无机化学 绪论课件

第一章绪论 一 化学是一门核心科学二 108年的诺贝尔化学奖三 21世纪化学的四大难题四 无机化学的重要性五 无机化学的内容介绍六 主要参考书七 大学的学习方法八 考核 一 化学是一门核心科学 我们居住的地球世界 以至我们人本身 都是由物质组成的 凡涉及物质的问题 都与化学有关 大自然 人类社会都与化学有密切的关系 化学改变了整个世界的面貌 现代社会的一切物质文明 包括现代航天航空技术 尖端军事技术 通讯技术 工业 原子能工业 交通 建筑 生物技术等 以及人类的衣 食 住 行 用等 都有赖于现代化学工业提供物质基础 新材料 现代科技界给化学一个更确切的定义 化学是一门满足社会需要的核心科学 在19世纪 恩格斯把化学定义为原子的科学 研究原子的组合和排布的变化 而原子本身不变的科学 20世纪 人们认为化学是研究分子的科学 在20世纪初 1900年 美国化学文摘统计的人工合成的化合物和分子有55万种 但到了世纪末 1999年 合成化合物增加到了2340万种 46倍 没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子 新物质 大大地扩充了化学的研究对象和深化了研究方法 中国科学院资深院士北京大学化学学院教授徐光宪提出 21世纪的化学是研究泛分子的科学 泛分子是泛指21世纪化学的研究对象 可以分成10个层次 原子层次 分子片层次 结构单元层次 分子层次 超分子层次 高分子层次 生物分子层次 纳米分子和纳米聚集体层次 原子和分子的宏观聚集体层次 复杂分子体系及其组装体层次 随着功能完备 性能强大的化学软件的不断涌现和计算机与网络技术的高速度发展 越来越多的化学家通过计算机进行化学研究 化学科学已经进入 严密科学 的时代 其标志性特征是化学实验室研究与量子化学理论研究相协同 解决化学家深入认识分子体系的内在矛盾 而计算机化学则是量子化学的得力助手 三驾马车联合并用 所以 21世纪的化学是 实验的科学 理论的科学 计算机模拟的科学 二 108年的诺贝尔化学奖 诺贝尔A B Nobel 1833 1896 瑞典著名化学家和发明家 生于斯德哥尔摩 在小学只学习了一年 这是他一生中唯一一次接受的正规教育 诺贝尔具有良好的语言天赋 能熟练掌握瑞典语 俄语 英语 德语和法语等五国语言 1847年意大利化学家索勃莱洛发明了烈性炸药 硝化甘油 但这种炸药在使用中很不安全 诺贝尔决心对这种炸药进行改进 诺贝尔的实验并不一帆风顺 政府明令禁止他在陆地上搞实验 他就把实验室建在船上 在马拉伦湖上继续进行试验 1866 1867年 他与其父一道研制成功了信号雷管和地雷 并发明了三硝基甘油和硅藻土混合的安全烈性炸药 这种炸药很快被广泛用于开矿 筑路等施工中 在此后的许多年里 诺贝尔一生先后获得各项专利355项 其中120余项是有关炸药的 诺贝尔拥有众多的发明和专利 他的跨国公司遍及瑞典 德国 英国 法国 俄国等20多个国家 他一生富甲天下 可为了企业发展和改进发明 他四处奔波 四海为家 把全部精力贡献给了人类的科学事业 他终身未婚 1896年12月10日 诺贝尔在家中病逝 享年63岁 诺贝尔生前曾立下遗嘱 建立一项基金 其利息每年以奖金的形式 赠与那些在前一年里造福于人类贡献最大的人 我衷心希望世界上最有成就的人获奖 诺贝尔奖从1901年开始 每年在诺贝尔的逝世日即12月10日颁发 诺贝尔奖对人类的和平和社会正义事业的发展 为科学的创新和进步 为文学事业的繁荣作出了卓越的贡献 并且仍将继续发挥着巨大的作用 百年诺贝尔自然科学奖简介 1901 2007德英法美四国获诺贝尔奖人次的变迁 1901 2007诺贝尔三大自然科学奖获奖主要职业分配 获奖人完成代表性工作的年龄段 获奖人获奖年龄段 平均54 3岁 1976 2007诺贝尔三大自然科学奖获奖美国获奖者所占比重 三 21世纪化学的四大难题 1 化学的第一难题 化学反应理论和定律 2 化学的第二难题 结构和性能的定量关系 3 化学的第三难题 纳米尺度的基本规律 4 化学的第四难题 生命活分子的基本规律 1 化学的第一难题 化学反应理论和定律 彻底了解微观化学反应的规律和反应理论 如决定某两个或几个分子之间能否发生化学反应 能否生成预想的分子 需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应 如何在理论指导下控制化学反应 如何计算化学反应速率 如何确定化学反应的途径等一系列问题 都是化学反应的理论问题 光合作用 生物固氮 酶的催化等反应机理 2 化学的第二难题 结构和性能的定量关系 结构 包括构型 构象 手性 粒度 形状和形貌等 性能 包括物理 化学和功能性质 以及生物和生理活性等 虽然科恩从理论上证明一个分子的电子云密度可以决定它的所有性质 但实际计算要困难得多 现在对结构和性能的定量关系的了解 还远远不够清楚 3 化学的第三难题 纳米尺度的基本规律 尺度的不同 常常引起主要相互作用力不同 导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别 尺度效应至关重要 例如金的熔点1063 纳米金330 银的熔点为960 3 而纳米银100 纳米铂黑催化剂可使乙烯催化反应的温度从600 降至室温等 纳米材料的结构与性能关系的基本规律是21世纪的化学和物理需要解决的重大难题之一 4 化学的第四难题 生命活分子的基本规律 充分认识和彻底了解人类和生物体内活分子的运动规律 如 1 配体小分子和受体生物大分子的相互作用 是药物设计的基础 2 植物光合作用中 作为催化剂的活分子叶绿素是怎样起作用的 植物的根瘤菌能固氮 再进一步合成蛋白质和核酸 这两个伟大的催化反应能否在化学工厂中 在温和条件下实现 3 牛羊等食草动物胃内的酶分子如何能把植物纤维分解为小分子 为充分利用自然界的丰富植物纤维资源打下基础 4 人类的大脑是用泛分子组装成的最精巧的计算机 如何彻底了解大脑的结构和功能 如何实现从生物分子到分子生物的飞跃 如何跨越从化学进化到生物进化的鸿沟 等等 a金属有机化学Wilkinson和Fisher由于在环戊二烯基金属化合物即所谓的夹心化合物的研究方面作出的杰出贡献而荣获了1973年的诺贝尔化学奖 b配位化学上世纪50 60年代 无机化学最活跃的领域是配位化学c金属原子簇化合物化学d生物无机化学e无机固体化学F非金属化学稀有气体化学 硼烷化学 碳化学 四 无机化学的重要性 2 无机化学在化学中的地位 a 既是一门专业课 同时也是其他专业的基础课 b 中学课改 五 无机化学的内容介绍化学基本原理元素化学 1 无机化学 第四版 武汉大学主编 高等教育出版社出版2 无机化学 上册 第四版 北京师范大学编著 高等教育出版社出版3 无机化学习题精解竺际舜主编科学出版社出版2001 094 普通化学原理华彤文等编北京大学出版社 六 主要参考书目 七 大学的学习方法与要求 1 大学的 教 与 学 和高中截然不同 要学会看书 学会抓住重点 找到和建立一套适合自己的学习方法 注重培养自主学习的能力 2 打好专业基