第一章化学原理.ppt

1、化学原理，主要书目，化学通则(第三版)，华主编，北京大学出版社，2005年。化学与社会，露西普里德尤班克斯和凯瑟琳米德尔坎普编辑，段译，化学工业出版社，2008年。无机化学(第一卷和第二卷)(第三版)，武汉大学，吉林大学，高等教育出版社，1994。张祖德，刘双怀，郑华贵，无机化学要点(第二版)，中国科学技术大学出版社，2001。课程目录和课程表，第1章化学导论，第2章物质状态，第3章化学反应物质的变化和创造，第4章化学热力学化学反应的可能性和程度，第5章化学动力学化学反应的进展，第6章原子结构和周期定律，第7章化学键和分子结构，第8章分子聚集和超分子化学，第1章导论， 1-1化学史1-2现代社

2、会化学1-3化学体系1-4化学基础知识，冶金火药造纸，原子和分子理论，材料结构理论，化学发展过程，1.1化学史：人类文明之初的化学，古代中国青铜器，古代埃及酿酒地图，1.1化学史：化学科学诞生前的探索，西方炼金术，东方炼金术，1.1化学发展史：中国古代化学的杰出成就，永乐青花梅花瓶，火药宋明应星硝酸盐变成了阴，硫变成了阳，阴和阳以一种无缝隙的包容相遇，当它们出现时，角色们都惊呆了，灵魂也震惊了。英国化学家罗伯特波义耳(1627-1691)是怀疑化学家的作者。博伊尔将化学确立为一门科学。安东尼洛朗拉瓦锡(1743-1794)是法国著名化学家，现代化学的创始人之一，也是燃烧氧气理论的作者。1.1化

3、学发展史：化学科学的诞生1.1化学发展史：化学科学的诞生约翰道尔顿(1766-1844)，英国化学家和物理学家。他创立了原子理论。阿伏伽德罗(1776-1856)，意大利化学家。1811年，阿伏伽德罗假说发表，分子的概念和原子与分子的区别被提出。威廉康拉德恩滕(1845-1923)，是德国物理学家。1895年，x光被发现。他在1901年获得了第一个诺贝尔物理学奖。约瑟夫约翰汤姆森(1856-1940)，英国物理学家。1897年电子的发现因其对电子和同位素的实验而闻名。1906年诺贝尔物理学奖。安东尼亨利贝克勒尔(1852-1908)法国物理学家。铀核的天然放射性是在1896年发现的。1903年

4、诺贝尔物理学奖。1869年，门捷列夫(俄国，1834-1907年)和化学家迈耶(德国，1830-1895年)独立地发现了元素周期定律。他们两人都是在编写教科书的过程中取得这一伟大发现的。梅耶尔对元素性质的研究侧重于物理性质，而门捷列夫更注重元素的化学性质。物理性质和化学性质，物理性质：不涉及质量、颜色和体积等化学性质：与反应、物理变化和化学变化相关的性质，(a)汞是银，(b)燃烧铁粉，(C)烧煤加热，(d)在100下烧水，(e)使用10厘米长2厘米的铅笔，一些基本概念纯物质，(1.2)现代社会中的化学，化学引发的技术蒸馏，化学引发的/wiki/dis

5、tillation,技术重结晶，砂糖，冰糖，精盐，粗盐，化学引发的技术萃取樟脑具有杀虫作用，干冰固体二氧化碳，升华干冰形成阶段雾效应，化学和其他学科的联系，1.2现代社会的化学分析和测试方法，糖尿病，症状：多饮，多尿，多食和消瘦，疲劳，和甜尿，这吸引蚂蚁医生的味道，和现代诊断方法：血糖和尿糖测试，1.2现代。气相色谱-质谱，1.2现代社会的化学分析和测试方法，x射线晶体衍射，1.2现代社会的化学物质纯化技术，/wiki/Marie _居里，皮埃尔居里和玛丽居里，沥青铀矿，铀矿石，氯化镭，1.2现代社会胰岛素，http:/www。1921年，加拿大多伦

6、多大学的弗雷德里克万津与约翰麦克劳德合作，首次成功提取胰岛素，并于1922年开始将其用于临床实践，挽救了过去死亡的糖尿病患者，弗雷德里克万津，1.2现代社会的化学净化技术，/wiki/Alexander弗莱明，1928年弗莱明在伦敦大学发现霉菌能杀死金黄色葡萄球菌。1935年，牛津大学的Flory和德国生物化学家ernst boris chain研究了青霉素的性质、分离和化学结构，解决了青霉素的纯化问题。亚历山大弗莱明，青霉素，1.2现代社会的化学物质净化技术，涂有友，青蒿素，卫生部中医研究所，“黄花蒿一把抓，一升水渍，拧汁，就能治疟疾”。中国学者在

7、20世纪70年代发现黄花蒿有抗疟作用，而黄花蒿(学名黄花蒿)没有抗疟作用。其次，大多数中药是通过高温方法制备的，如煎煮，这将破坏有效成分。屠友友的团队发现，青蒿素是一种有效的抗疟药物，用乙醚提取，对疟原虫的杀灭率可达100%。他们还首先进行了青蒿素的临床试验。1.2现代社会的化学净化技术，第一个大规模生产的抗生素。德国病理学家和细菌学家格哈德多马克(1895-1964)是磺胺类药物之父。1939年诺贝尔医学奖获得者。1.2化学合成技术在现代社会，紫杉醇是一种抗癌药物。1955年，美国政府下属的国家癌症研究中心实施了一项植物筛选计划，以寻找抗癌化合物。1964年，东北红豆杉树皮的提取物。)被发现

8、具有抗肿瘤活性。1966年，发现并鉴定了一种活性成分紫杉醇。1999年，百时美施贵宝公司在全球销售的品牌药物紫杉醇的销售额达到150亿美元。紫杉醇，红豆杉树皮已被剥去紫杉醇。1.2化学合成技术在现代社会中，10-脱乙酰基浆果赤霉素可以从东北红豆杉叶中大量提取。1990年，这种半合成路线的专利被Squibb收购，并用于生产紫杉醇。1.2化学合成技术，/wiki/紫杉醇的合成，现代社会中合成化学对人类的贡献，德国化学家弗里茨哈伯因发明合成氨而获得1918年诺贝尔化学奖。生命科学中的化学和绿色荧光蛋白人类存在的物质基础是几个基本粒子：质子、电子和中子；这些

9、构成原子，然后是分子、细胞、组织、器官、系统和整个人体；人类的物质基础很简单，但复杂性是这些物质相互作用的特殊结构和形式。分子科学理论了解人体组成、人体中的化学元素、化学与人体组成、化学与健康、蒋元如、科学出版社、结构材料、携带功能、形成金属酶或充当酶的激活剂、调节体液的理化特性、“信使”功能、必需化学元素的主要功能、化学与人体组成、化学-我们的生活、化学在生活中的应用、化学的乐趣、彼得沃尔哈特、化学在环境中的应用、废水处理池、 废水处理工艺、化学在材料中的应用、航空碳纤维材料、钛合金医用材料、高强度尼龙绳、金属材料钛、辛伐他汀、降脂药物、立普妥、降胆固醇药物、奥美拉唑、胃溃疡、肠胃炎、氨氯地

10、平、抗高血压药物，以及化学在医药中的应用已经在全球市场上拯救了大量患者，价值数千亿美元。 1.3化学系统是无机化学中最古老的化学分支，化学的早期研究基本上属于无机化学的范畴，研究无机化学的组成、结构、性质以及无机化学反应和过程。目前主要研究领域：(1)固体化学和功能材料(2)配位化学和分子材料及器件(3)生物无机化学(4)团簇和原子团簇化学(5)无机纳米材料和器件(6)稀土化学和功能材料(7)核化学和放射化学(8)物理无机化学等。1.3化学体系，有机化学有机化学又称碳化合物化学。含碳化合物被称为有机化合物，因为化学家们曾经认为含碳物质必须由有机体构成。然而，1828年，魏勒在实验室成功合成了尿

11、素。Friedrich Whler 18001882合成尿素，尤斯图斯冯李比希18031873，尤斯图斯冯李比希有机化学之父，FriedrichAKekule 1829 1896，凯库勒梦想苯的结构，1.3化学体系，分析化学分析化学是一门研究化学信息的分析方法和理论的科学，如物质的组成、含量、结构和形态。主要包括成分分析和结构分析。结构分析涉及更多的物理内容，因此它通常被归类为物理化学的研究范畴。基于化学反应的分析方法称为化学分析法，是分析化学的起源；使用特定仪器基于物质物理和化学性质的分析方法称为仪器分析。现代分析化学正朝着快速、准确、灵敏、痕量、微面积、表面和自动化(实时、原位、体内)的方

12、向发展。主要内容包括：(1)光谱分析；(2)电化学分析；(3)色谱分析(4)质谱分析；(5)核磁共振；(6)表面分析(7)放射化学分析；(8)单分子(原子)检测；(9)生化分析等。1.3化学体系，物理化学体系的宏观平衡性质：根据热力学三大基本定律，研究了气态、液态、固态、溶解态和高度分散态宏观化学体系的平衡物理化学性质及其规律性。化学体系的微观结构和性质：以量子理论为基础，研究原子和分子的结构、体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构以及结构和物理性质的规律性。化学系统的动力学性质：研究化学或物理因素的扰动引起系统中化学变化过程的速率和机理。在这种情况下，时间是一个重要的变量。主要分支：(1)

13、化学热力学，(2)化学动力学，(3)结构化学，(4)量子化学，(5)电化学，(6)催化化学，(7)胶体化学，(8)表面化学等。1.3化学系统。1887年，阿伦尼乌斯提出了电解质电离理论。这个理论，加上法拉第电解定律(1834)和门捷列夫周期定律同年，奥斯特瓦尔德创立了Zeitschrift fr physikalische Chemie，标志着物理化学学科的建立。阿伦尼乌斯、奥斯特瓦尔德和凡特霍夫被称为“物理化学的三个火枪手”，分别于1903年、1909年和1901年获得诺贝尔化学奖。威廉奥斯特瓦尔德，奥斯特瓦尔德，1853-1932，物理化学的创始人，阿伦尼乌斯贾译尊阿伦尼乌斯1859-19

14、27，万霍夫雅各布斯万特霍夫(1852-1911，荷兰)，1.3化学系统，聚合物化学研究聚合物合成，聚合物链结构和聚集结构，以及聚合物材料。主要内容包括：(1)聚合物合成化学，(2)聚合物物理，(3)功能聚合物和器件，(4)聚合物加工和成型，(5)高级结构，规模和赫尔曼施陶丁格1881 1965，艾伦杰格艾伦G麦克德尔米德Hideki Shirokawa，2000年诺贝尔化学奖获得者，因发现和发展导电聚合物，化学的机遇和挑战，当前化学发展的总趋势是宏观和微观(纳米化学，单分子化学)，静态和动态(飞秒化学)，定性和定量(超微观分析)，体相和表面相的描述(分析技术)和理论分子器件等。 当前化学的主

15、要任务和发展趋势：发展最好的化学过程(原子经济反应、绿色化学)，以社会需求为导向，寻求和设计发展化合物和材料分析和测试的最佳新方法，发展化学键理论、离子键理论(电价理论)1852年，英国化学家弗兰克兰(E. Frankland，1825-1899)提出了价的概念，也称价。在1916年，德国基尔大学的理论物理学教授W科塞尔(W. Kossel，1888-1956)发表了一篇题为原子结构和分子形成的论文，认为稳定离子的形成是由原子获得或失去电子以到达惰性气体原子的电子结构而引起的，而阴离子和阳离子之间通过库仑引力形成化学键。两种元素的原子之间的键叫做价键，现在叫做离子键。1916年，加利福尼亚大学的化学教授刘易斯(1875-1946)提出，两