无机化学绪论-20140922

1、无机化学朱 英 教授E-mail: 82338212(O)Inorganic Chemistry1.1 化学的研究对象化学的研究对象1.2 化学发展简史化学发展简史1.3 无机化学概述无机化学概述1.4 学院发展规划学院发展规划绪绪 论论1. 1. 研究的对象是什么研究的对象是什么？1.1 化学研究的对象化学研究的对象实物实物具有静止质量、体积、占有空间的具有静止质量、体积、占有空间的物体。如书桌、铁、木材、水、空物体。如书桌、铁、木材、水、空气等。气等。场场没有静止质量、体积、不占有空间。如电场、磁场、光、声音。物质化学是研究物质变化物质变化的科学化学研究的物质化学研究的物质一般是指实物一般

2、是指实物物质的结构层次物质的结构层次夸克夸克质子质子中子中子原子核原子核原子原子( (离子离子) )分子分子单质单质化合物化合物星体星体电子电子宇宙宇宙( (宇观宇观) )微观微观( (介观介观) )宏观宏观宏宏 观观 微微 观观定定 性性 定定 量量稳稳 定定 态态 亚稳定态亚稳定态经验经验 理论理论 实践实践 创新创新当今化学发当今化学发展的趋势展的趋势分子是表征物质特性的最小单元，也是物质保持其化学性质的最小单元。夸克（quark）1964年，美国物理学家 M.盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元夸克（quark）组成的。“夸克”一词是由默里盖尔曼改编自詹

3、姆斯乔伊斯的小说芬尼根守灵夜（Finnegans Wake）中的诗句：“向麦克老大三呼夸克。”（Three quarks for Muster Mark！）。夸克在该书中具有多种含义，其中之一是一种海鸟的叫声。具体的说：具体的说： 化学是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。1）分子层次分子层次（molecular scale）：气态原子、单原子分子、单核离子、分子；离子晶体、原子晶体或金属晶体等的单晶，各种聚合度不同的高分子，即核-电子体系。研究是二个或以上分子通过分子间作用力结合而成的具有特定结构和功能的超分子体系的科学。如光电转化、光开关、

4、信息存储等Schematic representation addressing the difference between supermolecules and large molecules according to the photochemical approachp 超分子与大分子的区别高分子层次高分子层次: :如蜘蛛丝的研究，美国杜邦公司通过实验室造蜘蛛丝的研究，得到与蜘蛛丝相同的生物纤维。这些生物纤维有许多可能的用途，它既轻又结实又有弹性，可能在飞机上得到应用。生物分子层次生物分子层次: :主要是指蛋白质、核酸、高分子量的碳氢化合物。分子聚集体层次（纳米材料，分子聚集体层次（纳

5、米材料，100nm以下）：以下）：如碳纳米管、纳米金属及其氧化物颗粒 、纳米厚度的膜，如金刚石纳米薄膜制成的手术刀 。采用化学气相沉积制备的采用化学气相沉积制备的具有一定取向和样式的纳米碳管具有一定取向和样式的纳米碳管 复杂分子体系及其组装体的层次：复杂分子体系及其组装体的层次：如复合材料(铝-硼纤维) ， 分子器件（分子导线，分子芯片），宏观组装器（锂离子电池，燃料电池，太阳能电池）。ButButButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButBut

6、ButNHNNHNButButButButButBut分分 子子 芯芯 片片分子开关分子开关分子马达分子马达分子整流器分子整流器分子导线分子导线分子天线分子天线ButButButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButButButNHNNHNButButButButButBut卟啉衍生物分子导线卟啉衍生物分子导线2）化学物质（）化学物质（chemical substance） 化学研究的是以化学研究的是以间断形式存在的间断形式存在的物质形态物质形态。

7、不包括不包括物质的另一基本形物质的另一基本形态态-场场，场是以连续形式存在的物质形态，属物理学，场是以连续形式存在的物质形态，属物理学的研究范畴。的研究范畴。 3）组成（）组成（form）定性定性组成和组成和定量定量组成。弄清物质的组成。弄清物质的定性组成应确证它含有那些元素，物质的定量组成包定性组成应确证它含有那些元素，物质的定量组成包括各元素的质量百分比、原子个数比、化学式及分子括各元素的质量百分比、原子个数比、化学式及分子式。式。4) 结构（结构（structure）原子结构原子结构、分子结构分子结构和和晶体结晶体结构构，以及各种，以及各种结构理论结构理论。 5) 性质（性质（prope

8、rty）包括）包括物理物理性质和性质和化学化学性质。物性质。物理性质如溶解性、热性质、和某些谱学性质。理性质如溶解性、热性质、和某些谱学性质。 6) 变化（变化（change）化学变化化学变化，以及与化学变化相关，以及与化学变化相关的的物理变化物理变化，如热化学、电化学和表面化学都是研，如热化学、电化学和表面化学都是研究与化学过程相关的物理过程。究与化学过程相关的物理过程。徐光宪院士徐光宪院士化学的定义一直颇有争议化学的定义一直颇有争议2. 化学的定义化学的定义我的专业是化学，从学化学、教化学到研究化学也有几十年了，但现在我却有点搞不清化学的定义了。科学的发展太快了，需要对本门科学重新定位。初

9、中化学教材定义：化学是研究物质的组成、结构、初中化学教材定义：化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。性质以及变化规律的科学。东北师大廖正衡教授的定义东北师大廖正衡教授的定义：化学主要是研究物质的：化学主要是研究物质的分子转变规律的科学。指出化学的定义有分子转变规律的科学。指出化学的定义有20多种不同多种不同提法。（提法。（1986）清华大学曾国屏的定义清华大学曾国屏的定义：化学是研究物质从元素向生：化学是研究物质从元素向生命进化过程中的各个物质层次的组成、结构和变化的命进化过程中的各个物质层次的组成、结构和变化的科学。（科学。（1996）厦门大学魏光的定义厦门大学魏光的定义：化学

10、是研究分子及其近层次物质：化学是研究分子及其近层次物质性能、构成、演变、应用诸运动规律的科学。（性能、构成、演变、应用诸运动规律的科学。（1998）重审人类赖以生存的科学 化学的定义3. 化学研究内容化学研究内容1）分离、鉴定和表征分离、鉴定和表征，这是化学研究的主要内容，这是化学研究的主要内容之一。之一。2）合成新物质合成新物质，这是化学研究的核心，是化学区，这是化学研究的核心，是化学区别于所有其他科学的特色。别于所有其他科学的特色。 美国化学文摘社美国化学文摘社（CAS）2014年年3月月收录收录8600 万万种有机和无机物。种有机和无机物。3) 化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学

11、化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学问题等。问题等。总之，化学已成为中心学科，与21世纪的四个重大课题（能源、材料、环境和生命科学）都有关。Life is Chemistry化学与我们化学与我们化学与我们化学与我们化学与化学与能源能源 石油石油可开采储量可开采储量32亿吨，可开采亿吨，可开采14年（年（2010年中国）年中国） （ 2011年石油储量年石油储量20.43吨）吨） 煤煤储量只供开采储量只供开采100年左右（中国）；年左右（中国）； 新能源新能源有多种多样：有多种多样：核能、电能、太阳能、海洋能等核能、电能、太阳能、海洋能等.它们都和化学密切相关，例如：汽车乙醇汽油、太阳能它

12、们都和化学密切相关，例如：汽车乙醇汽油、太阳能电池、锂电池等电池、锂电池等。锂离子电池锂离子电池丰田、本田、三菱、大众、福特、比亚迪、奇瑞、吉利正极反应（Anode）：充电时：LiFePO4 Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放电时：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- LiFePO4负极反应(Cathode)：充电时：xLi+ + xe- + 6C LixC6放电时：LixC6 xLi+ + xe- + 6C锂离子电池应用锂离子电池应用氢氧燃料电池氢氧燃料电池第一次：1962年，用于Apollo登月火箭Willian Grove ，1839 年发明燃料电池燃料电池的应用

13、燃料电池的应用技术核心：技术核心：有机化合物（化学能）（化学能）电电 能能发电菌（催化剂）（催化剂）1 立方米立方米50 W污污 水水微生物燃料电池微生物燃料电池太阳能电太阳能电池池三大合成高分子材料：合成纤维、合成橡胶、塑料新型结构材料：各种合金、特种陶瓷、纳米材料信息功能材料：液晶材料、电致发光材料、非线性光学材料、光电信息存储材料、超导材料生物工程材料：组织工程材料、药物控制释放载体等合成纤维合成纤维合成合成橡胶橡胶陶瓷陶瓷刀刀轴承轴承、套管、插芯、套管、插芯锋利无比,无毒,卫生,不生锈,不会使食物沾上颜色或影响食物口感,与食物无反应, 耐酸,耐碱,耐磨,硬度高。氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷氧化

14、铝陶瓷氧化铝陶瓷坩锅、插座、阀片、 电极、线轴、耐磨板、高铝球、电子瓷件、纺织瓷件以及其他异形件 高压钠灯高压钠灯 化学为人类的进步提供了丰富物质基础化学为人类的进步提供了丰富物质基础压电效应: 如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应。反之，施加电压，则产生机械应力，称为逆压电效应。压电材料压电材料发电背包钻石金刚石钻头钻石可用于宇航员的视窗,各种高档激光器的窗口和红外线探测器的滤光片等。光纤通讯材料光纤通讯材料 目前主要用高透明度的SiO2 材料，可用化学气相沉积法制备。 近年来还有新的光纤材料，如ZrF4、 LaF4、BaF2三元混合体的氟玻璃， 其性能优于SiO2，光

15、损失更小。微电子材料微电子材料多晶硅：是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。被称为“微电子大厦的基石”。高纯硅：(纯度必须达到九个9)几十万个晶体管或其他部件都可以光刻在2-3mm的硅片上，光刻的细度可小至100nm。显卡：采用65nm 工艺，G92的晶体管数目达到了7.54亿个。半导体材料半导体材料GaAs半导体有高的电子迁移率（比硅高5.7倍）用作发光二极管、光探测器，作为半导体材料芯片做成计算机后，其运算速度将高出千倍。微电子所研发了4GHz 4-bit超高速模拟数字转换器（Analog-Digital Convertor，A

16、DC）芯片。该芯片集成了500个GaAs HBT晶体管。近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、碳管、团簇化合物、笼合物等。 富勒烯富勒烯C60 fullerene1991年日本科学家(Iijima) C60分子的结构模型图与STM图象 厚度：0.335 nm 石墨烯硬度比金刚石高（莫氏硬度10级），但柔韧，可弯曲。石墨的莫氏硬度12级。 石墨烯电阻率约为10-6 cm，是导电性能最好的材料。 常温下高达15000 cm2/Vs的电子迁移率。电子的运动速率约是光子运动速率的1/300 (106m/s)。石墨烯（Graphene）2004年英国曼彻斯特大学安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫 2010

17、年诺贝尔物理学奖空客A380-25%美国B-787-50%复合材料在飞机上应用美国B-2-70%欧洲虎式直升机-80%美国X-45无人机-90%F-22战斗机：使用钛合金与复合材料最多的机型。其中钛-64合金约36、热定型复合材料约24、铝合金约16、钢约6、钛-52222合金约3、热塑复合材料1，其它约15。F-22机身蒙皮全都是高强度、耐高温的双马来酰亚胺（BMI）复合材料。空客先进透明客机未来乘客可空客先进透明客机未来乘客可360度观景（度观景（2050年）年）u 仿生智能界面材料仿生智能界面材料u 仿生轻质高强复合材料仿生轻质高强复合材料 空客先进透明客机未来乘客可空客先进透明客机未来

18、乘客可360度观景（度观景（2050年）年）u 仿生能源材料与器件仿生能源材料与器件u 空天环境安全保障复合材料空天环境安全保障复合材料空客先进透明客机未来乘客可空客先进透明客机未来乘客可360度观景（度观景（2050年）年）机舱舱壁可变透明，供乘客机舱舱壁可变透明，供乘客360度欣赏空中景色度欣赏空中景色全息比赛机舱舱壁可变透明，供乘客机舱舱壁可变透明，供乘客360度欣赏空中景色度欣赏空中景色智能座椅自清洁机舱Plastics in Automotive ApplicationsTesla MotorsPlastics make it possible244 miles on a singl

19、e electrical charge.Carbon fiber-bodyLithium-ion battery化学与航空、航天化学与航空、航天3M Aerospace SealantsBASF Company 美国国家航空航天局（美国国家航空航天局（NASA） 纳米材料路线图纳米材料路线图仿生和生物启发体系仿生和生物启发体系NASA纳米技术路线纳米技术路线每减轻1公斤的重量，发射费用就可减少200万美元Specific Example: Mentor Micro Air Vehicle DARPA:美国国防部高级研究计划局 TTO project for a MAV capable of o

20、peration in cluttered environmentsSuperfly 2.5 “Worlds First Hovering Ornithopter”University of Toronto Institute for Aerospace Studies with SRIVehicle Specifications:Total Weight (Wet): 550 gEngine 140 gFuel & Tank 75gBatteries for electronics 30gand servosPower required (hover): 98 WPerformance:Ho

21、ver Duration 8 min. (50 g fuel) Payload Capacity: 30 to 70g Stanford Research Institute新科学家杂志2009年11月30日报道 有研究发现，宇航员在太空行走中付出的体力劳动，只有四分之一与任务相关，其余的劳动只是用于移动航天服。 宇航员进入这种连体航天服，将通过充气的人造肌肉收缩航天服上端的缺口，确保服帖。这种变形设计意味着，它应该比现有的航天服轻便，并且使宇航员在太空行走和星际探索中的工作更具效率。化学与环境化学与环境绿色环保催化剂纳米TiO2 纳米TiO2利用自然光、常温常压即可催化分解病菌和污染物。二氧

22、化钛纳米颗粒的二氧化钛纳米颗粒的TEM化学与化学与生命生命人体有人体有28种微量元素，缺少任何一种都会带种微量元素，缺少任何一种都会带来疾病。来疾病。宏量元素宏量元素(常量元素常量元素)：指占生物体总质量：指占生物体总质量0.01%以上的以上的元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫、氯、钠、钾、钙元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫、氯、钠、钾、钙和镁等和镁等11种。种。微量元素微量元素(痕量元素痕量元素)：指占生物体总质量：指占生物体总质量0.01%以下的以下的元素如铁、铜、锌、锰、钴、镍、铬、锡、钼、钒、元素如铁、铜、锌、锰、钴、镍、铬、锡、钼、钒、锶、硒、硅、硼、碘、氟、砷等锶、硒、硅、硼、碘、氟、砷等1

23、7种元素。种元素。元素元素主要功能主要功能缺乏症缺乏症过量症过量症食物补充食物补充Fe贮存、输送氧，参与多种新贮存、输送氧，参与多种新陈代谢过程陈代谢过程贫血、龋齿、贫血、龋齿、无力无力青年智力发青年智力发育缓慢、肝育缓慢、肝硬化硬化肝、肉、蛋、水肝、肉、蛋、水果、绿叶蔬菜果、绿叶蔬菜Cu血浆蛋白和多种酶的重要成血浆蛋白和多种酶的重要成分分低蛋白血症、低蛋白血症、贫血、冠心病贫血、冠心病肝硬化、类肝硬化、类风湿风湿肝、茶、干果肝、茶、干果Zn控制酶的代谢活性部位，参控制酶的代谢活性部位，参与多种新陈代谢过程与多种新陈代谢过程贫血、高血压、贫血、高血压、早衰、侏儒症早衰、侏儒症头昏、肠胃头昏、肠

24、胃炎、皮肤病炎、皮肤病肉、蛋、奶、谷肉、蛋、奶、谷物物Ca参与传递神经脉冲，触发肌参与传递神经脉冲，触发肌肉收缩，释放激素，血液的肉收缩，释放激素，血液的凝结和正常心律的调节凝结和正常心律的调节软骨畸形、痉软骨畸形、痉挛挛胆结石、粥胆结石、粥样硬化样硬化动物性食物动物性食物Mg蛋白质生物合成中必不可少蛋白质生物合成中必不可少惊厥惊厥麻木症麻木症日常饮食日常饮食F能抑制糖类转化成腐酸酶，能抑制糖类转化成腐酸酶，是骨骼和牙齿正常生长的必是骨骼和牙齿正常生长的必须元素须元素龋齿、骨质疏龋齿、骨质疏松松斑釉齿、骨斑釉齿、骨骼生长异常骼生长异常饮用水、茶叶、饮用水、茶叶、鱼鱼I人体合成激素不可少的原料，

25、人体合成激素不可少的原料，甲状腺中控制代谢过程甲状腺中控制代谢过程甲状腺肿大、甲状腺肿大、地方性呆小病地方性呆小病甲状腺肿大甲状腺肿大海产品、奶、肉、海产品、奶、肉、水果水果常见微量元素对人体健康的影响常见微量元素对人体健康的影响The Discovery and Development of the Green Fluorescent Protein（GFP ）绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白2008诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖Osamu Shimomura 1962Martin Chalfie 1993Roger Y. Tsiens, todayAequorea

26、 victoriaComposite of Fluorescent Cells光导纤维用做手术，不用开刀光导纤维用做手术，不用开刀化学创造了世界化学创造了世界光导纤维喉镜光导纤维喉镜光导纤维内窥镜光导纤维内窥镜化学改变了世界化学改变了世界化学本身无对错，功过全在人。化学本身无对错，功过全在人。太湖的蓝藻太湖的蓝藻海边海边化学改变了世界化学改变了世界青岛浒苔2012年6月13日化学改变了世界化学改变了世界四川长海四川长海化学更要保护世界化学更要保护世界云南香格里拉普达措云南香格里拉普达措化学更要保护世界化学更要保护世界化学本身是一面魔术镜，将一百多种元素巧妙地结合，组成神奇美丽的世界。1. 古代

27、化学古代化学2. 近代化学的萌芽近代化学的萌芽3. 化学现状化学现状 1.2 化学发展简史化学发展简史 实用和自然哲学时期实用和自然哲学时期（公元前后）：（公元前后）：火的发现火的发现陶器的制作金属的冶炼染色、酿造造纸、火药等五行学说 ( (金、木、水、火、土）金、木、水、火、土）四元素说 ( (火、水、土、空气火、水、土、空气) )三要素说 ( (硫、汞、盐硫、汞、盐) ) 炼金术、炼丹时期（公元前后炼金术、炼丹时期（公元前后-公元公元1500年）：年）： 公元二世纪魏伯阳公元二世纪魏伯阳“周易参同契周易参同契”，最古老的炼丹文献；最古老的炼丹文献； 公元四世纪葛洪公元四世纪葛洪“抱朴子内篇

28、抱朴子内篇”是炼丹术（是炼丹术（HgS、Pb3O4）的巨）的巨篇，篇，发现了反应的可逆性。发现了反应的可逆性。 医化学时期（公元医化学时期（公元1500-1700年）：年）： 结束炼丹术，开始制药，化学目的并不是制造金子和银子，而是结束炼丹术，开始制药，化学目的并不是制造金子和银子，而是制药，阿格利柯拉的制药，阿格利柯拉的 “论金属论金属” ； 李时珍的李时珍的 “本草纲目本草纲目”（1590年）；年）； 明代宋应星的明代宋应星的 “天工开物天工开物”（1639年）。年）。 燃素学说时期（公元燃素学说时期（公元1700-1774年）：年）： 1700年史塔尔提出燃素学说：任何物体中含有燃素，燃

29、烧时失年史塔尔提出燃素学说：任何物体中含有燃素，燃烧时失去燃素；矿石中加入含有燃素的物质，可得到金属。去燃素；矿石中加入含有燃素的物质，可得到金属。 拉瓦锡（拉瓦锡（1774年）的氧化理论。年）的氧化理论。2. 近代化学萌芽近代化学萌芽 1661年年Boyle发表发表“怀疑派的化学家怀疑派的化学家”开始；开始； 天平的使用，使化学进入定量阶段天平的使用，使化学进入定量阶段 1774年，拉瓦锡的氧化理论；年，拉瓦锡的氧化理论； 1784年，罗蒙诺索夫的质量不灭定律年，罗蒙诺索夫的质量不灭定律 十八世纪末，普劳斯特的定比定律；十八世纪末，普劳斯特的定比定律； 1803年，道尔顿倍比定律、当量定律、

30、原子学说、年，道尔顿倍比定律、当量定律、原子学说、相对原子量概念相对原子量概念 1808年，盖年，盖吕萨克的气体简比定律；吕萨克的气体简比定律； 1811年，阿佛加德罗定律和分子概念；年，阿佛加德罗定律和分子概念； 1869年，门捷列夫建立元素周期律，化学成为一门年，门捷列夫建立元素周期律，化学成为一门科学。科学。化学实现了从经验到理化学实现了从经验到理论的重大飞跃，真正被论的重大飞跃，真正被确立为一门独立的学科，确立为一门独立的学科，并出现了许多分支学科并出现了许多分支学科. . 化学现状化学现状 化学学科产生许多分支学科和边缘学科，它们互相结合互相渗透。无机化学：研究所有元素及化合物（碳氢

31、化合物及其衍生物除外）有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物分析化学：研究物质组成的鉴定方法及其原理物理化学：应用物理测量方法和数学处理方法研究物质的反应，寻求化学性质和物理性质间的本质联系的普遍规律。化学科学好比一个化学科学好比一个巨人，无机化学是巨人赖以站起来巨人，无机化学是巨人赖以站起来的双足，有机化学是它灵巧的双手，分析化学是其敏的双足，有机化学是它灵巧的双手，分析化学是其敏税的眼睛，物理化学是它智慧的大脑。税的眼睛，物理化学是它智慧的大脑。化学交叉学科化学交叉学科环境化学、地球化学、环境化学、地球化学、能源化学、材料化学、能源化学、材料化学、生物化学、化学生物学、生物化学、化学生物学、药

32、物化学、中药化学、药物化学、中药化学、食品化学、农业化学、食品化学、农业化学、天然产物化学、天然产物化学、高分子化学高分子化学21世纪世纪化学的热点研究领域之一化学的热点研究领域之一可持续发展的基本化学问题绿色化学和环境化学绿色化学： 工业中采用无毒、无害的原料和溶剂，采用高选择性的化学反应，生产环境友好的产品； 农业中减少农药、有害化肥、污水灌溉以及有害于环境土壤结构和肥力的材料； 生活中减少使用有害环境的材料和过度消耗能源。2121世纪化学的热点研究领域之二世纪化学的热点研究领域之二生命科学中的基本化学问题 预计未来对生命体系的研究越深入，化学基本问题会越突出。 基本问题主要包括：生物大分

33、子之间、生物大分子与小分子之间的各种相互作用；生物功能分子的结构与功能关系；生命过程的复杂性等。 21世纪世纪化学的热点研究领域之三化学的热点研究领域之三材料科学中的基本化学问题 材料是人类赖以生存的物质基础，每种材料的特定结构决定它的特定功能和用途，所以未来化学要研究分子结构-分子聚集体、高级结构-材料结构-理化性质-功能之间的关系，发展合成功能分子与构筑高级结构的理论与方法。另外，材料的计算机模拟研究也是一个相当重要的领域。1.3 无机化学概述无机化学概述无机化学是研究除碳氢化合物及其衍生物以外的其它元素的单质和化合物的组成、结构、性质及反应的一门学科。 无机化学发展的两个趋势无机化学发展

34、的两个趋势 一是在广度上的拓宽：与有机化学相互渗透，形成元素有机化学，金属有机化学；与材料科学结合，形成固体无机化学，固体材料无机化学；向生物化学渗透，形成生物无机化学。 二是深度上的推进：采用物理学和物理化学的实验手段与理论方法深入到原子、分子研究物质的结构与性能的关系。20世纪70年代，基于快速激光脉冲的飞秒光谱技术发展，使时间标度达到了飞秒数量级，用飞秒激光技术来研究超快过程和过渡态使飞秒化学随之发展起来。从20世纪80年代开始，艾哈迈德-泽维尔(Ahmed H. Zewail, 埃及出生,美籍) 因用飞秒激光闪光成相技术观测到分子中的原子在化学反应中如何运动，而获得1999年的诺贝尔化

35、学奖。 1 femtosecond=110-15sSTM具有空前的空间分辨率，l空间分辨：横向空间分辨：横向0.1nm，纵向，纵向0.01nm。(原子的典型尺寸为0.20.3 nm)美国加州IBM研究实验室的访问学者泽彭菲尔德(P. Zeppenfield)利用STM操纵小分子，将28个一氧化碳分子在铂金的表面上排布成了世界上最小的“分子人”。5 nm单原子分子成像单原子分子成像Si（111）77原子重构像原子重构像电解液中硫酸根离子吸附在电解液中硫酸根离子吸附在铜单晶（铜单晶（111）表面的）表面的STM图象图象 STM 图1993年，年，Eigler组，量子围栏。组，量子围栏。（原子级的裁

36、剪）（原子级的裁剪）将将48个吸附在个吸附在Cu（111）表面上的铁原子移动形成空）表面上的铁原子移动形成空心围拦，原子最近间隔心围拦，原子最近间隔0.9 nm，半径，半径7.13 nm。Science, 1993, 262, 218灰尘的灰尘的SEM图图水热法制备锌掺杂氧化锡纳米花朵纳米鲜花材料材料“小小”时候的美丽时候的美丽由掺杂苯胺低聚物组成的薄片网略SEM图像怒放的花朵 电化学法电化学法CuNi纳米柱纳米柱橡树林温度条件为77K，超真空条件下，含有金的纳米线在镉（001）面上扫描隧道显微镜照片。它们把电子限制在纳米线之间的低谷内并证实量子霍尔效应。量子河流学习无机化学的目的学习无机化学

37、的目的掌握无机化学的基本原理及其实验基本掌握无机化学的基本原理及其实验基本技能，为学习技能，为学习后继课程后继课程打基础。打基础。物质的变物质的变化规律化规律物质的制物质的制备与性质备与性质物质的形物质的形态与结构态与结构气液固体气液固体原子结构原子结构分子结构分子结构晶体结构晶体结构化学热力学化学热力学化学动力学化学动力学酸碱平衡酸碱平衡沉淀平衡沉淀平衡氧化还原氧化还原配位平衡配位平衡元素通论元素通论s, ds区元素区元素p区元素区元素d区元素区元素f区元素区元素无机化学的分支学科和边缘交叉学科无机合成化学放射化学与核化学配位化学丰产元素化学同位素化学固体无机化学物理无机化学生物无机化学材料

38、无机化学本课程的的学习方法本课程的的学习方法1. 改变中学学习方法，培养自主学习的能力。2. 高度重视无机化学实验课，认真做好实验，培养动手能力。3. 在学习中培养团结协作精神。4. 结合讲述内容，利用参考书结合讲述内容，利用参考书 选好的参考书作为主要参考书，精读一本 查目录、内容提要，带问题看有关章节 浏览资料、期刊，有兴趣的细看，大有益处5. 听相关的学术讲座，接触这一学科领域最新的听相关的学术讲座，接触这一学科领域最新的知识信息知识信息1. 理论课理论课 （ 期末期末70 分分+期中期中20分）分）化学原理：定义，公式，多做总结；化学理论：理论发展，物理概念，抽象思维2. 课题习题与作

39、业课题习题与作业（10分）分） 3 . 实验课实验课 （100 分）分）目的: 掌握基础实验技能, 通过实验深化理论问题的理解和记忆,提高分析问题和解决问题的能力要求: 预习报告, 实验记录, 实验报告 考核要求考核要求参考书参考书无机化学（天津大学），2002年，第三版，高教出版社，面向21世纪课程教材。无机化学例题与习题，徐家宁， 史苏华，高等教育出版社，2003年4月无机化学习题精解，竺际舜 主编，科学出版社，2003年。 少年时，意气风发，踌躇满志，当时曾梦想改变世界。但当我年事渐长，阅历增多，发现自己无力改变世界。于是，我缩小了范围，决定先改变我的国家，可这个目标还是太大了。接着我步

40、入了中年，无奈之余，我将试图改变的对象锁定在最亲密的家人身上。但天不遂人愿，他们个个还是维持原样。当我垂垂老矣之时，终于顿悟：我应该先改变自己，用以身作则的方式影响家人。若我能先当家人的榜样，也许下一步就能改善我的国家，再以后，我甚至可能改造整个世界。改变自己、改变世界改变自己、改变世界学院发展规划u针对国家在航空航天针对国家在航空航天领域的重大需求，领域的重大需求，u以绿色化学、仿生科以绿色化学、仿生科学、纳米科学为核心，学、纳米科学为核心，u以以学科的交叉融合学科的交叉融合为为主线主线，寻找化学与环境，寻找化学与环境学科和航空航天科学技学科和航空航天科学技术的结合点，实现学院术的结合点，实现学院发展的总体目标。发展的总体目标。实验室战略规划实验室战略规划主要发展方向主要发展方向 u 仿生智能界面科学仿生智能界面科学u 仿生轻质高强复合材料仿生轻质高强复合材料u 仿生能源材料与器