化学与人类(绪论)课件

1、欢迎各位同学选课请多提宝贵意见生活与化学课 程 简 介 生活与化学是非化学、化工类各专业的一门自然科学公共选修课。特别是对人文专业的学生，对于培养具有综合性素质、创新意识、全面发展的人才，是不可缺少的。以化学知识为主线，以社会广泛关注的有关问题为视点，用与日常生活密切相关的例子，最新的科技新闻，大量的图片阐述化学与社会的广泛联系。基本要求：学会使用网络获取感兴趣的化学相关知识，能用化学知识指导自己科学的生活，了解化学的前沿领域，了解国内外化学的最新进展。课程要求1、本课程讲授18次。习题一次。2、成绩包括：中间一次作业成绩、 平时考勤、期末作业成绩。3、课程结束后一周必须按时把作业交到指定的地

2、点。化学与人类生活有什么关系 化学是一门使人类生活更美好的基础科学 化学提供人类合理使用能源的方法 化学使人类丰衣足食 化学能保护和改善人类赖以生存的环境 化学是人类使用新材料的源泉 化学使人类世界五彩缤纷 化学帮助人类延年益寿生活与化学主要讲授的内容Part 1 什么是化学化学是研究分子层次范围内的物质结构和能量变化的科学； 分子层次：化学是分子科学，是物质科学的基础学科之一； 化学是一门中心的、实用的、创造性的科学。 Part 2 化学与社会紧密联系一、化学与能源 1.未来的能源水中取“火” 2.实用的新能源电池 二、化学与文学 1.成语中的化学 “信口雌黄” （As2S3）“味同嚼蜡”

3、2.古代诗词中的化学 千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕，要留青白在人间。 CaCO3 CaO+CO2 CaO + H2O Ca（OH）2 Ca（OH）2 + CO2 CaCO3 + H2O 2.考古挖掘离不开化学 鉴定文物真伪。 研究文物制造工艺 探究文物的来源和产地 保护文物公元前200年的彩陶四、化学与日常生活车内饰颜色漆化学与生活品质2.食农业，食品 炸油条利用了三个化学反应原理 ：第一个反应：Na2CO3+H2O=NaHCO3NaOH 第二个反应 2NaHCO3 = Na2CO3H2OCO2 第三个反应 Al2(SO4)3K2SO424H2O6NaOH=2Al(OH)3+

4、3Na2SO4+K2SO4+24H2O 氨和各种肥料、农药、生长激素的生产 3.住住房和家庭陈设品方面的作用（建 筑材料 4.行交通工具、燃料 五、化学与信息六、化学与经济5.用日常用品 人类进化的摇篮 原始人看见火：害怕亲切 1.御寒 2.熟食的美味，体强 3.防害 4.照明火来到了人间，人类开始利用这个天然的化学反应来改造自然，创造历史，告别了饮血茹毛的岁月，开创了熟食时代： 1.智力向高级方向发展 2.战胜了严寒 3.增强了人类生存能力和活动范围 4.学会了摩擦生火和钻木取火 这样以火为中心的“居民点”增多，文明社会从火堆中萌芽。火 3.1 古代化学 关于宇宙的结构问题，最早的见解是我国

5、商末（约公元前1140年）出现在“易经”中的“八卦”（天、地、水、火、雷、山、风、沼泽）和“五行”(金、木、水、火、土)学说。 公元前五世纪，安培多克尔(Empedocles)提出宇宙是由水、火、气、土“四原质”构成的。公元前400年 德谟克利特提出朴素的原子论。 公元前四世纪，亚里斯多德(Aristotle)提出冷、热、干、湿的“四原性”学说 热干冷湿火空气水土亚里斯多德认为把“原性”取出或放入，“原质”就可以相互转化； 该哲学思想支配了人们达两千年之久，使化学走上了炼金、炼丹的歧途。四原性说示意图3.1 古代化学 3.1 古代化学 (2) 炼金术、炼丹术时期(公元前后公元1500年) 封建

6、社会，中国道家化学炼丹（Pb3O4、HgS） 公元二世纪，东汉魏伯阳著有世界最早炼丹术文献 公元四世纪，东晋葛洪著有炼丹术巨著，发现了反应的可逆性（HgSHg; Pb3O4 Pb）以及金属间的取代（Fe和Cu盐） 这段时期，化学走入了歧途，但积累了更多的化学知识，提高了实验技术，制作了操作器皿。3.1 古代化学 (3) 医化学时期(公元15001700年) 16世纪初，欧洲资本主义工业的发展迫使化学走上正路 炼金术改革，化学方法制成药剂（无机物） 明代李时珍本草纲目，列有中药材、矿物1000多种并附有制备方法、性质介绍 明代宋应星著有天工开物(1639年)，总结了我国的工业技术 3.1 古代化

7、学 (4) 燃素说时期(公元17001774年) 英国的波义尔(Boyle)提出各种物质的微粒都是由基本粒子的不同聚集体构成的。对燃烧现象认为火是由一种实在的、具有重量的火微粒构成的。 1700年，德国的施塔尔(Stahl)提出“燃素说”，清除了“原性”学说。 法国拉瓦锡(Lavoisier)的燃烧的氧学说，近代化学由此萌芽。氧气的发现者普利斯特里(Joseph Priestly) ，英国 舍勒(Carl Wilhelm Scheele)，瑞典 拉瓦锡(Antoine Lavoisier)，法国拉瓦锡在化学发展中的地位和作用： 近代化学之父； 揭示了化学反应中的质量转换本质。 Part 4化学

8、学科的分支及其形成 无机化学分析化学 有机化学物理化学 四大基础化学4.1 化学的分支化学与其他学科交叉形成多种边缘学科： 生物无机化学、环境化学、农业化学、材料化学、地球化学、储层化学、放射化学、计算化学、星际化学，高分子化学等。 无机化学 无机化学定义：除去碳氢化合物和其大多数衍生物外，无机化学是对所有元素和它们的化合物及反应进行实验研究和理论解释的科学。 最初的化学是无机化学。如：青铜、陶瓷、彩陶、点金术、炼丹术、黑火药等； 以门捷列夫、Meyer元素周期律为标志，标志现代无机化学形成无机化学有机化学有机化学的结构理论和有机化合物的分类，也形成于19世纪下半叶。如1861年 Kekul

9、F A提出碳的四价概念及 1874年范霍夫( Vant Hoffvant Hoff)和勒贝尔(Lebel)的四面体学说，至今仍是有机化学最基本的概念之一，世界有机化学权威杂志就是用Tetrahedron（四面体）命名的。有机化学是最大的化学分支学科，它以碳氢化合物及其衍生物为研究对象，也可以说有机化学就是“碳的化学”。 分析化学： 贝采里乌斯分析天平的使用和定量分析的建立是分析化学的标志。 含量的测定、成分的分析、结构的表征，是分析化学的三大领域。分析天平的使用定量概念的建立高新仪器的发明和使用为分析化学的发展起到了重要的作用。分析化学贝采里乌斯(Jns Jakob Berzelius )：原

10、子量的测定；电荷的概念(二元论)；化学符号和化学方程式的创始人；分析化学之父贝采里乌斯测定 原子量使用的天平Jns Jakob Berzelius 物理化学物理化学是从化学变化与物理变化的联系入手，研究化学反应的方向和限度（化学热力学）、化学反应的速率和机理（化学动力学）以及物质的微观结构与宏观性质间的关系（结构化学）等问题，它是化学学科的理论核心。 1887年奥斯特瓦尔(Ostwald.W)和 范霍夫(vant Hoff J H)合作创办了（物理化学杂志），标志着这个分支学科的形成。 其他分支化学学科在其发展过程中还与其他学科交叉结合形成多种边缘学科，如高分子化学、化学工程、环境化学、生物化

11、学、农业化学、医化学、材料化学、地球化学、放射化学、激光化学、计算化学、星际化学等等。在21世纪，社会需要化学科学做什么？化学工作者能为社会做哪些贡献？这是世人关心的话题之一。Part 5 化学是一门中心科学 1.化学是一门承上启下的中心科学 科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游,中游和下游.数学,物理学是上游,化学是中游,生命,材料,环境等朝阳科学是下游.上游科学研究的对象比较简单,但研究的深度很深.下游科学的研究对象比较复杂,除了用本门科学的方法以外,如果借用上游科学的理论和方法,往往可收事半功倍之效.化学是中心科学,是从上游到下游的必经之地,永远不会像有些人估计的那样将要在物

12、理学与生物学的夹缝中逐渐消亡.2.化学又是一门社会迫切需要的中心科学, 3.化学是与信息,生命,材料,环境,能源,地球,空间和核科学等八大朝阳科学(sun-rise sciences)都有紧密的联系,交叉和渗透的中心科学. 化学与我们的衣,食,住(建材,家具),行(汽车,道路)都有非常紧密的联系.我国高分子化学家胡亚东教授最近发表文章指出:高分子化学的发展使我们的生活基本被高分子产品所包围.化学又为前述六大技术提供了必需的物质基础.Part 6 化学在推动人类进步和科技发展中起了核心科学的作用 20世纪发明的七大技术中最重要的是化学合成技术、信息技术和生物技术 报刊上常说20世纪发明了六大技术

13、： 1.包括无线电、半导体、芯片、集成电路、计算机、通讯和网络等的信息技术； 2.基因重组、克隆和生物芯片等生物技术； 3.核科学和核武器技术； 4.航空航天和导弹技术； 5.激光技术； 6.纳米技术。 但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥和农药的化学合成（包括分离）技术。 上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存。但如没有发明合成氨、合成尿素和第一、第二、第三代新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，60亿人口中的30亿就会饿死。没有发明合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类平均寿命要缩短25年。没有发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生活要受到很大影响。没有合成大量新分子

14、和新材料的化学工业技术，上述六大技术根本无法实现。这些都是无可争辩的事实。 但化学和化工界非常谦虚，从来不提抗议。我们应该理直气壮地大力宣传20世纪发明了七大技术，即化学合成（包括分离）技术和上述六大技术。这七大技术发明可以按照人类需要的迫切性和由它们衍生的产业规模的大小来排序： 从人类对七大技术发明的需要迫切性来看，化学合成和分离技术应当排名第一，已如前述，因为它是人类生存的绝对需要，没有它，全世界一半人口要饿死。它还为其余六大技术发明提供了不可或缺的物质基础。国外传媒把哈勃（Haber）的合成氨技术（Haber process）评为20世纪最重要的发明，是很有道理的。 化学在推动人类进步和科技发展中起了核心科学的作用 （1）为人类进步提供物质基础化学之所以在20世纪中成为解决人类进步的物质基础的核心科学，主要有三个原因。 化学不但能够大量制造各种自然界已有的物质，而且能够根据人类需要创造出自然界本不存在的物质。 化学能够提供组成分析和结构分析手段，使人们能够在分子层次上认识天然的和合成的物质与材料的组成和结构，掌握和解释结构性质功能的关系，并且能够预测某种结构的分于是否可以存在?在什么条件下存在?有了这些基础，化学就能针对需要“裁剪”和设计分子。 化学掌握了决定化学过程的热力学、动力学理论，并用于