首页 > 化学 > 正文

如何学好物理化学呢?

  • 日期:2021-07-08 15:31
  • 来源: 未知
  • 浏览:
  • 字体:[ ]

  最近上知乎发现很多人要拍物化笔记。。。在这里说明下,物化离我距离比较远,有什么问题我基本能忘得也就忘了。至于笔记借给了考研的学生。等最近送回来会

  然后就以热力学第一定律为例子吧。首先你要知道这一章的核心是什么。其实就是△U=Q+W,因为热力学的本质是解决自发问题的,而△U也是连接这个核心的。

如何学好物理化学呢?

  那就牵涉到两个问题,如何求W和如何求Q,也就是物理化学这一部分的所有内容。求W的话给出了五种情况,详见图。Q呢就引出了Qv和Qp两个概念和热容的概念。进而产生△H的概念。而Q的求法根据T,p,V的变与不变就有了很多求解情况。解决这个问题以后就考虑了理想气体和实际气体的两种特殊情况。就有了节流过程。最后的卡诺循环相当于对热力学第一定律做了一个应用。

  多组分热力学中化学势的概念其实还是围绕在△G上,不过用μ做了简化。其实公式只有一个μ=μo+RTlna(μ0指的是标准),公式的区别就在于a的表达不同,对于气体用压强,对于溶液用什么,对于理想液体混合物用什么。仅此而已。

  电化学无非还在讨论一个问题就是△G的自发问题,不过用了一个电池中更直观的E来表示。通过能斯特方程沟通。

  进入化学动力学部分又换了一种思考。它本质上就是弄清楚反应的速率问题。没有什么系统,重点就是知道那几个假设推导出正确的动力学方程。

  整理以前资料的时候翻到了以前物化笔记本。很薄,其实物化这种东西学懂了就可以自己做一套精简的笔记。教材啊什么都是参考书了。

  1.有没有必要看英文教材。答案是有。前提是英文水平过硬还有时间。建议初学者看英文教材。因为中文教材编的太复杂了,中文教材惯用抽象语言,写一堆高端大气的文字和公式。把书编的越来越难。但是英文教材就很好啊,像阿特金斯的物理化学(版权问题不敢上传),Levine的版本适合有一定结构化学基础的(但是这本书从微观角度的阐释也很精彩,不过没时间认真看)。英文教材的形象化非常有助于理解,让你觉得学科没有脱离现实的赶脚~

  2.高数学不好对物理化学的学习有多大影响。我觉得这个问题取决于你学习物理化学的目的是什么。化学如果是你打算从事计算化学,原子分子物理方向的科研。那么建议你至少高数得扎实,数学物理方法要了解,量子力学要学而不是仅限于结构化学。但是随着计算机技术的发展,复杂的计算早已交给软件进行。而对于大多数化学专业学生而言,学习物理化学的目的仅仅是学习这门课,为今后的科研工作提供指导。那么这时候高数就显得不是特别重要(不是说连简单微积分都不会啊,简单微积分,微分方程等基本高数还是要会啊,只是不用过度纠结那些复杂的东西)。物理化学是数学,物理为工具去解决化学问题的学科,要不你直接去上物理学院的热力学和统计物理就好啊。所以本质是化学问题。数学过程思路为主,计算为辅。了解每个公式的适用条件,物理意义更加重要。我想很少有学结构化学的学生去专门推到Schrodinger方程吧,去求解R方程吧。这部分内容完全是留给学有余地的学生学习的。就算是有某知名高校确实上了这个解析过程的,也不会考试的时候考你推导一遍。关键是如何把它运用到化学问题上。

  3.统计物理初步这部分内容可以说是物理化学除了结构化学内容意外数理运算最高的一部分了。这时候选参考教材很重要,不要看一点这本书上的看一点那本书上的。南大的经典教材使用的是传统Bolzmann分布算法,武大用的是系综的高斯方法。所以学的时候完整看完一种再去学习其他的。

  物理化学是,你做大题目,可能觉得一般般,大题目考得东西一般很清晰,离不开相应的几个常用公式。但是你做选择填空的时候,才是考查你是否真正理解的时候。

  学习物理化学,一定要看推导,但不需要你会推导。即使不是特别重要,你也要看,看人家的思路就好。物化的公式推导不会很复杂,但是它会给你复习一遍高数和普通物理。同时,比较方便你去背公式!

  学习物理化学,决不能像学习其他课一样只看重点。要想完全理解物化,一定要看的很细很细。而且要思考,你所认为的废话很多都不是废话,你不理解说明你根本就不理解那些废话在表达什么意思。很多物化的结论相当具有改一个字就完全不一样的逻辑功效。特别注意每个公式的使用条件。概念理解是物理化学学习的最基本的。

  然后是刷题。刷经典的例题就好。不要一拿上来就做。看一眼有没有思路,有了看答案,看看和自己想的一不一样。一样看看细节对不对。不一样自己用自己的想法算一遍看看问题在哪,是很难算还是中途某个量没法求解还是都可以。没有思路的一定要去理解。

  参考书的话,教材必然去看南大傅献彩的,很细很细。教辅的话南大学习指导,中科院考研资料都可以看看,教辅这东西关键是自己喜欢就好。

  21世纪资深小愤青, PhD of Physical and Theoretical Chemistry

  ,考好了物理化学也不等于学好了物理化学,我的回答是基于学好物理化学的,而不是考好物理化学的,关于如何考好物理化学,请楼主另外提问。

  物化在国内基本上比较通行的教材是南大傅献彩版。该作的作者傅老已于2013年去世。而我所读过的另一个版本是武汉大学版的。由于在美国读研究生要当Physical Chemistry的TA,最近刚读过Atkins的Physical Chemistry。值得注意的是,Atkins的物理化学在国内是有影印版出售的,售价大约是80人民币,比原装进口便宜了很多。

  中立客观的说,武汉大学版的物理化学课本是在结构编排上相对简单的,而Atkins的物理化学则是最为困难的一版。这是基于知识难度上的,而就语言表达而言,反过来确实是恰当的。然而这并不是要求你读多版教材的原因。其真实原因在于:

  a. 课本上有错误。无论是外语版还是国内版,无论是武大版还是南大版,在描述同样的理论时由于笔者本身的笔力有限,所处时代的理解差异,

  ,如果你的逻辑足够缜密,你可能可以在阅读时自我发现,但如果你缺乏这方面的锻炼,对比多版教材是有利于你建立对于理论的认识的。而更令人沮丧的是,由于物理化学的公式推导繁复,笔者极易发生笔误与typo,这导致

  b. 交流需求,是的,就是交流需求。比如楼上关于离域子和定域子的描述,我基本是在学习物理化学过程中没有听说过的。

  由于翻译等问题,以及作为一个化学狗迟早要遇到的文献阅读问题,很多时候,一些概念的描述词语存在差异

  ,这个时候你必须熟练掌握不同词汇才能正确的与不同的人进行沟通,不至于出现一个人说出一个概念,另一个人一脸懵逼的结果。

  。不同的课程教材是有不同的设计思路的,大体来说,物理化学细分下来主要是两个部分,化学热力学与化学动力学,而武大版还在后面增添了电化学、表面化学的部分知识,然而核心在于:无论课程设计是如何的,在每个版本的教材里,都有这么设计课本的道理。

  而你要做的,就是通过通读课本了解到这门课为什么在逻辑顺序上需要这么教授才使得知识具有连贯性

  千万不要试图去记忆每个公式的每个应用条件和适用范围。而要学会明白每个公式的来源由此压缩自己需要记忆的内容。

  ,就足够你进行绝大部分的物理化学公式推导了。而就统计热力学这一章节而言,绝大部分的公式其实“你还不具备推导它们的能力”,并且大部分国内物理化学课本对此语焉不详。而到了化学动力学里,你大部分时候并不需要真正意义解“多元微分方程”,而只需要通过换元把他们都变成简单的“

  ”而已。以上是你要明白的,并不复杂的微积分知识与基础。至于复杂的数学推导,请你在学习物理化学进阶课程的时候再考虑吧。

  有了以上的基础,那么这个时候你就可以开始进行”物理化学的自学习”了。我以宏观化学热力学为例简单说明一下“什么叫知识概念的关联与压缩”

  大家都知道热力学第一定律,也就是能量守恒定律,注意的是此时我们讨论的只是机械功。而一个体系的能量 (U,internal Energy) 变化主要由两个部分决定,其一是热耗损也就是热量变化Q,其二是做功,也就是W。简单来说,你会很容易就发现,当你想要变换一部分能量的时候,你往往是希望它往你希望的方向发展,也就是做功,然而其相应要付出的代价就是能量的转换存在热耗损,也就是Q。由此热力学第一定律的公式得以给出:

  (p是常数)(注意这个地方既有-pdV也有+pdV两种记录方法,所定义的物理含义是有差别的,这在不同教材里,根据作者习惯差异会有不同,同时,由于Q不是一个状态量,所以严格意义上来说,dQ不是一个标准的记法,我们应当用deltaQ.)

  紧接着,人类开始试图减少热耗损,是的,也就是让dQ=0.如此一来,我们对于能量的利用率达到了100%。同时,在美好世界的幻想里,如果能够将做功之后的部分再重新转化回内能里,我们获得了一种新型的“第二类永动机”,也就是“能量守恒且能够循环的永动机”。但是现实是骨感的,热力学第二定律应运而生,告诉我们能量不可能百分百转化,而导出一结论的限制因素就是熵,S, (entropy),熵的不断增加是宇宙发展与演化的必然趋势。

  于是,结合(1),(2),我们有了一个十分重要的核心公式(注意,凡是没有加黑的公式,都不是需要记忆的公式)

  而这一公式的关键在于:它成功用状态量表述了关于内能U的等式,而使得内能U在数学上是被确定路径的函数。说人话就是:

  之后,由于我们的研究对象叫做“化学热力学”,所以说我们开始思考绝大部分的化学反应,在自然界里,都是在恒压状态下进行的,而dU受到体积变化的限制,这使得我们很不开心!由此科学家们定义了一个概念叫做焓,H,(enthalpy).

  (4) H=U+PV。 当然,如果你想要使用更加严格一些的推导方法,你会发现由公式(1)我们有

  dU=dQ+dW=dQ-d(pV),当我们写作dU=dQ-pdV时,就已经预设了这一反应过程是恒压的。

  之后,我们将d(pV)作全微分展开,会得到d(pV)=pdV+Vdp (5). (d(xy)=xdy+ydx)

  当然,我们不仅仅想要获得一个化学反应的热效应,我们还想要知道一个反应是不是自发进行的,也就是他这一反应的dS(universe)是不是大于零的。对于我们发现了两件事情。

  (a) dH=dQ,(只存在机械功时),这个时候dS(surrounding)=-dH/T. 同时, dS(system)已经在dH的等式中,此时我们只需要将

  -dH/T+dS=dS(universe)0→-dH+TdS0→dH-TdS0→d(H-TS)0→dG0

  (9) dF=-SdT-pdV (F在部分课本上写作A,是亥姆霍兹自由能, Helmholtz free energy)

  在吉布斯自由能的定义式中,其描述的是一个恒温恒压系统,而亥姆霍兹自由能则描述的是一个恒温恒容系统。这是由于吉布斯自由能的推导过程中,我们采用了dH,而dH要求T,p是常数,而对于V没有任何要求;而在

  亥姆霍兹自由能的推导过程里,如果你要进行严格的推导,会发现你相当于在Gibbs自由能中减去了机械功的贡献。(G=H-TS=U+PV-TS=F+PV)。因此其自发判据当且仅当PV对于这一部分的贡献为0时有效,也就是说-pdV=0时,此时要求体积是常数。

  至于后面常用的一些方程关系,例如麦克斯韦关系式,热容的定义式, 恒容、恒熵、恒温、恒压、卡诺热机、等焓等关系,都是基于以上几个重要公式的数学推导,将所处情景的状态函数设置为常数或变量进行的关系求和。

  所以,宏观化学热力学并没有什么想象中的那么难,你只需要理解清楚所处的情景后进行简单的数学推导就可以了。

  什么样的思路是合理的,是的,我并没有说正确的。当你能做到以上这些的时候,你已经能够掌握绝大部分的基本物理化学学习思路了,但是后面的思路只存在合适不存在正确,因为每个人都有适合自己的思路啊。

  3) 如果可能,你的思路最好是建立在人们对于一些事物看法的演绎顺序上的,这可以大量的节省你的时间。

  本人应用化学专业,物化使用的是天大教材,上册考了78分,在专业里排第二名,下册考了88分,忘记第几了,但也属于高分。因为我们老师要求异常严格,我们的考试题难度远远超过一般院校的考研难度。我考研的时候物化考了137,也算不错的分数了。

  我 自己的经验来说,绝对是看书,我觉得物化是四大化学里面最有逻辑的一门,不和无机有机分析似的各章节独立性很强,单独拿出来也能看懂。我个人认为物化书是 最有意思的一本书,尤其是天大上册,无机及分析化学学习指导简直分分钟知识点都是串联起来的。题主一定要学会自己推算公式,其实里面用到的微积分知识还是非常少的,来回用那几个 微积分公式,但是你如果自己能把公式推导出来对物化的理解就完全不一样了。我自己看过南大教材,觉得只要把天大搞扎实了,南大也就好理解多了。两个版本的 区别我觉得就在数学上。我自学过MIT的热力学和动力学部分,觉得那么大牛的院校也就和咱们的知识差不多,他们的教授还没我们老师讲得好。哈哈。。。

  说 歪了,总之呢,如果想真的学好。一定要看书看书在看书,看不下去就从最简单的公式开始推导,推导着推导着你就有兴趣了。。。天大的物化整个逻辑就是从宏观 到微观的解释化学反应。或许等你整本书都学完了就能更好的理解了。如果是想考试通过,那就刷题,每个公式用十遍,考试之前再把公式背下来,上考场就用,肯 定能过。。。毕竟最常考的公式还是有数的。。。

  当年专业材料化学大二时候学的物理化学,考研时候物化一科得了142分不知道有没有资格谈谈经验

  其实物理化学如果有点无机化学基础,从理解的解读来讲还是很简单的,化学每章就那几个公式,抓住了精髓其实就那么一回事

  我当时的学习方法是,首先自己看一遍,天津大学的简明版和高教版都看看,还有付献彩版的,以及国外影印版。自己认为重要的做一份笔记,老师上课讲的时候你会感受更多的内容,平时复习完一章就把课后题做完,也可以多找几本来练练,等期末的时候就简单了,把自己笔记中你认为最有用的那些再摘出来看两遍基本期末得个85不是什么难事

  我一个本三女生,刚学了一个学期的物化,很荣幸我们和学校对面的一本学校一样的老师,刚开始也觉得东西很碎,向老师咨询过上课她用的PPT,感觉和课本上内容大都一致,也去图书馆借阅过解析但感觉和书上的例题大差不差,所以以我个人的习惯来说,上课认真听课后做习题更容易理解,而且公式的总结也很重要,这是我们老师给的公式总结,只是上册可能对你们有用

  先推荐一本《物理化学导读》,刘国杰老师和黑恩成老师写的,课上每学完一部分内容我都要一字不差地把《导读》相应的内容读完。这本书里没有一道题,全是讲如何理解物理化学知识的。印象最深的是相图那部分内容,讲相图的动态分析,沿着组成恒定的一条竖线冷却,怎么用杠杆原则分析组成,包括液相和固相的比例,固相中两种组成的比例等等。还有看一个区域是单相区还是双相区,就看这个区域边界有没有“折点”等等。总之感觉看完书里的相图讲解就再也没有答不出的相图题了。

  还有各种标准态的定义,我感觉都是同一种思路(总之就是为了简便和统一标准以方便运算)。理解那种思路各种定义就不显得琐碎了。

  如果想拿高分,刷题当然是少不了的了,可能这一点在热力学推导公式的部分作用尤为显著。还有一点就是多和老师交流。当然不要一有问题马上问,一定要自己先尽力思考看是否能解决。再和同学讨论试试。这样最终你留下的问题…有可能老师也要回家思考良久才能给你解释哈哈,比如当时我对表面张力的方向就和老师进行过多次讨论。这种思考和讨论的过程对解决问题能力的提升和加深理解是很有帮助的。

  因为知识有时比较难理解一些,感觉物化这块的教学论文比较多。有时候学不明白的时候可以搜来看看。

  如果你是想取得高分,那就去刷题,刷你们历届的期末考试题,这个找往届的学长学姐都能找到。每个大学都有自己的题库,老师出卷子都是从题库里抽题。遇到不会的知识点直接查书,慢慢过。再配上物理化学思考题1100例,主要用来查各种知识点,我的物化上和物化下都是这么过来的,物化成绩班里前五。

  如果是想学好它,理解里面的原理,推荐你去读一下彭笑刚的物理化学讲义,吃透它,你就无敌了。还有搭配一下最高分的答主,他推荐总结的笔记很好,很详细

  看不懂自然会无聊的。 看不懂一般来说1 自己基础不够,物化很基础,不过数学打基础。 2 书不好,以前有位老师和我说,好的教科书是越看越明白,越看越舒服的,越厚的书越好,这句线 没有主动去理解,看书的时候写读书笔记是个好办法。

    相关文章

    关于我们 广告合作 版权声明意见建议 RSS订阅 TAG标签网站地图

    COPYRIGHT 2009 - 2020 自学习网

    本站部分内容摘自网络,若您的文章不愿被本站摘录,请及时通知我们。