大學(xué)化學(xué)課件：緒論

1、大 學(xué) 化 學(xué)General Chemistry大學(xué)與中學(xué)的不同內(nèi)容多了 自習(xí)多了 老師管得少了講課快了沒(méi)教室了教學(xué)要求與安排學(xué)時(shí)：32 教材：大學(xué)化學(xué)教程，第二版，化工出版社學(xué)習(xí)方法預(yù)習(xí)，聽(tīng)課，復(fù)習(xí)，作業(yè)，課堂提問(wèn)或測(cè)驗(yàn)，答疑成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)（30%）、考試（70%） 理論課與實(shí)驗(yàn)課關(guān)系主要參考書(shū)普通化學(xué)（第五版），浙江大學(xué)主編，高教出版社無(wú)機(jī)化學(xué)（上、下），武大、吉大，高教出版社，1999工科大學(xué)化學(xué)（第二版），強(qiáng)亮生等，高教出版社，2009Chemistry: The Central Science（8th Ed.）, T. L. Brown, H. E. LeMay, Jr., and

2、B.E. Burstein, Prentice Hall, 2000普通化學(xué)，浙大五版全程導(dǎo)學(xué)及習(xí)題全解，陸榆萍等，中國(guó)時(shí)代經(jīng)濟(jì)出版社，2007無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題，徐家寧等編，高等教育出版社什么是化學(xué)？化學(xué)是在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、制備、性能及其變化規(guī)律的科學(xué)。石墨的六方晶胞用隧道掃描顯微鏡放大后的石墨層狀結(jié)構(gòu)化學(xué)研究的對(duì)象夸克質(zhì)子中子原子核電子原子(離子)分子微觀（宇觀）宇宙單 質(zhì)化合物星體宏觀納 米材 料（介觀）介觀10-10m10-15m10-18m化學(xué)作為自然科學(xué)的一個(gè)組成部分，在1010106 m尺度范圍內(nèi)對(duì)顆粒物質(zhì)進(jìn)行研究。該尺度以下屬于物理學(xué)，以上則屬于生命科學(xué)、

3、材料科學(xué)或地球天體科學(xué)。 不同學(xué)科的區(qū)別在于所研究的顆粒尺度不同，微觀顆粒聚集方式和聚集的復(fù)雜程度不同，但是，科學(xué)研究的邏輯推理思想是相通的，“理論源自實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論”的研究思想是相同的。 組成所含主要成分相同碳酸鈣組成相同均為碳元素組成物質(zhì)有2000多萬(wàn)種目前發(fā)現(xiàn)的元素有110多種金元素銅元素鐵元素不同的元素組成不同的物質(zhì)相同的元素也可以組成不同的物質(zhì)碳元素水結(jié)構(gòu)性質(zhì)天然最硬天然最軟水有三態(tài)變化規(guī)律液態(tài)水水蒸汽冰氫氣和氧氣通電化學(xué)的發(fā)展火加快了人類(lèi)歷史的進(jìn)程黑色魔術(shù)時(shí)代：十九世紀(jì)前 自從有了人類(lèi),化學(xué)便與人類(lèi)結(jié)下了不解之緣。鉆木取火,用火燒煮食物,燒制陶器,冶煉.這一時(shí)期積累了許多物質(zhì)間

4、的化學(xué)變化,為化學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展準(zhǔn)備了豐富的素材。這是化學(xué)史上令我們驚嘆的雄渾的一幕。商代的青銅器元代的瓷器唐三彩騎馬俑造紙古 代陶瓷釀酒冶金染色 19-20世紀(jì)上半葉：發(fā)現(xiàn)新元素及其化合物元素周期律的發(fā)現(xiàn)是化學(xué)史上一個(gè)重要的里程碑3. 20世紀(jì)下半葉：合成新分子(數(shù)量從110萬(wàn)種增至2000萬(wàn)種)4. 21世紀(jì)：與其它學(xué)科交叉、滲透，成為一門(mén)承上啟下、社會(huì)迫切需要的實(shí)用科學(xué)、中心科學(xué) ?，F(xiàn)代計(jì)算與信息科學(xué) 物理學(xué) 數(shù)學(xué) 天文學(xué) 化學(xué) 地學(xué) 工程科學(xué) 生命科學(xué) 材料科學(xué) 化學(xué)是一門(mén)中心性學(xué)科食農(nóng)業(yè)衣住行冶金化學(xué)能源材料醫(yī)藥衛(wèi)生國(guó)防資源利用環(huán)境保護(hù)建材汽車(chē)化學(xué)是社會(huì)迫切需要的實(shí)用性、中心性和創(chuàng)造性

5、學(xué)科“知識(shí)爆炸”:當(dāng)前信息時(shí)代的兩個(gè)鮮明特征知識(shí)信息量爆炸式的激增“瞬間完成”知識(shí)傳授極快“浩瀚的知識(shí)，敏捷的傳播方式?！?“ 知識(shí)爆炸”- 知識(shí)信息量爆炸式的激增 20世紀(jì)一百年的科學(xué)新發(fā)現(xiàn)、技術(shù)新發(fā)明，其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往兩千年的總積累。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類(lèi)的科學(xué)知識(shí)，90%是二次世界大戰(zhàn)后30余年獲得的（統(tǒng)計(jì)至1980年）。知識(shí)的增加是非常迅速的。19世紀(jì)科技知識(shí)量每50年增加一倍，20世紀(jì)中葉每10年翻一番，而當(dāng)今每35年增一倍。 從人類(lèi)所能制備的化合物的數(shù)目也可看出知識(shí)量的激增。 早期200年間，制備化合物的速度約為1萬(wàn)種/年，19851990年間為80萬(wàn)種/年，而1991年的速度則達(dá)到了20

6、0萬(wàn)種/年。（如下圖）到如今，每天有7000多種新的化合物被合成出來(lái)。 知識(shí)傳授極快，“瞬間完成” 人類(lèi)處在一個(gè)信息時(shí)代，信息技術(shù)革命、信息高速公路迅速發(fā)展，Internet風(fēng)靡全球，使人類(lèi)活動(dòng)的時(shí)空范圍既“大而又大”，又“小而又小”。 人類(lèi)的研究范圍在空間尺寸上最小已至10-24m（基本粒子），最大可到1028m（宇宙星系半徑） ；在時(shí)間尺度上，最短為10-24s（共振態(tài)粒子壽命），最長(zhǎng)為1017s，即地球的年齡46億年。 1999年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)就授予了在飛秒（10-15s）領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)的茲韋勒（.ewwil）教授(美，用激光閃爍照相機(jī)拍攝到化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵斷裂和形成的過(guò)程 )，由此，化學(xué)機(jī)

7、理研究的精細(xì)程度可見(jiàn)一斑。當(dāng)今化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)大致是： 由宏觀到微觀，由定性到定量，由穩(wěn)定態(tài)向亞穩(wěn)態(tài)，由經(jīng)驗(yàn)上升到理論并用理論指導(dǎo)實(shí)踐，開(kāi)創(chuàng)新的研究。圖中顯示用掃描隧道顯微鏡的針尖在銅表面上搬運(yùn)和操縱48個(gè)原子，使它們排成圓形。圓形上原子的某些電子向外傳播，逐漸減小，同時(shí)與相內(nèi)傳播的電子相互干涉形成干涉波。紅血球 耳毛細(xì)胞 舌頭上的味蕾 小腸絨毛 掃描電子顯微鏡(SEM) 現(xiàn)代化學(xué)的若干基本問(wèn)題 1反應(yīng)過(guò)程與控制2合成化學(xué)3基于能量轉(zhuǎn)換的化學(xué)反應(yīng)4新反應(yīng)途徑與綠色化學(xué)5設(shè)計(jì)反應(yīng)6納米化學(xué)與單分子化學(xué)7復(fù)雜體系的組成、結(jié)構(gòu)與功能間關(guān)系研究8物質(zhì)的表征、鑒定與測(cè)試方法化學(xué)的作用和未來(lái) （1）目前全球

8、關(guān)注的四大熱點(diǎn)問(wèn)題： 環(huán)境的保護(hù) 能源的開(kāi)發(fā)和利用 新材料的研制 生命科學(xué)瞄準(zhǔn)疾病“基因靶向”技術(shù) 由于在研究“基因靶向”技術(shù)方面獲得重大成果，美國(guó)科學(xué)家馬里奧卡佩基、奧利弗史密斯和英國(guó)科學(xué)家馬丁埃文斯分享了2007年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 馬里奧卡佩基奧利弗史密斯馬丁埃文斯分子鉗在捕捉癌細(xì)胞分子鉗在捕捉癌細(xì)胞核節(jié)能汽車(chē)2009年7月13日，第五屆北京國(guó)際電動(dòng)車(chē)暨清潔能源車(chē)展覽會(huì)在北京開(kāi)幕2007年5月7日，杭州市民和“太陽(yáng)能的士”及它的駕駛者路易斯帕爾馬合影 這輛“太陽(yáng)能的士”是世界上第一個(gè)以太陽(yáng)能為動(dòng)力進(jìn)行環(huán)球旅行的交通工具。它于2007年7月3日從瑞士盧塞恩出發(fā)，預(yù)計(jì)在18個(gè)月內(nèi)跨越5

9、個(gè)大洲50個(gè)國(guó)家，中國(guó)是這次旅程的第25站?！疤?yáng)能的士”于4月20日正式登陸中國(guó)，并展開(kāi)為期39天的中國(guó)環(huán)保之旅。 4月29日，瑞士人路易斯帕爾馬駕駛他的“太陽(yáng)能的士”行駛在廣州的高速公路上。 當(dāng)日，“太陽(yáng)能的士”的發(fā)起人和駕駛者瑞士人路易斯帕爾馬駕駛世界首輛太陽(yáng)能環(huán)球汽車(chē)抵達(dá)廣州。瑞士“太陽(yáng)能的士”是世界上第一個(gè)以太陽(yáng)能為動(dòng)力進(jìn)行環(huán)球旅行的交通工具。它于2007年7月3日從瑞士出發(fā)，預(yù)計(jì)在18個(gè)月內(nèi)跨越5個(gè)大洲50個(gè)國(guó)家和地區(qū)。 加水不加油的氫能車(chē)在臺(tái)北試車(chē)該車(chē)?yán)锰?yáng)能把水電解后產(chǎn)生氫能燃料，提供車(chē)輛行駛動(dòng)力。 新型迷你電動(dòng)自行車(chē)時(shí)速達(dá)16公里 紐約新“摩的”最高時(shí)速56公里/小時(shí) 由通

10、用和賽格威聯(lián)合打造，是一款雙輪、雙座電動(dòng)車(chē)型，可作為個(gè)人城市交通車(chē)型使用，十分安全，并且價(jià)格也不昂貴。 “城市，讓生活更美好”2010上海世博會(huì)的主題，“綠色、低碳、可持續(xù)”等環(huán)保元素正是該主題的最完美的注釋。展館使用太陽(yáng)能電池板、風(fēng)車(chē)、草本植物、竹木等材料，實(shí)現(xiàn)“零化學(xué)物質(zhì)”設(shè)計(jì)。西班牙館：藤條外墻節(jié)能環(huán)保日本館在設(shè)計(jì)上采用了環(huán)境控制技術(shù)，使得光、水、空氣等自然資源被最大限度利用。展館外部透光性高的雙層外膜配以?xún)?nèi)部的太陽(yáng)電池，可以充分利用太陽(yáng)能資源，實(shí)現(xiàn)高效導(dǎo)光、發(fā)電;展館內(nèi)將使用循環(huán)式呼吸孔道等最新技術(shù)。化學(xué)與國(guó)防（隱型戰(zhàn)斗機(jī)）隱形飛機(jī)最重要的兩種技術(shù)是形狀和材料。 利用特種的形狀完成不同

11、的反射功能 ，使散射的信號(hào)偏離接收它的雷達(dá)。 隱形飛機(jī)采用非金屬材料或者雷達(dá)吸波材料，吸收掉而不是反射掉來(lái)自雷達(dá)的能量。運(yùn)用最新的材料，隱形飛機(jī)在雷達(dá)上反射的能量幾乎能夠做到和一只麻雀的反射能量相同，僅僅通過(guò)雷達(dá)就想分辨出隱形飛機(jī)是非常困難的。轟炸機(jī)中子武器第三代核武器的一種，中子彈是目前世界上唯一已實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和部署的一種第三代核武器。超人、蜘蛛俠衣服在化學(xué)家和生物學(xué)們的努力下,將蜘蛛的基因植入綿羊體內(nèi),再用化學(xué)手段分離羊奶中蛛絲的成分,提高蛛絲產(chǎn)量。用這樣的蛛絲織出的衣服只有幾兩重,卻比鋼絲還要強(qiáng)韌,是理想的防彈衣。 工科學(xué)生為什么要學(xué)習(xí)化學(xué)？可以了解化學(xué)變化的原理，搞清發(fā)生在我們身邊的許多“為什么” ；如金屬為什么容易生銹？掌握這些原理，控制反應(yīng)的條件，使其向著有利于人類(lèi)的方向發(fā)展。 可以更好的利用自然資源，提煉物質(zhì)并合成新物質(zhì)； 可以幫助人類(lèi)在能源、材料、生命現(xiàn)象、生態(tài)環(huán)境等多領(lǐng)域中研究創(chuàng)新，開(kāi)辟新的道路。 接受化學(xué)的啟蒙教育，具備一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)是進(jìn)行科學(xué)、工程、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和科技專(zhuān)業(yè)工作者所必需！ 大學(xué)化學(xué)講什么？ 化學(xué)包含許多學(xué)科分支，如無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、分析化學(xué)、生物化學(xué)、燃料化學(xué)、環(huán)境化學(xué)及工業(yè)化學(xué)等等。大學(xué)化學(xué)不是一個(gè)學(xué)科分支，而是