化学中的机会和挑战课件

1、化学中的机会和挑战 清华大学化学系 宋心琦 2007年4月 安徽 清华大学化学系 宋心琦 200720世纪化学留下的悬念稀有气体化合物的合成 化合价理论和惰气结构理论？高温超导陶瓷的合成 固态物质导电机制？C60与无机富勒烯的合成 弯曲键理论和晶体缺陷理论？20世纪化学留下的悬念稀有气体化合物的合成20世纪化学留下的悬念组合化学的应用成功 经典的反应通道理论受到质疑超分子化合物的普遍存在 分子间作用力与决定分子识别过程的信息是什么？20世纪化学留下的悬念组合化学的应用成功组合化学方法示例AB1C1C4C3C2AB1C4D1AB1C4D3AB1C4D2AB1C1D1AB1C1D3AB1C1D2A

2、B1C3D1AB1C3D3AB1C3D2AB1C2D1AB1C2D3AB!C2D2B4B3B2组合化学方法示例AB1C1C4C3C2AB1C4D1AB1C20世纪化学留下的悬念“一锅法”(one pot process)工艺的实现 有机反应机理遭遇挑战有机大环分子的光化学合成 有效碰撞模型的普适性？纳米科学和技术 摩尔量级和“纳米”量级之间的“空白区”20世纪化学留下的悬念“一锅法”(one pot proce铑催化串联反应一锅法之一例铑催化串联反应一锅法之一例 探究式学习教改的突破口 科学探究活动中最重要的阶段是什么？观察（观察是一种习惯，也是一种能力）测量 记录提出理论或假设（归纳法）验证

3、并找出理论或假设中的不确定性 Pimental教授的科学素养观 探究式学习教改的突破口 科学探究活动中最重要的阶 科学素养问题两种学习理论“蚂蚁的智慧”非智力因素不可忽视并非寓言的寓言关于蜘蛛网的讨论关于生物降解塑料的讨论科学史教育中的问题 科学素养问题两种学习理论化学学科和化学教育化学学科研究的主要任务在于发现物质的个性分析、分离、识别、鉴定的基础；合成化学的目标（更重视新物质、新结构、新反应、新性质及应用、新技术的发现或发明）；此外还有：探索新规律，提出新理论等化学学科和化学教育化学学科研究的主要任务在于发现物质的个性化学学科和化学教育化学教育、教学和教材编写的基础为物质的共性注重物质某些

4、性质的相似性，变化的规律性；陈述的系统性（更着重于知识的可迁移性）教学实验和研究工作中实验的比较 预定目标不同 功能不同 评价标准不同化学学科和化学教育化学教育、教学和教材编写的基础为物质的共性实验改革中应注意的问题1。基础教学实验和专业实验的差别 确立素质要求和职业要求的概念培养创新意识和能力的重点不同、思维习惯不同信息处理及交流能力要求不同2。必须重视探究的全过程实验改革中应注意的问题1。基础教学实验和专业实验的差别化学教学实验改革问题1。化学实验体系的3要素 化学反应体系 合理的实验仪器装置，包括安全措施等 合理的实验步骤和正确的操作技术2。空气组成实验的教育价值化学教学实验改革问题1。

5、化学实验体系的3要素值得认真研究的问题自由能判据在化学中的应用问题是否存在不能发生化学反应的物质体系质量守恒定律和质能联系定律(E=mc2)的关系化学平衡状态的本质值得认真研究的问题自由能判据在化学中的应用问题化学教育怎样和环境教育结合1。过程自发性概念很重要 :气体的互相扩散，溶质溶解于溶剂形成溶液和溶液中溶质浓度的均匀化过程，杂质向固体物质内部的扩散或掺杂工艺2。原理：混合熵纯组分熵 mixS = RT(AlnA+BlnB) 0化学教育怎样和环境教育结合1。过程自发性概念很重要 :气体的化学应当怎样和环境教育结合3。环境污染问题中的化学因素 化学物质的活性（包括活泼性、毒性、侵蚀性、分散度

6、带来的有害性等） 浓度 扩散机制及过程中发生的化学或物理变化（形态、组成、毒性等） 消除污染的化学及物理化学方案4。为什么真正的纯净物质是不存在的或难以保持的化学应当怎样和环境教育结合3。环境污染问题中的化学因素20世纪化学提供的机会和挑战 外场效应推动的化学反应电化学（电池、传感器、电化学合成技术等）光化学（光合作用、太阳能利用、防伪技术、污染物光解、光诱导或光催化合成、感光化学等）声化学（化学合成、表面处理等）磁化学（磁场对反应机制和速率的影响、生物化学效应）力化学（固相反应、摩擦化学等）20世纪化学提供的机会和挑战 外场效应推动的化学反应20世纪化学提供的机会和挑战时间分辨技术和激光技术

7、推动了化学动力学和分析化学的发展 激光光谱（拉曼光谱、光声光谱等） s(10-6s)、ns、ps、fs(10-15s)时间分辨光谱技术 激光化学（同位素分离、态态化学、选键化学等）20世纪化学提供的机会和挑战时间分辨技术和激光技术推动了化20世纪化学提供的机会和挑战 平衡态热力学非平衡态热力学 理想体系非理想体系（包括固体和弹性体） 分子的自组织、自组装、以及分子识别的机制及调控 纳米技术 单一平衡态体系多平衡态体系 分子的自我复制问题20世纪化学提供的机会和挑战 平衡态热力学非平衡态热力学结束语化学是一门极具挑战性的学科化学的研究重点不仅限于合成和分析化学的研究对象包括了从单个原子分子到摩尔量级的各