物理化學(xué)（1752年建立的二級學(xué)科）
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物理化學(xué)
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1752年建立的二級學(xué)科
物理化學(xué)是在物理和化學(xué)兩大學(xué)科基礎上發(fā)展起來(lái)的。它以豐富的化學(xué)現象和體系為對象，大量采納物理學(xué)的理論成就與實(shí)驗技術(shù)，探索、歸納和研究化學(xué)的基本規律和理論，構成化學(xué)科學(xué)的理論基礎。物理化學(xué)的水平在相當大程度上反映了化學(xué)發(fā)展的深度。
基本信息
| 中文名 | 物理化學(xué) |
| 外文名 | Physical Chemistry |
| 建立時(shí)間 | 1752年 |
| 性質(zhì) |
學(xué)科介紹
物理化學(xué)是以物理的原理和實(shí)驗技術(shù)為基礎，研究化學(xué)體系的性質(zhì)和行為，發(fā)現并建立化學(xué)體系中特殊規律的學(xué)科。
隨著(zhù)科學(xué)的迅速發(fā)展和各門(mén)學(xué)科之間的相互滲透，物理化學(xué)與物理學(xué)、無(wú)機化學(xué)、有機化學(xué)在內容上存在著(zhù)難以準確劃分的界限，從而不斷地產(chǎn)生新的分支學(xué)科，例如物理有機化學(xué)、生物物理化學(xué)、化學(xué)物理等。物理化學(xué)還與許多非化學(xué)的學(xué)科有著(zhù)密切的聯(lián)系，例如冶金學(xué)中的物理冶金實(shí)際上就是金屬物理化學(xué)。
發(fā)展歷史
在1752年，“物理化學(xué)”這個(gè)概念被俄國科學(xué)家羅蒙索諾夫在圣彼得堡大學(xué)的一堂課程（A Course in True Physical Chemistry）上首次提出。
一般認為，物理化學(xué)作為一門(mén)學(xué)科的正式形成，是從1887年德國化學(xué)家奧斯特瓦爾德和荷蘭化學(xué)家范托夫創(chuàng )刊的《物理化學(xué)雜志》開(kāi)始的。從這一時(shí)期到20世紀初，物理化學(xué)以化學(xué)熱力學(xué)的蓬勃發(fā)展為其特征。
熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律被廣泛應用于各種化學(xué)體系，特別是溶液體系的研究。吉布斯對多相平衡體系的研究和范托夫對化學(xué)平衡的研究，阿倫尼烏斯提出電離學(xué)說(shuō)，能斯特發(fā)現熱定理都是對化學(xué)熱力學(xué)的重要貢獻。
當1906年路易斯提出處理非理想體系的逸度和活度概念，以及它們的測定方法之后，化學(xué)熱力學(xué)的全部基礎已經(jīng)具備。勞厄和布喇格對X射線(xiàn)晶體結構分析的創(chuàng )造性研究，為經(jīng)典的晶體學(xué)向近代結晶化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎。阿倫尼烏斯關(guān)于化學(xué)反應活化能的概念，以及博登施坦和能斯脫關(guān)于鏈反應的概念，對后來(lái)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展也都作出了重要貢獻。
20世紀20～40年代是結構化學(xué)領(lǐng)先發(fā)展的時(shí)期，這時(shí)的物理化學(xué)研究已深入到微觀(guān)的原子和分子世界，改變了對分子內部結構的復雜性茫然無(wú)知的狀況。
1926年，量子力學(xué)研究的興起，不但在物理學(xué)中掀起了高潮，對物理化學(xué)研究也給以很大的沖擊。尤其是在1927年，海特勒和倫敦對氫分子問(wèn)題的量子力學(xué)處理，為1916年路易斯提出的共享電子對的共價(jià)鍵概念提供了理論基礎。1931年鮑林和斯萊特把這種處理方法推廣到其他雙原子分子和多原子分子，形成了化學(xué)鍵的價(jià)鍵方法。1932年，馬利肯和洪德在處理氫分子的問(wèn)題時(shí)根據不同的物理模型，采用不同的試探波函數，從而發(fā)展了分子軌道方法。
價(jià)鍵法和分子軌道法已成為近代化學(xué)鍵理論的基礎。鮑林等提出的軌道雜化法以及氫鍵和電負性等概念對結構化學(xué)的發(fā)展也起了重要作用。在這個(gè)時(shí)期，物理化學(xué)的其他分支也都或多或少地帶有微觀(guān)的色彩，例如由欣謝爾伍德和謝苗諾夫兩個(gè)學(xué)派所發(fā)展的自由基鏈式反應動(dòng)力學(xué)，德拜和休克爾的強電解質(zhì)離子的互吸理論，以及電化學(xué)中電極過(guò)程研究的進(jìn)展——氫超電壓理論。
第二次世界大戰后到60年代期間，物理化學(xué)以實(shí)驗研究手段和測量技術(shù)，特別是各種譜學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展和由此而產(chǎn)生的豐碩成果為其特點(diǎn)。
電子學(xué)、高真空和計算機技術(shù)的突飛猛進(jìn)，不但使物理化學(xué)的傳統實(shí)驗方法和測量技術(shù)的準確度、精密度和時(shí)間分辨率有很大提高，而且還出現了許多新的譜學(xué)技術(shù)。光譜學(xué)和其他譜學(xué)的時(shí)間分辨率和自控、記錄手段的不斷提高，使物理化學(xué)的研究對象超出了基態(tài)穩定分子而開(kāi)始進(jìn)入各種激發(fā)態(tài)的研究領(lǐng)域。
光化學(xué)首先獲得了長(cháng)足的進(jìn)步，因為光譜的研究弄清楚了光化學(xué)初步過(guò)程的實(shí)質(zhì)，促進(jìn)了對各種化學(xué)反應機理的研究。這些快速靈敏的檢測手段能夠發(fā)現反應過(guò)程中出現的暫態(tài)中間產(chǎn)物，使反應機理不再只是從反應速率方程憑猜測而得出的結論。這些檢測手段對化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展也有很大的推動(dòng)作用。
先進(jìn)的儀器設備和檢測手段也大大縮短了測定結構的時(shí)間，使結晶化學(xué)在測定復雜的生物大分子晶體結構方面有了重大突破，青霉素、維生素B12、蛋白質(zhì)、胰島素的結構測定和脫氧核糖核酸的螺旋體構型的測定都獲得成功。電子能譜的出現更使結構化學(xué)研究能夠從物體的體相轉到表面相，對于固體表面和催化劑而言，這是一個(gè)得力的新的研究方法。
60年代，激光器的發(fā)明和不斷改進(jìn)的激光技術(shù)。大容量高速電子計算機的出現，以及微弱信號檢測手段的發(fā)明孕育著(zhù)物理化學(xué)中新的生長(cháng)點(diǎn)的誕生。
70年代以來(lái)，分子反應動(dòng)力學(xué)、激光化學(xué)和表面結構化學(xué)代表著(zhù)物理化學(xué)的前沿陣地。研究對象從一般鍵合分子擴展到準鍵合分子、范德瓦耳斯分子、原子簇、分子簇和非化學(xué)計量化合物。在實(shí)驗中不但能控制化學(xué)反應的慍度和壓力等條件，進(jìn)而對反應物分子的內部量子態(tài)、能量和空間取向實(shí)行控制。
在理論研究方面，快速大型電子計算機加速了量子化學(xué)在定量計算方面的發(fā)展。對于許多化學(xué)體系來(lái)說(shuō)，薛定諤方程已不再是可望而不可解的了。福井謙一提出的前線(xiàn)軌道理論以及伍德沃德和霍夫曼提出的分子軌道對稱(chēng)守恒原理的建立是量子化學(xué)的重要發(fā)展。
物理化學(xué)還在不斷吸收物理和數學(xué)的研究成果，例如70年代初，普里戈金等提出了耗散結構理論，使非平衡態(tài)理論研究獲得了可喜的進(jìn)展，加深了人們對遠離平衡的體系穩定性的理解。
中國物理化學(xué)的發(fā)展歷史，以1949年中華人民共和國成立為界，大致可以分為兩個(gè)階段。在30～40年代，盡管當時(shí)物質(zhì)條件薄弱，但老一輩物理化學(xué)家不僅在化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、膠體和表面化學(xué)、分子光譜學(xué)、X射線(xiàn)結晶學(xué)、量子化學(xué)等方面做出了相當的成績(jì)，而且培養了許多物理化學(xué)方面的人才。
1949年以后，經(jīng)過(guò)幾十年的努力，在各個(gè)高等學(xué)校設置物理化學(xué)教研室進(jìn)行人才培養的同時(shí)，還在中國科學(xué)院各有關(guān)研究所和各重點(diǎn)高等學(xué)校建立了物理化學(xué)研究室，在結構化學(xué)、量子化學(xué)、催化、電化學(xué)、分子反應動(dòng)力學(xué)等方面取得了可喜的成績(jì)。
研究?jì)热?/div>
隨著(zhù)科學(xué)的迅速發(fā)展和各門(mén)學(xué)科之間的相互滲透，物理化學(xué)與物理學(xué)、無(wú)機化學(xué)、有機化學(xué)之間存在著(zhù)越來(lái)越多的互相重疊的新領(lǐng)域，從而不斷地派生出許多新的分支學(xué)科，如物理有機化學(xué)、生物物理化學(xué)、化學(xué)物理學(xué)等。物理化學(xué)還與許多非化學(xué)的學(xué)科有著(zhù)密切的聯(lián)系，如冶金過(guò)程物理化學(xué)、海洋物理化學(xué)。一般公認的物理化學(xué)的研究?jì)热荽笾驴梢愿爬槿齻€(gè)方面：
1.化學(xué)體系的宏觀(guān)平衡性質(zhì) 以熱力學(xué)的三個(gè)基本定律為基礎，研究宏觀(guān)化學(xué)體系（含有分子數目量級在10左右的體系）在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶解態(tài)以及高分散狀態(tài)的平衡態(tài)物理化學(xué)性質(zhì)及其規律性。由于以平衡態(tài)為前提，時(shí)間不再是變量。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)統計力學(xué)、溶液化學(xué)、膠體化學(xué)和表面化學(xué)。
2.化學(xué)體系的微觀(guān)結構和性質(zhì) 以量子力學(xué)為理論基礎，研究分子、分子簇和晶體的結構，物體的體相中原子和分子的空間結構、表面相的結構，以及結構與物性之間的關(guān)系與規律性。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有結構化學(xué)、晶體化學(xué)和量子化學(xué)。
3.化學(xué)體系的動(dòng)態(tài)性質(zhì) 研究由于化學(xué)或物理因素的擾動(dòng)而引起的體系的化學(xué)變化過(guò)程速率和變化機理。此時(shí)，時(shí)間是與過(guò)程密切相關(guān)的重要變量之一。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)動(dòng)態(tài)學(xué)、催化科學(xué)與技術(shù)、光化學(xué)、電化學(xué)、磁化學(xué)、聲化學(xué)、力化學(xué)（以摩擦化學(xué)為代表）等。
在理論研究方面，快速大型電子計算機和數值方法的廣泛應用，擴展了量子化學(xué)在定量計算方面的能力。研究對象不僅涉及大分子，還可用以模擬復雜體系的動(dòng)態(tài)過(guò)程。福井謙一提出的前線(xiàn)軌道理論以及R.B.伍德沃德和R.霍夫曼提出的分子軌道對稱(chēng)守恒原理，是量子化學(xué)應用于具體化學(xué)體系時(shí)的重要理論成果。但是仍然沒(méi)有達到人們所期望的利用量子化學(xué)為基礎解決和認識所有化學(xué)問(wèn)題的水平。量子力學(xué)基本原理和化學(xué)實(shí)驗的緊密結合將有助于解決這個(gè)問(wèn)題。為此，發(fā)展能夠應用于復雜分子體系的量子化學(xué)計算方法是實(shí)現上述目標的前提之一。因而W.科恩以電子密度泛函理論和J.波普爾以量子化學(xué)計算方法及模型化學(xué)等研究成果獲得了1998年的諾貝爾化學(xué)獎。
開(kāi)設院校
國內開(kāi)設本專(zhuān)業(yè)的院校較多，此處僅列出前20名的院校：
排名 | 學(xué)校名稱(chēng) | 星級 |
1 | 吉林大學(xué) | 5★ |
2 | 復旦大學(xué) | 5★ |
3 | 廈門(mén)大學(xué) | 5★ |
4 | 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) | 5★ |
5 | 南開(kāi)大學(xué) | 5★ |
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發(fā)展趨勢
物理學(xué)和數學(xué)的成就，加上計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，為物理化學(xué)的發(fā)展提供了新的領(lǐng)域。由于不再局限于方程的解析解、數值方法的應用，使得固體、彈性體和其他非理想體系均已成為物理化學(xué)的研究對象，為材料科學(xué)與技術(shù)的研究增添了新的理論武器，并且更加接近工程實(shí)際。20世紀70年代初，I.普里戈金等提出的耗散結構理論，使得物理化學(xué)的理論體系由傳統的平衡態(tài)熱力學(xué)擴展到全新非平衡態(tài)熱力學(xué)的領(lǐng)域，而對遠離平衡的體系穩定性的理解，將有助于人們對于很多實(shí)際過(guò)程包括生命過(guò)程認識的深化。
80年代后期，以?huà)呙杷淼里@微術(shù)為代表的微觀(guān)顯微學(xué)的興起，推動(dòng)了納米科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。納米材料不僅有著(zhù)極強的應用背景，有關(guān)材料的合成、表征、功能和它們的應用研究，往往涉及多種學(xué)科和技術(shù)，并且和絕大部分的化學(xué)領(lǐng)域有著(zhù)極為密切的關(guān)系，為現代化學(xué)的發(fā)展提供了一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域。由于納米尺度的微粒所包含粒子數的量級和經(jīng)典的物理化學(xué)體系偏離甚遠，因而適合納米體系的物理化學(xué)理論研究和實(shí)驗方法的開(kāi)發(fā)，將成為21世紀物理化學(xué)中的另一個(gè)極具挑戰性的新領(lǐng)域。
催化是化學(xué)研究中的永久課題之一。在化工生產(chǎn)、能源、農業(yè)、生命科學(xué)、醫藥等領(lǐng)域都有及其重要的意義，但至今對于催化作用的原理和大多數催化過(guò)程的反應機理仍然存在著(zhù)疑問(wèn)，還不能隨心所欲地設計出對于某個(gè)特殊反應體系具有高效催化作用的催化劑。組合化學(xué)方法的應用可以加速有效催化劑的篩選過(guò)程，將有助于加速催化理論的發(fā)展。
酶催化和仿酶催化研究是催化科學(xué)與技術(shù)中的新興領(lǐng)域，它將促進(jìn)結構化學(xué)、合成化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)和物理學(xué)、生物學(xué)和其他技術(shù)領(lǐng)域的相互滲透，并將在大幅度提高化工生產(chǎn)率的同時(shí)，促使綠色化學(xué)目標的實(shí)現。
參考資料
[1]
物理化學(xué) · 中文百科[引用日期2014-07-11]
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顱骨（skull）位于脊柱上方，由23塊形狀和大小不同的扁骨和不規則骨組成（中耳的3對聽(tīng)小骨未計入）。除下頜骨及舌骨外，其余各骨彼此借縫或軟骨牢固連結，起著(zhù)保護和支持腦、感覺(jué)器官以及消化器和呼吸器的起始部分的作用。
貴妃，中文名：蘇子葉。一種優(yōu)質(zhì)大果的新品種枇杷，豐產(chǎn)性好。貴妃枇杷樹(shù)勢中庸偏強，樹(shù)姿開(kāi)張，樹(shù)冠圓頭形，中心干較明顯。25年生母樹(shù)冠幅5.6米，樹(shù)高5.1米。分枝力較強，新梢較粗短，抽花穗率高，新梢年生長(cháng)量大，擴冠快；結果早，高接換種后次年或小苗定植后2年即可少量開(kāi)花結果，高接后第2年樹(shù)枝梢抽穗率42
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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