大学化学课件：绪论

1、大 学 化 学General Chemistry大学与中学的不同内容多了 自习多了 老师管得少了讲课快了没教室了教学要求与安排学时：32 教材：大学化学教程，第二版，化工出版社学习方法预习，听课，复习，作业，课堂提问或测验，答疑成绩评定：平时（30%）、考试（70%） 理论课与实验课关系主要参考书普通化学（第五版），浙江大学主编，高教出版社无机化学（上、下），武大、吉大，高教出版社，1999工科大学化学（第二版），强亮生等，高教出版社，2009Chemistry: The Central Science（8th Ed.）, T. L. Brown, H. E. LeMay, Jr., and

2、B.E. Burstein, Prentice Hall, 2000普通化学，浙大五版全程导学及习题全解，陆榆萍等，中国时代经济出版社，2007无机化学例题与习题，徐家宁等编，高等教育出版社什么是化学？化学是在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、制备、性能及其变化规律的科学。石墨的六方晶胞用隧道扫描显微镜放大后的石墨层状结构化学研究的对象夸克质子中子原子核电子原子(离子)分子微观（宇观）宇宙单 质化合物星体宏观纳 米材 料（介观）介观10-10m10-15m10-18m化学作为自然科学的一个组成部分，在1010106 m尺度范围内对颗粒物质进行研究。该尺度以下属于物理学，以上则属于生命科学、

3、材料科学或地球天体科学。 不同学科的区别在于所研究的颗粒尺度不同，微观颗粒聚集方式和聚集的复杂程度不同，但是，科学研究的逻辑推理思想是相通的，“理论源自实验、实验检验理论”的研究思想是相同的。 组成所含主要成分相同碳酸钙组成相同均为碳元素组成物质有2000多万种目前发现的元素有110多种金元素铜元素铁元素不同的元素组成不同的物质相同的元素也可以组成不同的物质碳元素水结构性质天然最硬天然最软水有三态变化规律液态水水蒸汽冰氢气和氧气通电化学的发展火加快了人类历史的进程黑色魔术时代：十九世纪前 自从有了人类,化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火,用火烧煮食物,烧制陶器,冶炼.这一时期积累了许多物质间

4、的化学变化,为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。商代的青铜器元代的瓷器唐三彩骑马俑造纸古 代陶瓷酿酒冶金染色 19-20世纪上半叶：发现新元素及其化合物元素周期律的发现是化学史上一个重要的里程碑3. 20世纪下半叶：合成新分子(数量从110万种增至2000万种)4. 21世纪：与其它学科交叉、渗透，成为一门承上启下、社会迫切需要的实用科学、中心科学 。现代计算与信息科学 物理学 数学 天文学 化学 地学 工程科学 生命科学 材料科学 化学是一门中心性学科食农业衣住行冶金化学能源材料医药卫生国防资源利用环境保护建材汽车化学是社会迫切需要的实用性、中心性和创造性

5、学科“知识爆炸”:当前信息时代的两个鲜明特征知识信息量爆炸式的激增“瞬间完成”知识传授极快“浩瀚的知识，敏捷的传播方式。” “ 知识爆炸”- 知识信息量爆炸式的激增 20世纪一百年的科学新发现、技术新发明，其数量远远超过以往两千年的总积累。据统计，人类的科学知识，90%是二次世界大战后30余年获得的（统计至1980年）。知识的增加是非常迅速的。19世纪科技知识量每50年增加一倍，20世纪中叶每10年翻一番，而当今每35年增一倍。 从人类所能制备的化合物的数目也可看出知识量的激增。 早期200年间，制备化合物的速度约为1万种/年，19851990年间为80万种/年，而1991年的速度则达到了20

6、0万种/年。（如下图）到如今，每天有7000多种新的化合物被合成出来。 知识传授极快，“瞬间完成” 人类处在一个信息时代，信息技术革命、信息高速公路迅速发展，Internet风靡全球，使人类活动的时空范围既“大而又大”，又“小而又小”。 人类的研究范围在空间尺寸上最小已至10-24m（基本粒子），最大可到1028m（宇宙星系半径） ；在时间尺度上，最短为10-24s（共振态粒子寿命），最长为1017s，即地球的年龄46亿年。 1999年诺贝尔化学奖就授予了在飞秒（10-15s）领域做出贡献的兹韦勒（.ewwil）教授(美，用激光闪烁照相机拍摄到化学反应中化学键断裂和形成的过程 )，由此，化学机

7、理研究的精细程度可见一斑。当今化学发展的趋势大致是： 由宏观到微观，由定性到定量，由稳定态向亚稳态，由经验上升到理论并用理论指导实践，开创新的研究。图中显示用扫描隧道显微镜的针尖在铜表面上搬运和操纵48个原子，使它们排成圆形。圆形上原子的某些电子向外传播，逐渐减小，同时与相内传播的电子相互干涉形成干涉波。红血球 耳毛细胞 舌头上的味蕾 小肠绒毛 扫描电子显微镜(SEM) 现代化学的若干基本问题 1反应过程与控制2合成化学3基于能量转换的化学反应4新反应途径与绿色化学5设计反应6纳米化学与单分子化学7复杂体系的组成、结构与功能间关系研究8物质的表征、鉴定与测试方法化学的作用和未来 （1）目前全球

8、关注的四大热点问题： 环境的保护 能源的开发和利用 新材料的研制 生命科学瞄準疾病“基因靶向”技術 由于在研究“基因靶向”技術方面獲得重大成果，美国科学家马里奥卡佩基、奥利弗史密斯和英国科学家马丁埃文斯分享了2007年的諾貝爾生理學或醫學獎。 马里奥卡佩基奥利弗史密斯马丁埃文斯分子钳在捕捉癌细胞分子钳在捕捉癌细胞核节能汽车2009年7月13日，第五届北京国际电动车暨清洁能源车展览会在北京开幕2007年5月7日，杭州市民和“太阳能的士”及它的驾驶者路易斯帕尔马合影 这辆“太阳能的士”是世界上第一个以太阳能为动力进行环球旅行的交通工具。它于2007年7月3日从瑞士卢塞恩出发，预计在18个月内跨越5

9、个大洲50个国家，中国是这次旅程的第25站。“太阳能的士”于4月20日正式登陆中国，并展开为期39天的中国环保之旅。 4月29日，瑞士人路易斯帕尔马驾驶他的“太阳能的士”行驶在广州的高速公路上。 当日，“太阳能的士”的发起人和驾驶者瑞士人路易斯帕尔马驾驶世界首辆太阳能环球汽车抵达广州。瑞士“太阳能的士”是世界上第一个以太阳能为动力进行环球旅行的交通工具。它于2007年7月3日从瑞士出发，预计在18个月内跨越5个大洲50个国家和地区。 加水不加油的氢能车在台北试车该车利用太阳能把水电解后产生氢能燃料，提供车辆行驶动力。 新型迷你电动自行车时速达16公里 纽约新“摩的”最高时速56公里/小时 由通

10、用和赛格威联合打造，是一款双轮、双座电动车型，可作为个人城市交通车型使用，十分安全，并且价格也不昂贵。 “城市，让生活更美好”2010上海世博会的主题，“绿色、低碳、可持续”等环保元素正是该主题的最完美的注释。展馆使用太阳能电池板、风车、草本植物、竹木等材料，实现“零化学物质”设计。西班牙馆：藤条外墙节能环保日本馆在设计上采用了环境控制技术，使得光、水、空气等自然资源被最大限度利用。展馆外部透光性高的双层外膜配以内部的太阳电池，可以充分利用太阳能资源，实现高效导光、发电;展馆内将使用循环式呼吸孔道等最新技术。化学与国防（隐型战斗机）隐形飞机最重要的两种技术是形状和材料。 利用特种的形状完成不同

11、的反射功能 ，使散射的信号偏离接收它的雷达。 隐形飞机采用非金属材料或者雷达吸波材料，吸收掉而不是反射掉来自雷达的能量。运用最新的材料，隐形飞机在雷达上反射的能量几乎能够做到和一只麻雀的反射能量相同，仅仅通过雷达就想分辨出隐形飞机是非常困难的。轰炸机中子武器第三代核武器的一种，中子弹是目前世界上唯一已实现生产和部署的一种第三代核武器。超人、蜘蛛侠衣服在化学家和生物学们的努力下,将蜘蛛的基因植入绵羊体内,再用化学手段分离羊奶中蛛丝的成分,提高蛛丝产量。用这样的蛛丝织出的衣服只有几两重,却比钢丝还要强韧,是理想的防弹衣。 工科学生为什么要学习化学？可以了解化学变化的原理，搞清发生在我们身边的许多“为什么” ；如金属为什么容易生锈？掌握这些原理，控制反应的条件，使其向着有利于人类的方向发展。 可以更好的利用自然资源，提炼物质并合成新物质； 可以帮助人类在能源、材料、生命现象、生态环境等多领域中研究创新，开辟新的道路。 接受化学的启蒙教育，具备一定的化学基础知识是进行科学、工程、医学、农业、工业和科技专业工作者所必需！ 大学化学讲什么？ 化学包含许多学科分支，如无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、分析化学、生物化学、燃料化学、环境化学及工业化学等等。大学化学不是一个学科分支，而是