材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)化學(xué)第一章緒論

04年6月于北京師范大學(xué)獲無機(jī)化學(xué)博士學(xué)位。現(xiàn)在北京化工大學(xué)理學(xué)院工作，主要從事配合物與應(yīng)用化學(xué)方面的研究工作,已發(fā)表研究論文15篇，其中5篇被SCI收錄(均為第一作者)，獲一項國家發(fā)明專利。

第一頁，共25頁。主要參考書

《基礎(chǔ)化學(xué)》，李保山主編，科學(xué)出版社《基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》，王金玲主編，科學(xué)出版社（2004）《大學(xué)化學(xué)》上、下冊，傅獻(xiàn)彩主編，高等教育出版社（1999）《無機(jī)化學(xué)》上、下冊，天津大學(xué)無機(jī)教研室編，高等教育出版社（1992）《無機(jī)及分析化學(xué)》（第三版），南京大學(xué)《無機(jī)及分析化學(xué)》編寫組編，高等教育出版社（1996）《普通化學(xué)原理》（第二版），華彤文、楊駿英等編，北京大學(xué)出版社（1993）第二頁，共25頁。目錄

1緒論2實驗數(shù)據(jù)的誤差與結(jié)果處理3物質(zhì)的聚集狀態(tài)和溶液4化學(xué)平衡5酸堿平衡6沉淀溶解平衡7氧化還原反應(yīng)8原子結(jié)構(gòu)9分子結(jié)構(gòu)10配位化合物及配位平衡11主族元素12過渡元素共72學(xué)時，4.5學(xué)分第三頁，共25頁。成績評定

A：平時作業(yè)

占10%，B：課程論文占10%，C：期中成績占20%，D：期末成績占60%。

總成績?yōu)椋?/p>

10%A+10%B+20%C+60%D

第四頁，共25頁。作業(yè)要求用活頁紙，不要用本。作業(yè)紙上寫清班級、姓名和小號，不抄題，寫清題號即可。應(yīng)獨立完成作業(yè)，字跡應(yīng)工整、清楚,計算題應(yīng)給出必要的解題過程，并計算出最簡結(jié)果。按章交作業(yè)，講完一章后下次課交上一章作業(yè)。課代表將作業(yè)收齊后，按小號順序排好，交給老師。每次作業(yè)在期末總成績中占1分。第五頁，共25頁。課程論文要求題目自擬，最好在查閱相關(guān)文獻(xiàn)材料的基礎(chǔ)上，寫一篇與本專業(yè)方向有關(guān)的小論文。另外寫學(xué)習(xí)本課程的心得體會也可。最好能對查閱的資料進(jìn)行一定的概括和綜述，不能從書上或網(wǎng)上照抄，論文后應(yīng)附參考書目。不少于1500字，打印稿或手稿均可，但不收電子稿。十五周以前寫好，課代表收齊后一并上交。第六頁，共25頁?？己朔绞椒制谥泻推谀┛荚?。期中考試內(nèi)容：考前通知期末考試內(nèi)容：全部內(nèi)容考試時間：均為120分鐘。具體考試時間至少提前一周通知。第七頁，共25頁。第一章緒論(1學(xué)時)

1.1化學(xué)是一門實用的、創(chuàng)造性的中心科學(xué)1.2化學(xué)的學(xué)科分類1.3現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展簡史、特點和新進(jìn)展1.4基礎(chǔ)化學(xué)的學(xué)習(xí)方法

第八頁，共25頁。

1.化學(xué)是研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化規(guī)律的科學(xué)

2.化學(xué)是一門實用的和創(chuàng)造性的科學(xué)中國古代發(fā)明：漢代造紙術(shù)、隋唐的火藥、漢唐以來的陶瓷、冶金（煉丹）、染色——實用技術(shù)中國古代化學(xué)著作：《本草綱目》(李時珍)《天公開物》(宋應(yīng)星)

化學(xué)已經(jīng)滲透到現(xiàn)代生活的各個角落,人們的衣、食、住、行已經(jīng)越來越離不開化學(xué)。

衣著：大量的化學(xué)合成纖維替代了絕大多數(shù)天然纖維，傳統(tǒng)的棉、麻、絲、毛等產(chǎn)品經(jīng)化學(xué)處理更具有優(yōu)良性能；各種化工顏料用于印染，使現(xiàn)代服裝更加絢麗多彩。

1.1化學(xué)是一門實用的、創(chuàng)造性的中心科學(xué)第九頁，共25頁。

化學(xué)就是由實用開始的，并在實用中得到了發(fā)展，在發(fā)展中充滿了發(fā)明、創(chuàng)造。因此，化學(xué)是一門實用的和創(chuàng)造性的科學(xué)。飲食：由于各種添加劑、甜味劑、防腐劑、色素、香料、調(diào)味劑等的使用，使食品的色、香、味更加誘人。

醫(yī)療：化學(xué)診斷和藥物的開發(fā)、生產(chǎn)使過去被認(rèn)為是不治之癥的病痛得以征服，為人類戰(zhàn)勝一切疾病提供了可靠保證。

農(nóng)業(yè)：復(fù)合肥、高效低毒的殺蟲劑、除草劑、抑菌劑等已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可缺少的化學(xué)產(chǎn)品。建筑：現(xiàn)代建筑離不開水泥、鋼筋、玻璃、涂料和一些合成高分子材料。

交通：交通工具汽車、火車、飛機(jī)、輪船等，更離不開化學(xué)材料和燃料；道路建設(shè)離不開化學(xué)材料等等。第十頁，共25頁。3.化學(xué)——21世紀(jì)的中心科學(xué)科技發(fā)展的突出特點是各學(xué)科之間的高水平相互滲透。化學(xué)科學(xué)所研究的是物質(zhì)在原子和分子層次的組成與變化，因而成為各學(xué)科的中心科學(xué)?；瘜W(xué)與其他學(xué)科交叉形成的邊緣學(xué)科層出不窮。一些重大問題如能源開發(fā)、材料研制、環(huán)境保護(hù)及生命科學(xué)等，在化學(xué)科學(xué)的推動下獲得了豐碩的成果。無數(shù)事實表明，化學(xué)學(xué)科的進(jìn)展，使人類認(rèn)識自然和改造自然的能力大大加強(qiáng)，也帶來了相關(guān)學(xué)科和工業(yè)的飛速發(fā)展，人類利用自然資源的水平極大地提高，生產(chǎn)的產(chǎn)品種類和數(shù)量大幅度增加?；瘜W(xué)對農(nóng)學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、冶金學(xué)以及其他眾多學(xué)科領(lǐng)域都有重大貢獻(xiàn)。因此，可以說化學(xué)在人類由古代穴居人的野蠻生活進(jìn)化到現(xiàn)在這樣一個世界的變化中起到了“中心”的作用。毋庸置疑，21世紀(jì)化學(xué)依然是“中心科學(xué)”。第十一頁，共25頁。4、化學(xué)是提高人類生存質(zhì)量和生存安全的有效保障環(huán)境化學(xué)通過研究各種物質(zhì)和能的生物效應(yīng)的化學(xué)基礎(chǔ)，找出最佳利用條件研究開發(fā)對環(huán)境無害的化學(xué)品，研究對環(huán)境無害的生產(chǎn)方式（綠色化學(xué)）研究大環(huán)境和小環(huán)境中不利于健康的因素的產(chǎn)生，并提出優(yōu)化環(huán)境的途徑第十二頁，共25頁。藥物化學(xué)基因藥物的研制

酶抑制劑的研究開發(fā)手性藥物的合成中醫(yī)藥的現(xiàn)代化常見病和多發(fā)病的研制(抗病毒藥、老年癡呆癥、糖尿病等)第十三頁，共25頁。

無機(jī)化學(xué)分析化學(xué)物理化學(xué)有機(jī)化學(xué)高分子化學(xué)、核化學(xué)和放射化學(xué)、生物化學(xué)等化學(xué)是以元素周期系和物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)研究一切元素及其化合物（除了碳?xì)浠衔锛捌溲苌铮┑膶W(xué)科。分為稀土元素化學(xué)、配位化學(xué)、無機(jī)合成化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)、固體無機(jī)化學(xué)、無機(jī)材料化學(xué)等。

研究物質(zhì)化學(xué)組成的鑒定方法、測定方法、測定步驟以及有關(guān)原理的學(xué)科。分為化學(xué)容量分析、重量分析、光學(xué)分析、電化學(xué)分析、色譜分析等。包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)三個方面。熱化學(xué)、電化學(xué)、溶液化學(xué)、膠體化學(xué)、催化劑及催化動力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)、表面結(jié)構(gòu)化學(xué)研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)分支。

化學(xué)分類方法很多，各國的分類方法不盡相同，而且各個時期的分類也有不同。按研究對象不同分為：

1.2化學(xué)的學(xué)科分類第十四頁，共25頁。按研究目的不同，中國國家標(biāo)準(zhǔn)局將化學(xué)分成七類：基礎(chǔ)化學(xué)：研究化學(xué)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系，以及合成路線、合成方法和合成戰(zhàn)略等的化學(xué)；生命化學(xué)：研究生命物質(zhì)的化學(xué)行為與特性，并旨在裨益人類健康、增產(chǎn)和改善人類賴以生存的食物的化學(xué)；材料化學(xué)：研究材料的結(jié)構(gòu)、性能、合成及制備方法與戰(zhàn)略，旨在改善人類的生活品質(zhì)，提高人類改造自然能力的化學(xué)；環(huán)境化學(xué)：研究環(huán)境的污染來源、分析方法和控制手段，并旨在改善人類生存環(huán)境的化學(xué)；國防化學(xué)：旨在增強(qiáng)國防能力的化學(xué)問題研究；能源化學(xué)：研究人類生存和社會發(fā)展所必須的“地殼能源”的高效和清潔利用，以及新能源的發(fā)展途徑、方法和戰(zhàn)略的化學(xué)；化學(xué)工程和工業(yè)化學(xué)：主要研究化學(xué)工程工藝問題。第十五頁，共25頁。

1.3現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展簡史、特點和新進(jìn)展無機(jī)化學(xué)發(fā)展簡史十七世紀(jì)—十八世紀(jì)初

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無機(jī)化學(xué)第一階段波義爾科學(xué)元素說（1661年）

貝歇爾和施塔爾“燃素”說（1703年）十八世紀(jì)后半葉—十九世紀(jì)----無機(jī)化學(xué)第二階段

無機(jī)化學(xué)形成了一門獨立的化學(xué)分支。拉瓦錫燃燒的氧化學(xué)說（1777年）、道爾頓原子論基礎(chǔ)（1803年）、阿佛加德羅分子論(1811年）、蓋斯定律（1840年）、門捷列夫元素周期表（1869年）等等。這些奠定了無機(jī)化學(xué)這門學(xué)科的理論基礎(chǔ)。第十六頁，共25頁。

恩格斯說：“化學(xué)中的新時代是從原子論開始的”。因此：道爾頓是近代化學(xué)的“始祖”，門捷列夫元素周期表的確立，為新元素的發(fā)現(xiàn)和新無機(jī)化合物的發(fā)現(xiàn)起了巨大的推動作用。在此基礎(chǔ)上，很快形成了關(guān)于分子和原子的科學(xué)概念。第十七頁，共25頁。二十世紀(jì)三十年代，尤其是五十年代以后，無機(jī)化學(xué)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的第三階段——無機(jī)化學(xué)的復(fù)興階段。

現(xiàn)代物理方法在無機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用，人們對無機(jī)物的結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律有了較系統(tǒng)的認(rèn)識。無機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、元素周期律理論及利用化學(xué)熱力學(xué)和動力學(xué)方法研究無機(jī)化合物的有關(guān)數(shù)據(jù)不斷地積累和豐富起來，在此基礎(chǔ)上建立了規(guī)模龐大的現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)體系，各種無機(jī)化學(xué)反應(yīng)規(guī)律相繼總結(jié)出來。無機(jī)化學(xué)現(xiàn)狀

目前，無機(jī)化學(xué)正從基本上是描述性的科學(xué)向推理性的科學(xué)過渡,從主要是定性的科學(xué)向定量的科學(xué)發(fā)展，從宏觀結(jié)構(gòu)向微觀結(jié)構(gòu)理論深入，一個比較完整的、理論化、定量化、微觀化的無機(jī)化學(xué)新體系正在迅速建立起來。第十八頁，共25頁。

分析化學(xué)

分析化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的一個重要分支，是我們基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科研究的第二個重要內(nèi)容。

分析化學(xué)研究的對象：物質(zhì)的化學(xué)組成

分析化學(xué)回答的問題：物質(zhì)含有哪些組分、其含量是多少（組分可能是：元素、官能團(tuán)、離子或化合物等）

分析化學(xué)的定義：研究物質(zhì)化學(xué)組成的分析方法及有關(guān)理論的一門學(xué)科，是化學(xué)學(xué)科的一個重要分支。分析化學(xué)是一門工具學(xué)。第十九頁，共25頁。

分析化學(xué)

定性分析：是什么？有什么？定量分析：是多少？有多少？分析化學(xué)的性質(zhì)：分析化學(xué)是一門實驗性質(zhì)的學(xué)科。因此，在學(xué)習(xí)分析化學(xué)部分時，要結(jié)合實驗，理論密切聯(lián)系實際，進(jìn)行分析問題、解決問題能力的訓(xùn)練。

作為基礎(chǔ)化學(xué)的一部分，我們將在無機(jī)化學(xué)掌握元素及物質(zhì)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，研究學(xué)習(xí)定量分析化學(xué)的理論、方法，為以后學(xué)習(xí)其它學(xué)科打下基礎(chǔ)。分析化學(xué)——工業(yè)生產(chǎn)中的“眼睛”第二十頁，共25頁?，F(xiàn)代化學(xué)的新進(jìn)展分子開關(guān)燃料電池現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展特點

實驗設(shè)備的現(xiàn)代化,計算機(jī)在化學(xué)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,已從宏觀唯象認(rèn)識深入到微觀理論理解,理論正在從定性描述進(jìn)入到定量層次，從基本上是描述性的經(jīng)驗科學(xué)向推理性的理論科學(xué)過渡，從對物質(zhì)的靜態(tài)認(rèn)識深入到反應(yīng)過程的動態(tài)研究，從單一學(xué)科發(fā)展到邊緣學(xué)科與綜合性學(xué)科。第二十一頁，共25頁。

化學(xué)信息資源及化學(xué)文獻(xiàn)的查閱方法

化學(xué)因與其它眾多學(xué)科交叉，文獻(xiàn)數(shù)量在20世紀(jì)后半葉迅速增加，如美國的《ChemicalAbstracts》（簡稱CA）每卷收錄文摘已達(dá)到37萬多條。要從如此巨大的信息資源中獲取所需信息，必須借助適當(dāng)?shù)墓ぞ?。計算機(jī)和Internet的迅猛發(fā)展，使化學(xué)信息的查閱日益快捷。如《科學(xué)引文索引》（SCI）、《工程索引》（EI）、《科技會議錄索引》（ISTP）、《科學(xué)評論索引》（ISR）及《化學(xué)文摘》（CA》等，都提供了世界范圍內(nèi)在化學(xué)、化工等領(lǐng)域的研究成就，使我們能夠迅速查閱和了解該領(lǐng)域的前沿進(jìn)展。第二十二頁，共25頁。1.4基礎(chǔ)化學(xué)的學(xué)習(xí)方法

打好基礎(chǔ)，掌握化學(xué)變化過程中的基本規(guī)律、基本原理和基本知識

注重實驗，掌握基本實驗基本技能，培養(yǎng)科學(xué)的觀察、分析問題的能力

學(xué)會用化學(xué)的方式、方法去分析、思考和解決問題，培養(yǎng)獨立工作的能力

注重培養(yǎng)定性的觀念，逐步樹立“準(zhǔn)確的量”的概念

學(xué)會用辯證唯物主義觀點分析科學(xué)問題，樹立“實踐第一”和“實事求是”的觀點第二十三頁，共25頁。強(qiáng)調(diào)一點：不要單純地死記硬背教材或老師所講的內(nèi)容，在理解的基礎(chǔ)上掌握學(xué)過的內(nèi)容，并在辯證地思考教學(xué)內(nèi)容過程中，善于提出矛盾和問題，除必要地向老師和同學(xué)請教外