化学和现代社会市公开课获奖课件

1、化学与现代社会主讲：化学化工学院 陈建中专家第1页第1页课程学习要求：1、以讲座形式展开； 2、以作业和小论文形式自我小结（电子文献）； 3、以按时交流和完毕数量及质量考核。联系邮箱：724257570来信要求：word文献学号+姓名（如：010700201毛文泉）第2页第2页内容概况： 第一讲：化学发展历史，从化学历史角度简介化学与化学学科； 第二讲：化学基本原理，通俗地简介化学基本知识、概念与术语和化学家关怀化学问题； 第三讲：化学与能源，简介能源原料化学知识和电池材料前沿问题； 第四讲：化学与材料，简介国民经济和生活中惯用材料基本知识，新材料发展情况。 第3页第3页 第五讲：化学与生命。

2、简介生化基本知识与概念，微量元素对生命奉献，新药开发等基本常识。 第六讲：化学与环境，简介环境和环境保护中一些化学问题、预防和治理办法； 第七讲：化学与生活。简介食品安全、生活用具与化学之间关系。简介化学灾害预防常识。第4页第4页说在课前话 高等学校作为培养人才基地和摇篮，在其建设和发展中，不但仅是增长人才培养数量，更主要是提升人才培养整体质量（素质）。 为何要开设常识性选修课？第5页第5页国家中长期教育改革和发展规划纲要要从人力资源大国向人力资源强国迈进；建成一批国际著名、有特色高水平高等学校，若干所大学达到或靠近世界一流大学水平；各类教育都把提升教育质量作为改革发展关键；我国教育整体要上新

3、台阶，基本普及学前教育、普及高中阶段教育，高等教育结构要愈加合理，特色愈加鲜明，人才培养、科学研究和社会服务整体水平全面提升。 第6页第6页 * 一个直接原因是我国大学本科教育，在过去相称长一段时间里实行单一而过窄专业教育，现已不适应当前各学科互相交叉、互相融合发展趋势。（人才培养模式问题？） * 另一个原因是我国中学教学过早文理分科，使得大学生应具备基础文学素质和自然科学知识素养不全面，相关能力训练不到位，离大学本科阶段教育素质要求尚有距离。（人才选拔评价问题？）第7页第7页 高校改革目的：对课程体系进行整体优化，实行模块化课程设置，以适应素质教育改革需要。许多院校在基础课程体系中，尤其是文

4、管类专业，设置了自然科学课程模块，强化了数学、物理、化学等基础学科知识教学，从基本知识方面扎实素质基础。 第8页第8页 化学知识是自然科学知识中必不可少知识之一，它对自然界理解和观测有独到地方。它涉及范围无所不包，无处不在。对非化学专业大学生来说，学习、掌握一定化学知识，理解相关化学观测事物办法，并使其从知其然上升到知其因此然，可丰富自己知识宝库，对生存、发展、创新、创造有一定借鉴和参考。 第9页第9页 化学学科发展史是一部较好哲学史。向我们提供了许多著名科学家、创造家在科学摸索中曲折和艰苦经历，尤其是这些科学家科学思想、科学办法和人格品质，更使我们收益无穷。在众多著名化学家成功背后，有许多艰

5、苦和危险经历，也有丰富人生哲理和精神品格。 第10页第10页第一讲 化学发展历史第11页第11页一、化学起源1、什么叫化学？（结识化学） 化学是一门在原子、分子层次上研究物质构成、结构、性质及其改变规律科学。也能够说，化学是一门试图理解物质性质和物质发生反应科学。第12页第12页详细式定义： 化学是研究物质（单质及化合物）构成、结构、性质及其改变规律科学。 辞海第13页第13页哲学式定义： 化学能够称为研究物体由于量构成改变而发生质变科学。 恩格斯 化学是研究原子间化分和化合为基础物质运动形式，以及这种运动形式与其它运动形式关系一门学科。第14页第14页 据人们考证，“化学”一词最早见于公元2

6、96年古罗马皇帝戴克里先关于严禁制造假金银通告之中，他把制造假金银技术，称为“化学”（Chemeia）。又据考证，英语中Chemistry，法语中Chimie，德语中Chemie（以上均为“化学”），源于欧洲语词Alchemy。而Alchemy则来自阿拉伯语中“炼金术”一词alkmya。第15页第15页 化学是最古老学科之一，在改进人类生活方面，它也是最有成效学科之一。通过新一代化学家继续努力，它将仍是崭新科学之一。第16页第16页2、化学地位 化学是一门实用而创造性中心科学，与人类生产、生活息息相关，从提供食品、穿衣、住房到开发新能源、研制新材料、保护环境，再到战胜疾病、延年益寿等等，无处不

7、在。 化学作为一门结识物质科学，它社会功效是帮助人们更科学利用地球资源，为人类创造一个更美好生存环境。第17页第17页 远古时代，先民们就知道如何生火取食。在长期生产和生活实践中，学会了烧制陶瓷、冶炼金属、酿酒等。3、化学发展简史1化学萌芽古代化学第18页第18页火利用（化学起源于圣火）用火时代zhong中国“火神”燧人氏第19页第19页摩擦生火 是人类对自然界第一个伟大胜利用火时代第20页第20页 恩格斯说：火使用不亚于以后人类创造蒸汽机，它使人类从自然界束缚中挣脱出来，第一次征服了自然力，使人类从动物界提升出来。用火时代第21页第21页 “火使用不但仅是人和所有动物一目了然区别。火是人类发

8、觉第一个如何去使用能源，这种能源不是通过人体内食物和空气所能转化，在更新纪早期，人们不用火就制造了精美工具和哺育后代，在更新纪中期，他们会用火在洞口取暖，在更新纪晚期，火使他们成了高效率动物，在该纪最后八千年里，他们发觉了火更多用途，并且烧掉了前所未有大量燃料，火已成了他们快速掌握大自然、征服大自然、部分地毁坏土地及处理他们生存问题关键。”用火时代第22页第22页土壤可塑性陶器出现用火经验+陶器陶器时代第23页第23页西安半坡仰韶文化人面鱼纹彩陶盆（新石器时代，距今约五、六千年）陶器时代第24页第24页古希腊陶罐（公元前570）陶器时代第25页第25页西安半坡仰韶文化竖穴式陶窑陶器时代第26页

9、第26页陶瓷出现意味着原始化学问题产生！各种矿物和各种砂土化学物质矿物在高温中改变化学改变实现物质化学改变主要手段高温技术陶器时代第27页第27页窑温提升白色瓷土采用釉出现瓷器瓷器发展瓷器时代China第28页第28页青釉瓷壶（西汉）黑釉鸡头瓷壶（东晋）瓷器时代第29页第29页三彩骆驼（唐代）龙泉窑缠枝牡丹纹瓶 （元代）瓷器时代第30页第30页玻璃制造技术： 公元前3400 前25，人们从无意到故意地将天然碱与石英砂混合后焙烧，得到原始粗制玻璃。古埃及新王朝时期玻璃瓶（公元前1567前1085年） 瓷器时代第31页第31页北海九龙壁，由七色琉璃砖瓦砌成。 琉璃是一个不透明或半透明低温色釉，敷于

10、陶制品上经烧制而成。瓷器时代第32页第32页早期金属知识铜刀： 铜 99%， 锡0.10.3%， 铅0.03%， 锑0.01%， 镍0.03% 铜锥： 铜 99%， 锡0.1%， 铅0.03%齐家文化红铜器（距今约40）青铜器时代第33页第33页兽面纹酒器（商代，公元前1611世纪，距今约36）司母戊大鼎（商代晚期）875公斤，是迄今为止最大青铜器。 青铜器时代第34页第34页青铜奔马（东汉晚年）中国旅游标志“越王勾践”剑（春秋，公元前五世纪） 距今26青铜器时代第35页第35页铁器时代铁刃铜钺(陨铁) （商代） 铁刃铜削（春秋早期铁器) 第36页第36页古希腊彩陶上描绘冶铁情况（公元前6世纪

11、）铁器时代中国古代炼铁图第37页第37页中国古代炼锡炉铁器时代第38页第38页古埃及炼金图铁器时代第39页第39页古希腊金杯 （公元前15）古希腊带金铁盔甲（公元前336年）铁器时代第40页第40页 金缕玉衣 （西汉刘胜墓）西汉骑士猎鹿鎏金浮雕 铁器时代第41页第41页酿造技术：从出土大量陶器、瓷器和青铜器中，发觉有许多盛酒器和煮酒器等酒具，表明我国从原始氏族社会末期（距今大约40前）就有酿酒技术。并随社会生产力发展，人们利用发酵原理，在酿酒同时，还酿造出醋、酱油等。其它古代化学技术第42页第42页西汉墓出土彩帛及彩绣染色技术：中国商代，养蚕业已相称发达，并带动了纺织品染色技术发展。染色染料从

12、植物中提取。染色工艺不断成熟。第43页第43页漆器工艺：漆器是中国古代一项主要创造。漆器起源于虞夏时代（距今40），人们发觉漆树汁经处理后，涂敷在物体表面，干后会形成漆膜，有保护作用。以后还创造了桐油与漆合用技术，增强了漆光亮。同时尚有用矿物颜料作成油彩在漆器上绘饰花纹。西汉墓出土漆器第44页第44页我国古代化学成就： 我国是世界四大文明古国之一，在化学发展史上有过极其辉煌业绩。冶金、陶瓷、酿造、造纸、火药等都是在世界上创造和应用得比较早国家。如商代司母戊鼎是当前已知最大古青铜器。1972年在河北出土商代铁刃青铜钺是我国当前发觉最早铁器。我国古代一些书籍中很早就相关于化学记载。著名医药学家李时

13、珍巨著本草纲目(公元1596年)中，还记载了许多相关化学鉴定试验办法。第45页第45页中国古代物质观： 五行说：金、木、水、火、土是构成万物五种基本物质资料。（后被认为宇宙构成五种基本元素）。元素之间关系：木生火，火生土，土生金，金生水，水生木以及水灭火，火胜金等。第46页第46页古希腊物质观1、泰勒斯(Thalesof Miletus，公元前624-547) 水是万物之源2、阿那克西米尼(Anaximenes，公元前610-546) 空气是万物之源3、赫拉克利特(Heracleitus，公元前540-475)火是一切事物初始元素第47页第47页阴阳学说：从大量既互相对立又互相关联自然现象和社

14、会现象中，如：男女、湿干、冷热、软硬等等，抽象出阴和阳两个基本概念，阐明世界上充斥矛盾。宇宙万物皆有阴阳对立统一两个方面，这个性质支配着千变万化物质世界。第48页第48页亚里斯多德四元素说第49页第49页 古代化学技术只停留在炼金术层面上。炼金术是起源于12世纪欧洲一个名字，在我国古代又叫作炼丹术。其实炼金术自一开始并不是为了黄金，而是为了长生不老而炼。尽管术士们并没有制造出什么灵丹妙药，但是在客观上，他们行为却为近代药学、化学发展起到了启蒙作用。 第50页第50页 即使炼金术是炼不出黄金来，但却发觉了许多物质性质和物质改变。比如“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”，即指加热红色硫化汞（丹砂），

15、分解出汞，而汞加硫黄又能生成黑色硫化汞，再变为红色硫化汞。描述了化学反应可逆性。又如“以曾青涂铁，铁赤色如铜”，就描述了铁置换出铜反应等等。 第51页第51页2化学形成与发展 从17世纪中叶到19世纪末，在电子、X 射线和放射性被发现以前，是化学作为独立学科形成和发展时期，称为近代化学时期。近代化学前期经历了几种阶段： 元素说 燃素说 氧化说 第52页第52页英国化学家波义耳R.Boyle (16271691)“元素”第一个化学概念提出： 元素是拟定、实在、可观测到实物，它们应当是用普通化学办法不能再分为更简朴一些实物。元素学说第53页第53页 波义耳元素概念与古代元素说有本质区别，它不是水、

16、木、金、火、土等复杂物质或现象，更不是冷、热、干、湿等性质，而是那些原始、简朴或是丝毫没有混杂物质。是在微粒说基础上提出含有科学性质元素概念。 波义耳强调：利用试验办法和对自然科学观测办法形成科学思维基础，不能依托主观臆测。化学办法应当用试验办法而不是抽象空谈来建立自己理论。第54页第54页 大量气体特性试验总结气体定律 波义耳定律波义耳第一台抽气机波义耳使用减压蒸馏器第55页第55页恩格斯说： “波义耳把化学确立为科学”第56页第56页 但波义耳在取得一系列结果同时，却把火误认为是由称为“火素”极细小微粒构成。由于在加热铜、铁、锡、铅等金属试验中发觉有增重现象。第57页第57页燃素学说 17

17、世纪下中叶，冶金、炼焦、烧石灰等工艺有了很大发展，这些工艺无一不是与燃烧反应密切相关。这引起人们对燃烧本质思考。 斯塔尔思想是把“油土”演进为“燃素”。他认为：一切可燃物均含有一个看不见“燃素”。可燃物是燃素与灰渣按一定百分比构成化合物。燃烧时燃素离开物体，留下灰烬。燃素是一切化学改变主线。 德国医药化学家斯塔尔(G.E.Stahl)第58页第58页 “木头为何能够燃烧，石头为何不能燃烧？”对于这个问题，斯塔尔这样回答：“木头之因此能够燃烧，是由于在木头里含有一个尤其要素；石头之因此不能燃烧，是在于它不含有这种尤其要素。不光是木头如此，煤、木炭、蜡烛、油、磷、硫磺简而言之，一切可燃物质都含有这

18、种尤其要素。所有可燃物质，都是一个燃素化合物，其中成份之一便是燃素当一个东西燃烧时候，其中燃素便分离出来，并且所有燃烧现象热、光、火焰都是由于燃素逸出，而发生猛烈现象。第59页第59页 比如，人为何要呼吸？这是过去人们始终想不通“为何”。然而，燃素学说解释道：“呼吸，事实上就是人在不断地排出燃素过程。从肺里不断吐出来气体里，便含有许多燃素。由于呼吸是一个排出燃素过程，如同木头燃烧时，散发出燃素，因此能产生热，人体热量便是从这儿来。”第60页第60页 贝歇尔提出：气、水、土等都是元素。土质分为： 固定土、油性土和流质土； 物体燃烧时，油土逸出，剩余固定土或流质土。德国化学家贝歇尔（J.J.Bec

19、her）第61页第61页主要气体发觉英国化学家布拉克(J.Black) 英国化学家布拉克首先发觉“固定空气”，这种气体不助燃，使动物窒息，并与“燃素”无关。但布拉克本人没有搜集到这种气体。第62页第62页英国化学家凯文第旭(H.Cavendish) 凯文第旭发觉了“来自金属”易燃空气（即氢气），一度被认为是“燃素” 。但他误认氢气来自于金属而不来自于酸，还误认为氢气是燃素与水化合物。第63页第63页凯文第旭用于研究空气性质试验装置第64页第64页 最先研究氧气是瑞典化学家舍勒，他在加热硝石时得到一个气体，能助燃，称为“火空气”。瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele)加热硝石试验装置第65页第

20、65页英国化学家普里斯特利(J.Priestley) 英国化学家普里斯特利，也独立发觉氧气。他还发觉了氧化氮、一氧化碳、二氧化硫、氯化氢和氨气等各种气体。被誉为气体化学之父。第66页第66页普里斯特利采用水上 搜集法搜集氧气 普里斯特利利用1英尺聚光镜加热氧化汞而制得氧气第67页第67页 普利斯特利很喜欢给朋友表演化学魔术“氢气和空气中氧气混合以后，点火，会燃烧起来，发出巨响”。他表演完“拿手好戏”，在收拾瓶子时，注意到瓶壁上有水珠。奇怪，变“魔术”时瓶子是干洁净净，那瓶壁上水珠是从哪儿冒出来呢？普利斯特列仔细揩干瓶子，重做试验。咦，瓶壁上依旧有水珠。即使他揭开了水秘密，然而，他是在变了好多好

21、多次“魔术”之后，才注意到瓶壁上水珠。第68页第68页 但是普里斯特利坚持“燃素说”观点，把氧气叫做“无燃素空气”。没能揭示出燃烧过程本质。“真理碰到鼻尖而却没有发觉”。第69页第69页氧化学说建立 燃烧过程本质，通过一百多年争论，终于被法国化学家拉瓦锡揭开。法国化学家拉瓦锡（A.L.Lavoisier）第70页第70页 拉瓦锡通过大量燃烧试验，综合归纳和分析，提出了燃烧概论汇报，建立了燃烧作用氧化学说，要点下列：1）燃烧时放出光和热。2）物质只在氧存在时才燃烧。3）空气是由两种成份构成（助燃和不助燃）。4）一切可燃物质燃烧后通常变为酸，氧是酸本原，一切酸中含有氧元素；而金属煅烧后变为煅灰，是

22、金属氧化物。第71页第71页 氧化学说建立，打破了“燃素” 神秘，结束了“燃素说”历史。使化学学科割断了与古代炼金术所保留联系。推翻了“燃素说”百年来对化学束缚，澄清了元素观念混乱，奠定了化学元素科学概念。第72页第72页道尔顿原子学说英国化学家道尔顿J. Dalton 19世纪初英国化学家道尔顿在古代原子论基础上提出了近代化学原子论。几乎统一解释了当初所有化学现象和经验定律。第73页第73页 道尔顿原子论对增进化学和哲学发展，起了主要作用： 1）从化学上看，它把元素和原子两个基本概念联系在一起，使化学元素含有了同一类原子总称前所未有明确概念。 2）从哲学上看，它把古代哲学思辩原子论思想赋予了

23、可检查详细属性内容，得到了科学试验证实，从而复活了来长期遭受宗教势力压制古希腊原子论，增进了唯物主义哲学发展。另外，它从原子量上差别找到了元素质差别本源，已经是不自觉地利用了量质互变辨证法规律。第74页第74页意大利物理学家化学家阿佛加得罗A. Avogadro 意大利物理学家、化学家阿佛加得罗依据气体反应体积简比关系定律，大胆提出了原子复合体分子存在假说。开创了分子论先河。分子论第75页第75页 分子论建立，阐明了原子和分子间联系与差别，结识到原子在化学反应中基本保持不变，只是分子拆开、破坏、改变，即化学反应实质主要是分子“质”改变。使人们在结识物质层次和化学反应深度上有了新奔腾。第76页第

24、76页新元素发觉 英国化学家戴维等人通过电解，制得了活泼金属钾、钠、镁、钡等。继后，人们用金属钾、钠等作为强还原剂，又得到一些元素单质，如：硼、硅、铝等。英国化学家戴维H.Davy第77页第77页 他们用光谱检查法发觉了一系列稀散金属，如：铷、铯、铊、铟等德国物理学家基尔霍夫G.R.Kirchhoff德国化学家本生W.Bunsen第78页第78页 法国化学家莫瓦桑在试验中，因中毒而中断四次试验但仍坚持不懈，终于在1886年发觉氟气。从1768年发觉氢氟酸到1886年得到单质氟，历时1。第79页第79页 俄国化学家门捷列夫与德国化学家迈尔通过各自研究，都在1869年同时发觉化学元素周期律。第80

25、页第80页门捷列夫第一个周期表第81页第81页第82页第82页第83页第83页第84页第84页第85页第85页英国物理学家瑞利用两种不同方法制得氮气英国化学家莱姆塞发觉惰性气体一族发觉惰气第86页第86页原子价和碳链概念以及分子中原子互相影响学说，构成了典型结构理论典型结构理论第87页第87页苯结构 德国化学家凯库勒：我做了一个梦，梦见我几种月来设想过种种苯分子结构式，在我眼前跳舞。忽然，其中有一个分子结构式变成了一条蛇，这蛇首尾相衔，变成一个环。第88页第88页年代大事纪要约50万年前“北京猿人”已会用火公元前86千年中国(新石器时代)开始制陶器约公元前2千年中国已会铸铜公元前四世纪古希腊德

26、谟克利特提出朴素原子论;古希腊亚里斯多德提出“四元素”学说公元前14087年中国创造了造纸术公元前一世纪至公元一世纪中国本草经成书,书中记载动物、植物、矿物、药物达365种十世纪中国(宋代)把火药用于制造火药箭、火球等武器1661年英国波义耳在怀疑派化学家一书中给元素下了科学定义1772年舍勒制得了氢气1773年舍勒制得了氧气1777年法国拉瓦锡发表燃烧概论推翻了燃素说第89页第89页年代大事纪要18英国道尔顿提出原子论18意大利阿伏加德罗提出分子假说1860年分子学说得到世界公认1869年俄国门捷列夫提出了他第一个周期表19英国卢瑟福提出原子核模型1934年法国约里奥居里夫妇发觉人工放射性1942年中国侯德榜创造了联合制碱法1965年中国科学家合成出牛胰岛素,是初次人工合成蛋白质 1981年我国科学家初次人工合成完