1 2009第一章绪论.ppt

大学化学大学化学匡亚明学院匡亚明学院 2008 级数理类级数理类2009.2-2009.6教材：普通化学原理（第教材：普通化学原理（第 3 版）版）华彤文华彤文 等编，北京大学出版社等编，北京大学出版社参考书：参考书：大学化学大学化学 傅献彩傅献彩 主编，高等教育出版社主编，高等教育出版社 普通化学普通化学 General Chemistry Jean B.Umland 等著等著,机械工业出版社机械工业出版社进一步阅读参考书进一步阅读参考书化学原理化学原理 印永嘉，姚天扬印永嘉，姚天扬 等编，高等教育出版社等编，高等教育出版社物理化学物理化学 傅献彩傅献彩 等编，高等教育出版社等编，高等教育出版社结构化学结构化学 江元生江元生 著，高等教育出版社著，高等教育出版社结构化学基础结构化学基础 周公度周公度 等编著，北京大学出版社等编著，北京大学出版社成绩考核成绩考核期中考试期中考试 30%期末考试期末考试 40%平时成绩平时成绩(作业作业/上课上课/测验测验 15%)课程论文课程论文 15课程论文课程论文个人或组合（个人或组合（3人）人）选题：第十六章选题：第十六章 各班内不能重复各班内不能重复时间节点：时间节点：3月月1日日 各班汇总提交题目，电子文本各班汇总提交题目，电子文本 6月月2日日 提交论文提交论文 书面书面/电子文本电子文本要求：要求：至少至少3篇参考文献，其中篇参考文献，其中 1 2 篇国外期刊论文或书篇国外期刊论文或书课程论文格式课程论文格式题目题目 (4号黑体号黑体)姓名姓名 班级班级 学号学号 Email (5号仿宋号仿宋)摘要摘要 (小小5号宋体号宋体)正文正文 (5号宋体号宋体)英文英文 (Times New Roman)参考文献参考文献 (小小5号宋体号宋体)单倍行距单倍行距第一章第一章 绪论绪论世界：由形形式式的处于永恒运动中的世界：由形形式式的处于永恒运动中的物质所组成物质所组成自然科学：以客观存在的物质作为考察自然科学：以客观存在的物质作为考察对象、以其基本属性运动为研究内对象、以其基本属性运动为研究内容容物质：场、实物物质：场、实物(具有静止质量的物质）具有静止质量的物质）化学研究对象：实物化学研究对象：实物化学的地位化学的地位：基础学科、中心学科基础学科、中心学科化学的定义化学的定义 （在原子、分子和离子层次上）研究（在原子、分子和离子层次上）研究物质的组成、结构、性质及其相互变化物质的组成、结构、性质及其相互变化规律的一门科学。规律的一门科学。研究物质的组成、结构、性质、变化研究物质的组成、结构、性质、变化和应用的科学。和应用的科学。（中国大百科全书）（中国大百科全书）化学主要是研究物质的分子转变规化学主要是研究物质的分子转变规律的科学律的科学。化学新参考定义 化学是主要研究从原子、化学是主要研究从原子、分子片、分子片、分子、分子、超分子、超分子、到分子和原子的各到分子和原子的各种不同尺度和不同复杂程度的聚集态种不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态的合成和反应、分离和分析、和组装态的合成和反应、分离和分析、结构和形态、结构和形态、物理性能和生物活性及物理性能和生物活性及其规律和应用的自然科学其规律和应用的自然科学 徐光宪徐光宪:建议重组化学分支学科建议重组化学分支学科,科学时报科学时报,1999.11.141999.11.14化学的物质观化学的物质观物质分类物质分类混合物：两种或两种以上的物质混合混合物：两种或两种以上的物质混合在一起的物质（多相混合物、均相混在一起的物质（多相混合物、均相混合物）。合物）。纯物质：用纯物质：用物理方法物理方法无法再将它分离无法再将它分离出可分离的部分，亦就是其它物质均出可分离的部分，亦就是其它物质均已不再存在，只有一种物质。已不再存在，只有一种物质。化学的物质观化学的物质观单质和化合物单质和化合物元素：元素：不能用一般物理或化学的方法再不能用一般物理或化学的方法再分解成更简单的物质的纯物质，分解成更简单的物质的纯物质，“具有具有相同原子序数的相同原子构成的物质相同原子序数的相同原子构成的物质”单质：单质：由一种元素构成的纯物质由一种元素构成的纯物质化合物：化合物：由两种或两种以上的元素化合由两种或两种以上的元素化合而成的纯物质而成的纯物质化学的物质观化学的物质观 物质是由基本物质物质是由基本物质-元素所构成，元素所构成，元素元素通常通常不能由一种元素变成另一种不能由一种元素变成另一种元素，构成物质世界的基本结构单元元素，构成物质世界的基本结构单元是原子、分子、离子这些微观粒子是原子、分子、离子这些微观粒子（包括分子片）（包括分子片）.化学变化的特征化学变化的特征1.质变质变:化学键的重组化学键的重组2.定量定量:变化前后物质总量不变变化前后物质总量不变3.伴能伴能:热和功热和功化学的发展化学的发展化学来源1 1.传统技艺传统技艺 冶金冶金 陶瓷陶瓷 酿酒酿酒 印染印染2 2.古代哲学家思想古代哲学家思想 古代炼金术古代炼金术元素说元素说(17(17世纪中叶世纪中叶Boyle)Boyle)燃烧学说燃烧学说(18(18世纪世纪 Lavoisier)Lavoisier)原子论原子论(19(19世纪世纪Dolton)Dolton)元素周期率元素周期率(1869(1869门捷列夫周门捷列夫周期表期表)火火干干土土冷冷水水湿湿气气热热水水火火土土金金木木化学的发展化学的发展无机化学无机化学研究无机化合物的性质与反应，研究无机化合物的性质与反应，1860元素周期律发元素周期律发现为标志现为标志无机材料无机材料特殊性能材料特殊性能材料 光导纤维储氢磁记录超导光导纤维储氢磁记录超导C60生物无机生物无机 生物体内微量元素的行为和作用，生物生物体内微量元素的行为和作用，生物活性化合物（结构活性化合物（结构/物化性质与生物活性）物化性质与生物活性）含铂配合物含铂配合物(抗癌抗癌)有机金属有机金属 含含-C-M-键的化合物键的化合物 Grignard试剂试剂(CH3MgI)“夹心夹心”式式化合物化合物 催化剂催化剂 半导体半导体 药物药物 能源能源.理论无机理论无机化学的发展化学的发展有机化学有机化学研究碳氢化合物及其衍生物研究碳氢化合物及其衍生物 无机物无机物10106 6种有机物种有机物10108 8种种 三药（医药三药（医药/农药农药/兽药）、染料、日用化工、胰岛兽药）、染料、日用化工、胰岛素、素、B B1212、香料、香料天然有机天然有机物理有机物理有机金属有机金属有机合成有机合成有机 首个人工合成的有机化合物首个人工合成的有机化合物 CO(NHCO(NH2 2)2 2化学的发展化学的发展高分子化学高分子化学研究高聚物的合成、反应、化学和物理性研究高聚物的合成、反应、化学和物理性质以及应用。高分子材料由成千上万个小质以及应用。高分子材料由成千上万个小分子单体聚合而成的分子单体聚合而成的弹性好强度高耐腐蚀易加工成型弹性好强度高耐腐蚀易加工成型橡胶纤维塑料橡胶纤维塑料半导体高分子材料光敏高分子材料液半导体高分子材料光敏高分子材料液晶高分子高分子药物吸水性纤维生物晶高分子高分子药物吸水性纤维生物高分子材料高分子材料化学的发展化学的发展分析化学分析化学分析物质的组成、结构、性质，以及分分析物质的组成、结构、性质，以及分离和提纯。离和提纯。无机物分析：化学容量分析、原子发射无机物分析：化学容量分析、原子发射（吸收）光谱、可见分光光谱、电化学（吸收）光谱、可见分光光谱、电化学分析分析有机物分析：色谱、红外光谱、紫外光谱、有机物分析：色谱、红外光谱、紫外光谱、质谱、核磁共振质谱、核磁共振应用：工业分析商品检验兴奋剂检测应用：工业分析商品检验兴奋剂检测化学的发展化学的发展物理化学物理化学研究化学变化及其规律研究化学变化及其规律化学热力学化学热力学反应发生的方向和程度（热反应发生的方向和程度（热化学、电化学、溶液化学、胶体化学）化学、电化学、溶液化学、胶体化学）化学动力学化学动力学反应的速率和机理反应的速率和机理结构化学结构化学原子分子水平的微观结构以原子分子水平的微观结构以及与宏观性质的关系及与宏观性质的关系现代化学的发展和前沿现代化学的发展和前沿化学化学:核心核心 实用实用 创造性科学创造性科学 寻求结构多样性和分子多样性寻求结构多样性和分子多样性,合成数千合成数千万计的化学物质万计的化学物质,发展化学合成理论和技术发展化学合成理论和技术,阐明生命的起源阐明生命的起源,发现生物活性物质发现生物活性物质,新材新材料料,新药物的设计合成新药物的设计合成 研究物质结构和形态的理论研究物质结构和形态的理论,方法和实验方法和实验手段手段,认识物质的结构与性能之间的关系和认识物质的结构与性能之间的关系和规律规律当前化学研究前沿当前化学研究前沿认识化学反应过程的化学反应动态学和以混合量子认识化学反应过程的化学反应动态学和以混合量子与经典方法的含时统计理论为代表的与经典方法的含时统计理论为代表的理论化学理论化学具有生物活性，具有光、电具有生物活性，具有光、电,、磁等性能的功能化合、磁等性能的功能化合物的高选择性物的高选择性合成与制备合成与制备化学催化化学催化，生命体系中的化学过程以及化学生物学，生命体系中的化学过程以及化学生物学极端条件下的化学行为以及与人类生存相关的分析极端条件下的化学行为以及与人类生存相关的分析和超快速、超微量、和超快速、超微量、在位、在位、活体活体分析和检测手段分析和检测手段分子以上层次化学与分子以上层次化学与纳米化学纳米化学以及化学反应的尺度以及化学反应的尺度效应效应以可持续发展为目标的以可持续发展为目标的绿色化学绿色化学现代现代化学分支学科的重组化学分支学科的重组合成化学合成化学 合成方法学合成方法学/手性合成手性合成/模板合成模板合成分离化学分离化学 萃取化学萃取化学/离子交换离子交换/色层分离色层分离分析化学分析化学 电分析化学电分析化学/光和波谱分析化学光和波谱分析化学/化学计量学化学计量学/在线原位分析在线原位分析物理化学物理化学 化学热力学化学热力学/结构化学结构化学/催化化学催化化学/表表面与界面化学面与界面化学/超临界化学超临界化学理论化学理论化学 计算化学计算化学/量子化学量子化学/化学统计学化学统计学/非非线性化学线性化学徐光宪徐光宪:建议重组化学分支学科建议重组化学分支学科,科学时报科学时报,1999.11.14,1999.11.1421世纪化学学科发展的方向世纪化学学科发展的方向寻求寻求结构结构多样性的研究与多样性的研究与功能功能研究结合研究结合加强加强复杂化学体系复杂化学体系的研究的研究重视重视化学信息学化学信息学和高效计算机信息处理在和高效计算机信息处理在化学中的应用化学中的应用新实验方法新实验方法的建立和方法学研究的建立和方法学研究跟踪、分析、跟踪、分析、模拟模拟化学反应过程化学反应过程21世纪化学的四大难题世纪化学的四大难题化学的第一根本规律：建立精确有效化学的第一根本规律：建立精确有效而又普遍运用的化学反应的含时多体而又普遍运用的化学反应的含时多体量子理论和统计理论。量子理论和统计理论。分子结构及其和性能的定量关系。分子结构及其和性能的定量关系。生命现象中的化学机理问题。生命现象中的化学机理问题。纳米尺度的基本规律。纳米尺度的基本规律。化学工业化学工业用化学方法进行生产的工业，利用化学用化学方法进行生产的工业，利用化学反应改变物质结构、成分、形态等生产反应改变物质结构、成分、形态等生产化学产品的部门。化学产品的部门。如：无机酸、碱、盐、稀有元素、合成如：无机酸、碱、盐、稀有元素、合成纤维、塑料、合成橡胶、纤维、塑料、合成橡胶、合成纤维、石合成纤维、石油、染料、油漆、化肥、农药、药剂、油、染料、油漆、化肥、农药、药剂、日用化学品、食品工业、电子材料、冶日用化学品、食品工业、电子材料、冶金等。金等。化学研究的科学方法论化学研究的科学方法论实验实验 人们在细心观察自然界各种现象后，在积累人们在细心观察自然界各种现象后，在积累大量实际知识的基础上，为了探求有关事物内在的大量实际知识的基础上，为了探求有关事物内在的规律性，人为控制一些条件，将自然过程加以简化，规律性，人为控制一些条件，将自然过程加以简化，重演自然过程（甚至发现自然界没有的过程）从而重演自然过程（甚至发现自然界没有的过程）从而找出规律性找出规律性 定律定律 通过一系列有目的的实验得到一些有规律的通过一系列有目的的实验得到一些有规律的东西，以简洁的文字或数字公式来表示东西，以简洁的文字或数字公式来表示理论理论 人们通过积极的思维，加以分析、判断和推人们通过积极的思维，加以分析、判断和推理，有时还需提出模型，构成一种假说来说明定律理，有时还需提出模型，构成一种假说来说明定律以及定律存在的内在原因。若这种假设不仅能解释以及定律存在的内在原因。若这种假设不仅能解释已有的定律，而且能预测新的现象和规律，并被一已有的定律，而且能预测新的现象和规律，并被一系列实验所证实，这时假设可称为系列实验所证实，这时假设可称为“理论理论”。一个。一个理论往往可以综合一个较广泛的领域。理论往往可以综合一个较广泛的领域。诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖编号编号学科学科获奖次数获奖次数/年年人次人次1 1物理化学物理化学31 3142422 2有机化学有机化学272743433 3无机化学无机化学15 1517 174 4生物化学生物化学15 1531 315 5分析化学分析化学4 45 56 6高分子化学高分子化学4 47 77 7应用化学应用化学3 36 6诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖国家国家获奖人次获奖人次国家国家获奖人次获奖人次美国美国58.558.5阿根廷阿根廷1 1德国德国2727比利时比利时1 1英国英国2525捷克捷克1 1法国法国8 8丹麦丹麦1 1瑞士瑞士6 6芬兰芬兰1 1瑞典瑞典4 4匈牙利匈牙利1 1日本日本4 4意大利意大利1 1加拿大加拿大3 3挪威挪威1 1荷兰荷兰3 3俄罗斯俄罗斯1 1奥地利奥地利2 2埃及埃及0.50.5以色列以色列大学化学课程内容大学化学课程内容物质状态物质状态(固固/液液/气气/溶液溶液)以及定量计算以及定量计算物质结构物质结构(原子原子/分子分子)以及对性质的影响以及对性质的影响化学变化以及规律化学变化以及规律化学反应的能量变化化学反应的限度与方向以及影响因素化学反应的速率和过程以及影响因素四大平衡以及计算四大平衡以及计算化学原理化学原理简单回顾简单回顾化学计量学与质量守恒定律化学计量学与质量守恒定律化学符号元素、化学式、化学反应方程式化学符号元素、化学式、化学反应方程式原子和分子的相对和绝对质量摩尔概念：原子和分子的相对和绝对质量摩尔概念：12C12作为统一标准建立各元素原子的相作为统一标准建立各元素原子的相对质量对质量质量守恒和化学反应方程式的配平质量守恒和化学反应方程式的配平南京大学化学学科南京大学化学学科微结构国家实验室（配位化学国家重点实验室）微结构国家实验室（配位化学国家重点实验室）教育部重点实验室：介观化学、生命分析化学教育部重点实验室：介观化学、生命分析化学 国家国家863计划新材料计划新材料MO源研究开发中心源研究开发中心国家水煤浆工程技术中心国家水煤浆工程技术中心国家一级重点学科：化学国家一级重点学科：化学国家二级重点学科：无机化学、分析化学、物理化国家二级重点学科：无机化学、分析化学、物理化学学、高分子化学与物理高分子化学与物理博士点博士点：无机化学、分析化学、物理化学、高分子：无机化学、分析化学、物理化学、高分子化学与物理、有机化学化学与物理、有机化学院士：院士：6 名名南京大学与化学有关的学科南京大学与化学有关的学科生命科学院生命科学院地球科学与工程学院地球科学与工程学院地理与海洋科学学院地理与海洋科学学院大气科学学院大气科学学院环境学院环境学院材料科学与工程系材料科学与工程系物理学系物理学系医学院医学院