大学无机化学-绪论.ppt

1、,本课程学习方法和要点,学习无机化学课程主要 针对生产和生活中所接触到的一些自然现象和热门问题进行： 知识原理的学习 研究方法的掌握 前沿热点的跟踪,本课程学习方法和要点,大学无机化学与中学化学的学习不同 主要是学习方法上的区别： 大学中的化学主要是自学为主 它具体的特征为： 利用信息技术来传递知识，所以信息量大 知识内容广泛 知识的更新程度快；,本课程学习方法和要点,1、预习 2 、注意听课，适当笔记，抓住重点， 弄清难点 3、做好作业典型习题，举一反三，提高学习效率 4、理论联系实际，善于思考,绪 论,一、化学的发展史 二、新世纪化学的突破口 三、无机化学学科的交叉 四、无机化学课程体系,

2、化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学 。,化学的主要特征:,1、化学已经成为自然科学基础学科的中心。,2、化学是一门以实验为基础的科学。,3、化学的主要任务是创造新物质。,1、萌芽时期人类在实践中摸索经验的历史 如：科学早期的发展，炼丹术和医药化学时期（公元前1500年公元1650年） 化学方法在医药和冶金方面的应用 早期的科学发展产生了材料、冶金、地学、化学、医药等学科,一、化学的发展史,2、近代化学时期 1775年前后，拉瓦锡（Lavosier）提出了元素的概念； 1803年道尔顿（Dalton）提出原子学说； 1811年阿佛加特罗（Avogadro）发表分

3、子假说 1869年门捷列夫（Mendeleeff）元素周期律的发表； 1893年维尔纳（Werner）奠定了配位化学的基础；,一、化学的发展史,2、现代化学时期 1900年普朗克（Max Plank）的量子论； 1926年薛定谔（Schrdinger）提出波动方程； 1953年沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）利用X射线晶体衍射法，建立了DNA分子的双螺旋结构模型。 发现了数十种新元素；合成了数以百万计已知元素的各种各样化合物；创办和发行了化学期刊。,一、化学的发展史,自然科学的发展形成了诸如下面的学科: 材料学 物理学 冶金学 地学 矿物学 生物学 化学 医学 等学科,一

4、、化学的发展史,化学学科分为: 无机化学 物理化学 有机化学 分析化学 高分子化学与物理等,一、化学的发展史,数理学科 生命科学 材料科学 能源科学 地球和生态环境学科 信息科学 纳米科学技术 工程技术科学 哲学和社会科学,与化学的交叉学科,一、化学的发展史,化学面临的挑战,创造新材料合成化学、纳米化学、化学计算与设计 开发新能源基于储能及能量转换的化学反应 发展绿色化学绿色化学与循环经济 揭示生命的奥妙活性分子及其运动规律,二、新世纪化学的突破口,新的合成方法学 组合化学 手性合成 分子反应器控制的合成 自复制和自组装合成,新的合成方法学 定向合成 掌握零维笼状和杯状、 一维通道、二维层间、

5、 三维网络空腔结构的合成方法，通过化学、电场或磁场作 用，使囚禁在里面的客体分子被释放或取代出来 纳米化学、纳米材料和分子器件，纳米表面化学、高效纳米催化剂设计合成,Biodegradable intravascular stint molded from a blend of polylactide and trimethylene carbonate,二、新世纪化学的突破口,分子间的作用力如氢键和范德华力等是化学中的基本概念，但这些弱作用力的本质，对分子、原子的聚集影响等问题 注重分子间的弱相互作用研究，给化学科学带来新的发展机遇，同时对材料科学和生命科学的发展有重要意义,具有化学键分辨率

6、的C60单分子STM图象,分子间多层次的化学问题,二、新世纪化学的突破口,能源科学中的化学问题 各种高效换能器，特别是太 阳能电池； 燃料电池； 氢能利用问题; 各种再生能源,日立展示的10W级笔记本用燃料电池,太阳能风扇凉帽,二、新世纪化学的突破口,信息科学中的化学问题 高效的光纤通信材料; 高效的光贮存材料; 分子芯片; 分子计算机,分子芯片,二、新世纪化学的突破口,绿色化学 绿色化学是与生态环境协调发展的、更高境界的化学，要求化学家重新考虑化学问题，从源头上消除任何污染。 其主体思想是： a、采用无毒、无害的原料和溶剂； b、新化学反应是选择性高、副产物低、对环境友好的产品； c、经济合

7、理。,二、新世纪化学的突破口,生态环境科学中的化学问题 环境元素的循环; 有害化学物质的控制和治理; 以“原子经济”和“零排放”为目标的绿 色化学和化工; 生态环境化学。,二、新世纪化学的突破口,生命和医药科学中的化学问题 生物材料和人工器官的合成; 配合物小分子作为Key和DNA大分子作为Lock的相互作用; 了解神经细胞和生理调控的 化学机理; 糖化学,二、新世纪化学的突破口,生命和医药科学中的化学问题 将中国名医的处方和人体的生理病理状态作为两个复杂体系来研究它们之间的相互作用和药效; 用组合化学方法来筛选特效中药，使中药现代化; 药物设计、合成和开发应用,二、新世纪化学的突破口,利用化

8、学理论、研究方法和手段来探索生物医学问题的化学生物学正在形成 有迹象表明，化学生物学将成为未来20年或更长一些时间内的重要前沿学科方向之一,生命体系中化学问题,二、新世纪化学的突破口,三、无机化学学科的交叉,无机化学研究中纳米尺度的基本规律 （）复杂性科学和物质多样性研究 尺度效应至关重要,尺度的不同， 引起物质的相互作用力的不同，导 致其性能及其运动规律的质的变化 (）纳米尺度体系的热力学性质 当粒子尺度在十分之几到10纳米的 量级，处于量子尺度和经典尺度的 模糊边界中，此时热运动的涨落和 布朗运动将起重要的作用,例如：由几十个到几百个原子组成的分子磁体表示出许多特性, 引起性质的不同；金的

9、熔点为1063，纳米金融化温度却降至330；银的熔点为960.3，纳米银为100； 又如：纳米铂黑催化剂可使乙烯催化反应的温度从600降至室温 （）纳米材料是21世纪化学和 物理需要解决的重大难题之一,二、新世纪化学的突破口,气 体,理想气体状态方程式；气体混合物,热化学,热力学的术语和基本概念；热力学第一定律,化学平衡 熵 Gibbs函 数,标准平衡常数；标准平衡常数的应用；化学 平衡的移动； 自发变化和熵；Gibbs 函数,酸碱平衡,酸碱质子理论概述；水的解离平衡和pH,四、无机化学课程体系,原子结构,氢原子结构；多电子原子结构；元素周期律,氧化还原 反应 电化学基础,氧化还原反应的基本概念；电化学电池；电极电势；电极电势的应用,分子结构,价键理论；价层电子互斥理论；分子轨道理论；键参数,S区元素,S区元素概述; S区元素的单质; S区元素的化合物;锂、铍的特殊性 对