物理化学是化学以及材料科学领域一门极其重要的学科。它涉及了研究物质物理和化学性质的多个方面,具体内容可分为热力学、动力学、统计力学、量子化学、电化学、溶液胶体化学、表面科学等多个分支。
本门在线课程选取了动力学这一分支作为专题课程,内容分为物理动力学以及化学动力学两部分。其中第一部分为物理动力学,讲述分子运动理论,以及物质输运理论及其涉及的现象,从微观分子角度讨论化学反应以及常见物理量的微观表示;第二部分,是反应速率以及反应机理分析,讨论化学反应中反应物浓度、温度、催化剂等因素对于化学反应路径和反应程度的调控。
Physcial Chemistry is a division in chemistry but it is the base of all chemicstry subject, including inorgnanic, organic, biochemistry. It covers a variety of fundamental topics like thermodynamics, kinetics, and quantum chemicstry, as well as more specific topics like electrochemistry, colloidal chemistry, surface chemistry, etc.
This course focues on a particular topic: Kinetics. We will learn both phyical kinetics, which includes kinetic model of gases and transport properties, and chemical kinetics, including basic kinetic knowledge and how to apply those knowledge to analyze particular model reactions.
预修要求:微积分,热力学(建议)
Pre-requisite: Calculus, thermodynamics (recommended)
本课程成绩由作业,章节测验,课堂参与度,期末考试综合评定得出。
章节作业(20%):每章开始时发布该章节作业,在章节结束后提交,教师评阅或学生互评。
章节测验(20%):在作业点评之后进行。
参与度(10%):课堂参与度化学反应动力学基础 (第4-5周,12课时)根据学生参与在线讨论的发言次数、回答课堂提问数等进行评分。
期末考试(50%):全部课程结束后进行期末考试。
完成全部学习内容并获得60分以上,可通过课程。
本课程适用于理科本科生、研究生、以及对物理化学动力学部分内容感兴趣的社会学习者。学习本课程之前需要具有微积分基础知识。物理化学中其他知识模块(如热力学)不作为必修要求,但推荐提前掌握。
Chapter 1. Introduction to Kinetics 动力学课程概述
动力学知识网络概述
Chapter 2. Kinetic Theory of Gases 气体分子运动理论
5. Effusion 逸出
Chapter 2 Practice Questions
3. Deriving an average value 平均值的推导
4. Molecular collision 分子碰撞
2. Distribution of speeds 速度的分布性质
1. Pressure at molecular level 气体压力的分子级别表述
Chapter 2 Quiz
Chapter 3. Transport Properties 物质输运性质
7. Diffusion (II): Fick's Second Law 扩散(二):Fick第二定律
1. Overview 输运理论概述
5. Electrical conduction 电传导
3. Viscosity: basics 粘度:基本概念
4. Measurement of viscosity: A demonstration 粘度测量方法及演示实验
2. Thermal conductivity 热传导
6. Diffusion (I): Fick's First Law 扩散(一):Fick第一定律
Chapter 4. Fundamentals of Chemical Kinetics 化学动力学基础
5. Reversible reactions 可逆反应
2. Integrated rate law 速率定理的积分形式
9. Pre-equilibria and RDS approximation 预平衡近似和决速步近似
1. Rate Law 速率定理
6. Finding the rate law 速率定理的判定
10. Reaction mechanism analysis 反应机理分析
3. Consecutive reactions 连续反应
7. Arrhenius theory 阿雷尼乌斯定理
4. Competing reactions 竞争反应
8. Steady-State Approximation 稳态近似
Chapter 5. Examples of Chemical Kinetics 化学动力学应用实例
4. Polymerization (2) 聚合反应(二)
3. Polymerization (1) 聚合反应(一)
6. Catalysis (2) 催化(二)
2. Chain reactions 链式反应
5. Catalysis (1) 催化(一)
1. Unimolecular reactions 单分子反应
Atkins' Physical Chemistry, 9th Edition, Oxford University Press
Physical Chemistry by Ira N Levine, 6th Edition, McGrawlHill