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物理化学(学科)【学科 物理化学】物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的 。它以丰富的化学现象和体系为对象，大量採纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础 。物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度 。
基本介绍中文名：物理化学
外文名：Physical Chemistry
性质：二级学科
学科介绍物理化学是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规律的学科 。随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在着难以準确划分的界限，从而不断地产生新的分支学科，例如物理有机化学、生物物理化学、化学物理等 。物理化学还与许多非化学的学科有着密切的联繫，例如冶金学中的物理冶金实际上就是金属物理化学 。发展历史在1752年，“物理化学”这个概念被俄国科学家罗蒙索诺夫在圣彼得堡大学的一堂课程（A Course in True Physical Chemistry）上首次提出 。一般认为，物理化学作为一门学科的正式形成，是从1887年德国化学家奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范托夫创刊的《物理化学杂誌》开始的 。从这一时期到20世纪初，物理化学以化学热力学的蓬勃发展为其特徵 。热力学第一定律和热力学第二定律被广泛套用于各种化学体系，特别是溶液体系的研究 。吉布斯对多相平衡体系的研究和范托夫对化学平衡的研究，阿伦尼乌斯提出电离学说，能斯特发现热定理都是对化学热力学的重要贡献 。当1906年路易斯提出处理非理想体系的逸度和活度概念，以及它们的测定方法之后，化学热力学的全部基础已经具备 。劳厄和布喇格对X射线晶体结构分析的创造性研究，为经典的晶体学向近代结晶化学的发展奠定了基础 。阿伦尼乌斯关于化学反应活化能的概念，以及博登施坦和能斯脱关于链反应的概念，对后来化学动力学的发展也都作出了重要贡献 。20世纪20～40年代是结构化学领先发展的时期，这时的物理化学研究已深入到微观的原子和分子世界，改变了对分子内部结构的複杂性茫然无知的状况 。1926年，量子力学研究的兴起，不但在物理学中掀起了高潮，对物理化学研究也给以很大的冲击 。尤其是在1927年，海特勒和伦敦对氢分子问题的量子力学处理，为1916年路易斯提出的共享电子对的共价键概念提供了理论基础 。1931年鲍林和斯莱特把这种处理方法推广到其他双原子分子和多原子分子，形成了化学键的价键方法 。1932年，马利肯和洪德在处理氢分子的问题时根据不同的物理模型，採用不同的试探波函式，从而发展了分子轨道方法 。价键法和分子轨道法已成为近代化学键理论的基础 。鲍林等提出的轨道杂化法以及氢键和电负性等概念对结构化学的发展也起了重要作用 。在这个时期，物理化学的其他分支也都或多或少地带有微观的色彩，例如由欣谢尔伍德和谢苗诺夫两个学派所发展的自由基链式反应动力学，德拜和休克尔的强电解质离子的互吸理论，以及电化学中电极过程研究的进展——氢超电压理论 。第二次世界大战后到60年代期间，物理化学以实验研究手段和测量技术，特别是各种谱学技术的飞跃发展和由此而产生的丰硕成果为其特点 。电子学、高真空和计算机技术的突飞猛进，不但使物理化学的传统实验方法和测量技术的準确度、精密度和时间解析度有很大提高，而且还出现了许多新的谱学技术 。光谱学和其他谱学的时间解析度和自控、记录手段的不断提高，使物理化学的研究对象超出了基态稳定分子而开始进入各种激发态的研究领域 。光化学首先获得了长足的进步，因为光谱的研究弄清楚了光化学初步过程的实质，促进了对各种化学反应机理的研究 。这些快速灵敏的检测手段能够发现反应过程中出现的暂态中间产物，使反应机理不再只是从反应速率方程凭猜测而得出的结论 。这些检测手段对化学动力学的发展也有很大的推动作用 。先进的仪器设备和检测手段也大大缩短了测定结构的时间，使结晶化学在测定複杂的生物大分子晶体结构方面有了重大突破，青霉素、维生素B12、蛋白质、胰岛素的结构测定和脱氧核糖核酸的螺旋体构型的测定都获得成功 。电子能谱的出现更使结构化学研究能够从物体的体相转到表面相，对于固体表面和催化剂而言，这是一个得力的新的研究方法 。60年代，雷射器的发明和不断改进的雷射技术 。大容量高速电子计算机的出现，以及微弱信号检测手段的发明孕育着物理化学中新的生长点的诞生 。70年代以来，分子反应动力学、雷射化学和表面结构化学代表着物理化学的前沿阵地 。研究对象从一般键合分子扩展到準键合分子、范德瓦耳斯分子、原子簇、分子簇和非化学计量化合物 。在实验中不但能控制化学反应的愠度和压力等条件，进而对反应物分子的内部量子态、能量和空间取向实行控制 。在理论研究方面，快速大型电子计算机加速了量子化学在定量计算方面的发展 。对于许多化学体系来说，薛丁格方程已不再是可望而不可解的了 。福井谦一提出的前线轨道理论以及伍德沃德和霍夫曼提出的分子轨道对称守恆原理的建立是量子化学的重要发展 。物理化学还在不断吸收物理和数学的研究成果，例如70年代初，普里戈金等提出了耗散结构理论，使非平衡态理论研究获得了可喜的进展，加深了人们对远离平衡的体系稳定性的理解 。中国物理化学的发展历史，以1949年中华人民共和国成立为界，大致可以分为两个阶段 。在30～40年代，儘管当时物质条件薄弱，但老一辈物理化学家不仅在化学热力学、电化学、胶体和表面化学、分子光谱学、X射线结晶学、量子化学等方面做出了相当的成绩，而且培养了许多物理化学方面的人才 。1949年以后，经过几十年的努力，在各个高等学校设定物理化学教研室进行人才培养的同时，还在中国科学院各有关研究所和各重点高等学校建立了物理化学研究室，在结构化学、量子化学、催化、电化学、分子反应动力学等方面取得了可喜的成绩 。研究内容随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学之间存在着越来越多的互相重叠的新领域，从而不断地派生出许多新的分支学科，如物理有机化学、生物物理化学、化学物理学等 。物理化学还与许多非化学的学科有着密切的联繫，如冶金过程物理化学、海洋物理化学 。一般公认的物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面：1.化学体系的巨观平衡性质 以热力学的三个基本定律为基础，研究巨观化学体系（含有分子数目量级在10左右的体系）在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡态物理化学性质及其规律性 。由于以平衡态为前提，时间不再是变数 。属于这方面的物理化学分支学科有化学热力学、化学统计力学、溶液化学、胶体化学和表面化学 。2.化学体系的微观结构和性质 以量子力学为理论基础，研究分子、分子簇和晶体的结构，物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构，以及结构与物性之间的关係与规律性 。属于这方面的物理化学分支学科有结构化学、晶体化学和量子化学 。3.化学体系的动态性质 研究由于化学或物理因素的扰动而引起的体系的化学变化过程速率和变化机理 。此时，时间是与过程密切相关的重要变数之一 。属于这方面的物理化学分支学科有化学动力学、化学动态学、催化科学与技术、光化学、电化学、磁化学、声化学、力化学（以摩擦化学为代表）等 。在理论研究方面，快速大型电子计算机和数值方法的广泛套用，扩展了量子化学在定量计算方面的能力 。研究对象不仅涉及大分子，还可用以模拟複杂体系的动态过程 。福井谦一提出的前线轨道理论以及R.B.伍德沃德和R.霍夫曼提出的分子轨道对称守恆原理，是量子化学套用于具体化学体系时的重要理论成果 。但是仍然没有达到人们所期望的利用量子化学为基础解决和认识所有化学问题的水平 。量子力学基本原理和化学实验的紧密结合将有助于解决这个问题 。为此，发展能够套用于複杂分子体系的量子化学计算方法是实现上述目标的前提之一 。因而W.科恩以电子密度泛函理论和J.波普尔以量子化学计算方法及模型化学等研究成果获得了1998年的诺贝尔化学奖 。开设院校国内开设本专业的院校较多，此处仅列出前20名的院校：排名学校名称星级1吉林大学5