.对于任何     

化学热力学中微积分的引入及其意义

从微积分在化学热力学理论中的应用角度出发,介绍微积分是如何被引入到化学热力学中。归纳了化学热力学状态函数的数学特性,讨论了一些重要基本概念的联系和区别,指出了微积分在化学热力学理论建立过程中的重要意义,并结合一些实例介绍了微积分原理和方法在化学热力学中的应用。     

我国化学热力学与热分析的研究进展(2012-2013)

本文简要综述了2012~2013年化学热力学与热分析学科在绿色溶剂体系化学热力学、材料热力学、生物热化学、胶体化学热力学、超分子化学热力学以及新型热分析仪器等方面取得的研究成果。共引用参考文献52篇。     

试论化学教学基本理论的内容和结构

化学教学论还没有成为真正意义上的理论学科,其原因是一方面还没有把普通教学论的概念和原理充分应用到化学教学论中,另一方面对化学教学实践经验的概括和抽象层次不高,只停留在表面的解说上。本文认为,要克服教育理论学科与化学教学的“两张皮”现象,还需化学教学论者深入到化学教学的本质特性中去,概括出化学教学是什么,结合教育科学的理论认识和化学教学实践推导出为什么要进行化学教学,化学教学应该如何。即要在深入研究化学学科特性的基础上,建立化学教学论的概念和原理体系。其中,化学教学本质论是切入点,化学教学价值论是方向,化学教学方法论研究则是归宿。     

PuC2 气态分子的结构与热力学稳定性研究

在相对论有效原子实势近似下,用密度泛函B3LYP方法,求得PuC2气态分子的结构与不同温度下的热力学函数.根据热力学原理,计算得到PuC2气态分子在不同温度下的标准生成自由能变均为较大正值,据此说明, PuC2气态分子不具有热力学稳定性.     

从分子图像到热力学框架——物理化学教学的探讨与实践

化学的核心是基于原子分子的图像认识世界、创造物质,化学教育需要培养学生掌握相应的思维方式。在物理化学类课程建设中,浙江大学化学系尝试把宏观化学的基本理论框架,即热力学理论建立在原子分子水平上。具体地是先简述量子化学对单个原子、分子能级结构的处理,然后利用统计热力学的基本原理,从这些量子化的能级导出宏观系统的三个基石性概念(能量、熵、温度)和一条基本定律(熵增加原理),从而建立分子图像的热力学。在教学实践中,强调直接从原子分子层面切入、弱化热机理论、理论与实验结果直接关联。在本文中,我们通过几个教学实例来分享我们的教学经验。     

复杂化学体系的分子模拟研究——2013年诺贝尔化学奖浅析

随着化学科学研究水平的日益提高,人们对物质世界的分子水平的理解也在逐步加深。化学研究中对原理性理解的要求越来越高,也要求越来越准确的定量研究。化学传统上以实验为主,而现代化学对理论具有了强烈依赖性。理论化学的发展取得了巨大进步,成为化学学科的一个重要组成部分。理论与计算化学不但帮助解释实验结果,更提供对实验观察的预言和对材料药物等的合理设计。通过与统计力学和量子力学的紧密结合,在现代计算机技术的支持下分子模拟在化学、材料、生物等学科中得到广泛应用,处理多尺度实际体系的能力越来越强,具有非常广阔的发展前景。但分子模拟作为一个研究手段还需要大力发展,以提高其普适性,使之具有更坚实的理论基础,同时更加系统化和实用化。     

欠电位沉积研究现状——I.欠电位沉积理论

欠电位沉积(upd)具有重要的理论和应用价值, 一直是电化学领域的研究热点. upd 过程理论研究的实质主要为围绕沉积基体、沉积物种和阴离子(或其他有机添加剂)三者在upd过程中的相互作用关系和规律的研究. 本文从upd 过程热力学和动力学两个方面出发, 系统地概述了近年来国内外在upd 理论研究方面的进展.在upd过程热力学方面, 从欠电位位移(ΔE_upd)、upd电吸附价(γ)、温度对upd的影响和电化学吸附等温线四个方面进行了阐述, 概括和分析了upd 过程热力学研究中涉及的相关数学表达式及其应用; 在其动力学方面, 主要概述了upd成核和生长过程动力学, 总结介绍了借助相关数学模型在分析upd过程动力学特征方面的研究. 此外, 简单介绍了计算化学在upd 研究中的应用成果; 最后, 总结了upd 的理论研究现状并展望了upd 的未来研究方向.     

理论化学与下世纪“化学学科重组”前瞻

本文展望了理论化学的发展趋势并预言了下个世纪“化学学科的重组”。作者建议了现代化学的定义：化学是研究从原子,分子片,分子,超分子,生物大分子到分子的各种不同尺度和不同程度的聚集态的合成和反应,分离和分析,结构和形态,物理性能和生物活性及其规律和应用的科学． 根据这个定义,从化学的研究对象不同,在２１ 世纪化学分支学科可能发生重组,因此化学可以划分为如下八个层次：１） 原子层次的化学; ２） 分子片层次的化学; ３） 分子层次的化学; ４） 超分子层次的化学; ５）生物与分子层次的化学; ６） 宏观聚集态化学; ７） 介观聚集态化学和８） 复杂分子体系的化学     

单质活泼性与键能的关系初探

能否用键能来判断单质的活泼性一直是一个令人困惑的问题。从化学热力学和化学动力学进行分析,得出判断非金属和金属的活泼性的标准主要有反应的吉布斯自由能和反应活化能。对于“键能越大,分子越稳定”的观点,笔者认为其所决定的“稳定”是指热力学稳定性,而不是化学活泼性,不能把键能作为单质活泼性的判断标准。     

摩擦化学研究中的类比性分析

作为机械学与化学交叉学科的摩擦化学,它的分析方法和知识体系具有其组成学科的显著特征。借用辩证类比方法尝试分析摩擦化学研究的三则案例,为摩擦化学研究提供方法和知识。     

大物理化学课程教学体系的形成和改革实践

1 国内外物理化学课程结构现状 物理化学是大学化学类专业的一门重要基础课.按照国内大学化学系传统的课程体系编排,一般先讲授无机化学、有机化学和分析化学等描述性内容较多的化学课程,在此基础上,以物理化学和结构化学作为各种化学现象的理论总结,放在高年级开设.最初,物理化学课程包括化学热力学、化学动力学、电化学等内容,后来又增加了统计热力学.结构化学则包括量子力学基础、原子分子结构和化学键理论、晶体结构等,后来又补充了分子光谱等微观结构测定的原理和方法.在具体处理上,物理化学和结构化学作为两门独立的课程开设,一般先开设物理化学,后开设结构化学.两门课程的内容互相独立,彼此之间没有明显的联系,任课教师各自授课,很少相互通气、交流和整合教学内容.     

前言

<正>物理无机化学是一门运用现代物理学的实验与理论方法研究无机化学问题的化学分支学科,包括理论无机化学、结构无机化学、无机化合物反应热力学和动力学以及反应机理等,主要研究无机化合物的反应、制备、结构性能以及有关规律.这一学科的起源可追溯至诺贝尔奖获得者J.H.van’t Hoff和S.Arrhenius(1903年),F.W.Ostwald(1900年)和配位化学创始者A.Werna(1901年)等的早期工作.物理化学的早期发展多以无机化合物为研究对象.无机化学早期也常被喻为狭义的物理化学.20世纪30年代前后,随着基础化学实践深入到原子、分子层次,在量子力学基础上分别建立了酸碱理论、价键理论、分子轨道理论、配位场理论.在近代物理技术的促进下,各种光谱、波谱、能谱和质谱等分析方法对于无机化学的发展起了巨大的促进作用,同时也推动了无机化学与其他化学学科的交叉融合,扩展了无机化学的研究领域,并最终形成了物理无机化学     

理想气体热力学中的佯谬现象及其分析

经典热力学基于其牢固的实验基础所总结出的三个基本定律以及由这些定律所演绎出的许多热力学公式都具有高度的严密性和可靠性.怀疑其严密性和可靠性是幼稚的.但是,如果忽视这些公式所适用条件的苛刻性,则会在实际应用中产生种种佯谬现象.本文就理想气体体系应用热力学公式而产生的几个佯谬现象,根据经典热力学理论对其进行简单的讨论和分析.     

胶体与界面化学的研究进展

胶体与界面化学是研究胶体分散体系和界面现象的一门科学,在能源、材料、生物、化学制造和环境科学等领域具有广泛的应用。近年来,由于先进功能材料、仿生学和生物医药等学科的迅速发展,在纳米尺寸(胶体)的范围内进行分子组装和材料的制备已经引起了人们的高度关注。过去两年里,中国胶体与界面化学领域的科学家的创新性研究工作层出不穷,国际影响力日益提升,所获得的研究成果越来越受到国际同行的关注。这些成果可概括为:(1)系列新型有序分子组合体的构建及其在生物医药领域的应用,尤其是超分子组装、表面图案化有序组装材料的设计和应用;(2)胶体与界面化学方法在微纳米功能材料合成中的应用,包括形貌可控的无机材料、有机-无机复合功能材料、贵金属纳米材料以及小分子凝胶的合成及其应用;(3)胶体与界面化学在生物传感领域的新应用;(4)胶体与界面化学研究新方法。作为一门与实际应用密切结合的学科,现代经济社会为胶体与界面化学的发展提供了广阔的空间。可以预期,未来胶体与界面化学将更注重其基本的物理化学问题,如:新颖有序分子组合体的构建和理论认识;功能性微纳米材料界面结构与性能调控的理论指导。此外,新的手段和方法在胶体与界面体系的不断渗透,将不断产生新的学科交叉点,从而有力地促进胶体与界面化学的学科发展。共引用参考文献96篇。     

计算(机)化学学科进展(2011-2013)

计算(机)化学已成为化学学科的重要组成部分,在理论计算、分子模拟、数据挖掘以及复杂体系分析中发挥了重要作用。本文总结了近年来化学信息学的研究进展,包括化学信息学方法、软件及数据库技术以及化学信息学在结构、性质、相互作用、反应机理,蛋白质及功能材料的性能研究,复杂体系化学数据分析中的应用。共引用参考文献78篇。     

复杂化学体系中非线性问题的理论研究

随着化学研究的对象向生命、纳米和表面等复杂反应体系的深入, 提出了非平衡、非线性和复杂性等深层次的科学问题. 结合我们对复杂化学体系中非线性问题的理论研究, 简要介绍了与之相关的若干前沿课题: 非线性态-态动力学, 复杂网络体系非线性化学动力学和介观化学体系非线性动力学. 这些问题的研究, 对于探索化学过程新的动力学规律, 开拓控制化学过程新的原理, 揭示生命体系中化学过程作用的新机制, 推动化学学科与生命、物理等其他学科的交叉渗透, 都将作出重要贡献.     

葡萄糖体内氧化中的化学热力学原理

介绍了化学热力学基础和葡萄糖体内氧化的3个阶段。葡萄糖体内外氧化符合化学热力学原理中的盖斯定律;酶参与和ATP的引入提高了反应活化分子数,实现了常温常压下的葡萄糖体内氧化;葡萄糖体内氧化的多步骤有助于获得最大非体积功,且多步反应可以有效调控能量在体内的释放速度;葡萄糖体内氧化的前2个阶段证明了葡萄糖可以适应不同条件为生物体提供能量,且不同阶段的中间产物也在生命活动起着重要作用。通过延伸讨论揭示了ATP在葡萄糖体内氧化的三重作用,作为能量形式提高反应活化分子数和存储能量,同时ATP还具有催化剂的特点。     

信息化教学在现代职业教学中的运用——评《职业教育信息化研究导论(第2版)》

介绍了化学热力学基础和葡萄糖体内氧化的3个阶段。葡萄糖体内外氧化符合化学热力学原理中的盖斯定律;酶参与和ATP的引入提高了反应活化分子数,实现了常温常压下的葡萄糖体内氧化;葡萄糖体内氧化的多步骤有助于获得最大非体积功,且多步反应可以有效调控能量在体内的释放速度;葡萄糖体内氧化的前2个阶段证明了葡萄糖可以适应不同条件为生物体提供能量,且不同阶段的中间产物也在生命活动起着重要作用。通过延伸讨论揭示了ATP在葡萄糖体内氧化的三重作用,作为能量形式提高反应活化分子数和存储能量,同时ATP还具有催化剂的特点。