世界是物質(zhì)的

緒論(Introduction)世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動的。時(shí)刻和空間是物質(zhì)存在的形式。從宇宙間以光年為單位計(jì)算其大小的龐大星系，到人肉眼無法看到的分子、原子、電子等微觀粒子，都以不同的運(yùn)動形式存在著。人類本身也是物質(zhì)運(yùn)動和演化的產(chǎn)物。人類在與自然抗?fàn)幦〉蒙媾c進(jìn)展的進(jìn)程中，不斷地熟悉和改造自然界，成立和進(jìn)展了自然科學(xué)。各門自然科學(xué)學(xué)科在各個(gè)不同的物質(zhì)層次上、不同的范圍內(nèi)研究物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動。1、化學(xué)科學(xué)研究的對象與內(nèi)容化學(xué)科學(xué)是自然科學(xué)中的一門重要學(xué)科，是其他許多學(xué)科的基礎(chǔ)。化學(xué)Chemistry)是研究物質(zhì)化學(xué)運(yùn)動的科學(xué)，它是在分子、原子或離子等層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)變規(guī)律和轉(zhuǎn)變進(jìn)程中能量關(guān)系的一門科學(xué)?；瘜W(xué)科學(xué)來源于生產(chǎn)，其產(chǎn)生與進(jìn)展與人類最大體的生產(chǎn)活動緊密相聯(lián)，人類的衣食住行，也無不與化學(xué)科學(xué)緊密相關(guān)，化學(xué)元素和化學(xué)物種是人類賴以生存的物質(zhì)寶庫。人類社會和經(jīng)濟(jì)的飛速進(jìn)展，給化學(xué)科學(xué)提供了極為豐碩的研究對象和物質(zhì)技術(shù)條件，開辟了廣漠的研究領(lǐng)域?；瘜W(xué)科學(xué)來源于生產(chǎn),反過來又增進(jìn)了生產(chǎn)的進(jìn)步。在應(yīng)對社會進(jìn)展所面臨的人口、資源、能源、糧食、環(huán)境、健康等方面各類問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)中,化學(xué)科學(xué)都發(fā)揮了不可缺少的重要作用，作出了杰出的奉獻(xiàn)?；瘜W(xué)科學(xué)的進(jìn)展正是如此把龐大的自然力和自然科學(xué)并入生產(chǎn)進(jìn)程，推動了生產(chǎn)的迅猛進(jìn)展?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)變的大體特征為：、化學(xué)轉(zhuǎn)變是質(zhì)變?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)變的實(shí)質(zhì)是化學(xué)鍵的重組，即舊化學(xué)鍵的破壞和新化學(xué)鍵的形成。因此化學(xué)要研究有關(guān)原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)的大體知識。、化學(xué)轉(zhuǎn)變是定量轉(zhuǎn)變。在化學(xué)轉(zhuǎn)變中參與反映的元素的種類和數(shù)量不變,因此化學(xué)轉(zhuǎn)變前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變，服從質(zhì)量守恒定律。參與化學(xué)反映的各類物質(zhì)之間有肯定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系。、化學(xué)轉(zhuǎn)變中伴有能量轉(zhuǎn)變?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)變中化學(xué)鍵的改組，伴隨著體系與環(huán)境之間的能量互換，它服從能量守恒定律。了解并掌握化學(xué)轉(zhuǎn)變這三個(gè)重要大體特征，將有助于咱們加深對各類化學(xué)轉(zhuǎn)變實(shí)質(zhì)的理解，幫忙咱們掌握化學(xué)的大體理論和大體知識。依照研究對象或研究目的的不同，一般能夠把化學(xué)分為無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和高分子化學(xué)五大分支學(xué)科(二級學(xué)科)。、無機(jī)化學(xué)(InorganicChemistry)無機(jī)化學(xué)是化學(xué)最先進(jìn)展起來的一門分支學(xué)科。現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)是以化學(xué)元素周期表為基礎(chǔ)，研究元素及其化合物(除碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏闹苽洹⒔M成、結(jié)構(gòu)及反映的實(shí)驗(yàn)測試和理論闡明。隨著宇航、能源、催化、生化等領(lǐng)域的出現(xiàn)和進(jìn)展，無機(jī)化學(xué)不論是在實(shí)踐仍是在理論方面都有了許多新的沖破。無機(jī)材料化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)、有機(jī)金屬化學(xué)等成為現(xiàn)今無機(jī)化學(xué)中最活躍的一些研究領(lǐng)域。無機(jī)材料化學(xué)為人們提供各類性能特異的新型材料。例如，用蒸氣沉積法制成的硅錯(cuò)氧化物光導(dǎo)纖維可供25000人互不干擾地同時(shí)通話°1g鑭鎳化合物在幾百kPa的壓力下竟能夠吸收100mLH?,而在減壓時(shí)又能夠從頭釋出H?,這種化合物成為一種高效的儲氫劑。生物無機(jī)化學(xué)研究生物活性化合物的結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)與生物活性的關(guān)系，研究微量元素在生物體內(nèi)的行為和作用。多種具有抑癌、抗癌作用的非鉑族過渡元素配合物的合成，為人類征服癌癥帶來了福音。微量元素在生物體內(nèi)的行為和作用日趨引發(fā)人們的關(guān)注與熟悉，它們對生物體內(nèi)的氧輸送、酶催化、神經(jīng)信息傳遞等進(jìn)程起著相當(dāng)重要的作用。各學(xué)科間交叉、融合與滲透產(chǎn)生的金屬酶化學(xué)、物理無機(jī)化學(xué)、無機(jī)固體化學(xué)、無機(jī)高分子化學(xué)、地球化學(xué)、宇宙化學(xué)、稀有元素化學(xué)、金屬間化合物化學(xué)、同位素化學(xué)等新型邊緣交叉學(xué)科也都朝氣蓬勃。、分析化學(xué)(AnalyticalChemistry)分析化學(xué)研究物質(zhì)的化學(xué)組成的定性鑒定和定量測定、物理性能的測試、化學(xué)結(jié)構(gòu)的肯定和相應(yīng)原理，研究解決上述各類表征和測量問題的方式。分析化學(xué)包括成份分析和結(jié)構(gòu)分析兩個(gè)方面。成份分析主要能夠劃分為定性分析(QualitativeAnalysis)和定量分析(QuantitativeAnalysis)。若按分析方式所依據(jù)的原理來分，可劃分為化學(xué)分析(ChemicalAnalysis)和儀器分析(InstrumentalAnalysis)o化學(xué)分析是以物質(zhì)的化學(xué)反映為基礎(chǔ)的分析方式。儀器分析則是利用特定儀器，以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方式，包括了光學(xué)分析法、電化學(xué)分析法、色譜分析法、質(zhì)譜分析法和放射化學(xué)分析法等。分析化學(xué)若按分析對象來劃分，有無機(jī)分析和有機(jī)分析。無機(jī)分析的分析對象是無機(jī)物。在無機(jī)分析中通常要求鑒定試樣是由哪些元素、離子、原子團(tuán)或化合物組成的，各組成成份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少，有時(shí)也要求測定它們的存在形式(物相分析)。有機(jī)分析的分析對象是有機(jī)物。有機(jī)分析不僅要求鑒定試樣物質(zhì)中的組成元素，更重要的是要進(jìn)行試樣的官能團(tuán)分析和結(jié)構(gòu)分析。生產(chǎn)的高度進(jìn)展要求分析化學(xué)不能只僅僅限于測定物質(zhì)的組分和含量，而且要能夠提供更多更全面的信息?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，增進(jìn)了分析化學(xué)理論和分析技術(shù)的進(jìn)展,分析化學(xué)產(chǎn)生了許多新的測試方式和測試儀器。分析化學(xué)充滿了活力。在分析實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)代分析儀器所須采用的試樣量已經(jīng)能夠少至1。-13g,體積能夠小至1。-/mL,檢出限量能夠達(dá)到1。-15g,能夠持續(xù)提供時(shí)刻、空間分辨率很高的多維分析數(shù)據(jù)。而化學(xué)計(jì)量學(xué)的迅速興起，已使分析化學(xué)由單純的提供數(shù)據(jù)上升到從分析數(shù)據(jù)中充分獲取有效的信息和知識，成為生產(chǎn)和科研中實(shí)際問題的解決者。目前，生命科學(xué)、信息科學(xué)和運(yùn)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，使分析化學(xué)進(jìn)入第三次變革當(dāng)中。分析化學(xué)在測定物質(zhì)的組成和含量的同時(shí)，還要對物質(zhì)的狀態(tài)(氧化-還原態(tài)、各類結(jié)合態(tài)、結(jié)晶態(tài))、結(jié)構(gòu)(一維、二維、三維空間散布)微區(qū)、薄層和表面的組成與結(jié)構(gòu)和化學(xué)行為和生物活性等作出瞬時(shí)追蹤、無損和在線監(jiān)測原位(insitu)、活體內(nèi)(invivo)、在線(online)、線中(inline)、實(shí)時(shí)(realtime)分析］等分析測試及進(jìn)程控制，乃至要求直接觀察到原子和分子的形態(tài)與排列。運(yùn)算機(jī)與分析儀器的聯(lián)用，更是極大地提高了分析儀器提供信息的功能。現(xiàn)代分析化學(xué)正在向快速、準(zhǔn)確、微量、微區(qū)、表面、自動化等方向進(jìn)展。例如，新的進(jìn)程光二極管陣列分析器(processdiodearrayanalyzer)能夠做多組分氣體或流動液體的在線分析，應(yīng)用于試劑、食物、藥物等生產(chǎn)進(jìn)程中的產(chǎn)品質(zhì)量控制分析，它在短短的1秒鐘內(nèi)就可以夠提供出1800種氣體、液體或蒸氣的分析結(jié)果。、有機(jī)化學(xué)(OrganicChemistry)有機(jī)化學(xué)研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩?928年，德國科學(xué)家WOhler在加熱氰酸鉉時(shí)取得了尿素，證明了一個(gè)典型的有機(jī)物能夠從無機(jī)物產(chǎn)生，宣告了生機(jī)論的破產(chǎn)。有機(jī)合成的迅速進(jìn)展致使了有機(jī)化學(xué)的成立。、物理化學(xué)(PhysicalChemistry)物理化學(xué)應(yīng)用物理測量方式和數(shù)學(xué)處置方式來研究物質(zhì)及其反映,以尋求化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)間本質(zhì)聯(lián)系的普遍規(guī)律。它主要包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)三個(gè)方面的研究內(nèi)容?；瘜W(xué)熱力學(xué)(ChemicalThermodynamics)研究化學(xué)反映發(fā)生的方向和限度?；瘜W(xué)動力學(xué)(ChemicalDynamics)研究化學(xué)反映的速度和機(jī)理。結(jié)構(gòu)化學(xué)(StructuralChemistry)研究原子、分子水平的微觀結(jié)構(gòu)和這種結(jié)構(gòu)和物質(zhì)宏觀性質(zhì)間的彼此關(guān)系，其稱為量子化學(xué)(QuantumChemistry)的一個(gè)重要領(lǐng)域則以量子力學(xué)原理為基礎(chǔ)，探討各類化學(xué)鍵的本質(zhì)和原子與分子中電子運(yùn)動與核運(yùn)動的狀態(tài),從而在理論上闡明許多大體的化學(xué)問題。（5）、高分子化學(xué)（PolymerChemistry）高分子化學(xué)研究高分子化合物的結(jié)構(gòu)、性能、合成方式、反映機(jī)理和高分子溶液的性質(zhì)。自20世紀(jì)30年代H.Staudinger成立高分子學(xué)說以來高分子化學(xué)取得了飛速長足的進(jìn)展。各類以高分子化合物為基礎(chǔ)的具有獨(dú)特優(yōu)良性能的新型合成材料，如塑料、橡膠、合成纖維、涂料、粘合劑等等不斷涌現(xiàn)，已被普遍應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活當(dāng)中。今天，化學(xué)與物理一路成為今世自然科學(xué)的核心?；瘜W(xué)已成為高科技進(jìn)展的壯大支柱?；瘜W(xué)與人類的生存息息相關(guān)。當(dāng)前化學(xué)進(jìn)展的總趨勢能夠歸納為:從宏觀到微觀,從靜態(tài)到動態(tài)，從定性到定量,從體相到表相，從描述到理論?；瘜W(xué)在理論方面將會有更大的沖破。在美國化學(xué)會成立一百周年紀(jì)念會上，原美國化學(xué)會會長G.T.Seaborg發(fā)表演講時(shí)就指出：“化學(xué)必將有指數(shù)的而不是線性的增加?；瘜W(xué)將在它對人類生活的影響方面發(fā)揮日趨重大的作用”?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛進(jìn)展，增進(jìn)了不同窗科的深切進(jìn)展、交叉與融合，不同科技領(lǐng)域的共鳴與共振，必將暴發(fā)出更為驚人的綜合效果。人類對物質(zhì)世界的探索至廣、至深，令人驚嘆！目前，科學(xué)研究所涉及的空間線度已可從1。-ism（電子半徑）到1026m（l。。億光年），縱貫44個(gè)數(shù)量級,人們憑借掃描隧道顯微鏡已經(jīng)能比較直觀地看到原子和分子的形貌;所涉及的時(shí)刻范圍已可從1。-22，（共振態(tài)粒子）到1018s（100億年），橫穿40個(gè)數(shù)量級。人們運(yùn)用閃光分解技術(shù)已經(jīng)能夠直接觀測到化學(xué)反映最大體的動態(tài)歷程。人們已能夠在飛秒級（10-15S）的時(shí)刻內(nèi)追蹤化學(xué)轉(zhuǎn)變。與分子器件、納米材料、生物體系的模擬有關(guān)的亞微觀體系的研究備受青睞。納米技術(shù)涉及到原子或分子團(tuán)簇、超細(xì)微粒并與微電子技術(shù)緊密相關(guān)，不只有理論意義而且有實(shí)用意義。與此同時(shí),人們把愈來愈多的注意力投向處置復(fù)雜性問題,專門是化學(xué)與生物學(xué)、生命科學(xué)相關(guān)聯(lián)的一些領(lǐng)域。一些物理學(xué)的新思想如非線性科學(xué)（NonlinearScience）中的耗散結(jié)構(gòu)理論、混沌（Chaos）理論、分形（Fractal）理論等在化學(xué)中的應(yīng)用日廣，前景引人注目。能夠估量到，在解決以開放、非平衡態(tài)為特點(diǎn)的生命體系中的化學(xué)問題時(shí)，必將引發(fā)化學(xué)領(lǐng)域的新的沖破。2、無機(jī)及分析化學(xué)課程的大體內(nèi)容無機(jī)及分析化學(xué)課程是對原無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)課程的大體理論、大體知識進(jìn)行優(yōu)化組合、有機(jī)結(jié)合而成的一門課程。其大體內(nèi)容包括：（1）、近代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論研究原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu),了解物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)轉(zhuǎn)變與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系。、化學(xué)平衡理論研究化學(xué)平衡原理和平衡移動的一般規(guī)律，具體討論酸堿平衡、沉淀-溶解平衡、氧化還原平衡和配位平衡。、元素化學(xué)在化學(xué)元素周期律的基礎(chǔ)上，研究重要元素及其化合物的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)的轉(zhuǎn)變規(guī)律。、物質(zhì)組成的化學(xué)分析方式及有關(guān)理論應(yīng)用化學(xué)平衡原理和物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),肯定物質(zhì)的化學(xué)成份、測定各組分的含量，亦即通常所說的定性分析和定量分析。掌握一些大體的分析方式。因此,無機(jī)及分析化學(xué)課程的大體內(nèi)容能夠簡單歸納為“結(jié)構(gòu)”、“平衡”、“性質(zhì)”、“應(yīng)用”八個(gè)字。學(xué)習(xí)無機(jī)及分析化學(xué)，就是要理解并掌握物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論、化學(xué)反映的大體原理及其具體應(yīng)用、元素化學(xué)的大體知識，培育運(yùn)用無機(jī)及分析化學(xué)的理論去解決一般無機(jī)及分析化學(xué)問題的能力?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)始終是化學(xué)工作者熟悉物質(zhì)、改變物質(zhì)的重要手腕。我國無機(jī)化學(xué)家戴安邦院士結(jié)合化學(xué)教育深刻指出，化學(xué)人材的智力因素由動手、觀察、查閱、記憶、思維、想象和表達(dá)七種能力組成，能夠在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中取得全面的訓(xùn)練。因此,在學(xué)習(xí)化學(xué)大體知識、大體理論的同時(shí)必需十分重視實(shí)驗(yàn),對自己進(jìn)行嚴(yán)格、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)大體操作訓(xùn)練，掌握實(shí)驗(yàn)大體技術(shù)，培育良好的科學(xué)素養(yǎng)。強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要并非意味著能夠輕忽理論的指導(dǎo)作用。理論能指導(dǎo)實(shí)踐，理論能指導(dǎo)學(xué)習(xí)。由現(xiàn)象的熟悉提高到理論的高度，就是由感性熟悉到理性熟悉的飛躍?？墒沁@種理性熟悉還必需回到實(shí)踐中去，這就是查驗(yàn)理論和進(jìn)展理論的進(jìn)程，這是另一個(gè)更為重要的飛躍。3、無機(jī)及分析化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方式、科學(xué)方式和科學(xué)思維。科學(xué)的方式就是在仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、搜集事實(shí)、取得感性知識的基礎(chǔ)上，通過度析、比較、判斷加以由此及彼、由表及里的推理和歸納，取得概念、定律、原理和學(xué)說等不同層次的理性知識，再將這些理性知識應(yīng)用到實(shí)踐中去,在實(shí)踐的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步豐碩理性知識。學(xué)習(xí)無機(jī)及分析化學(xué)也是一個(gè)從實(shí)踐到理論再到實(shí)踐的進(jìn)程,在這整個(gè)進(jìn)程中，人腦所起的作用就是科學(xué)思維。、掌握重點(diǎn)，沖破難點(diǎn)。要在課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上認(rèn)真聽課，按照各章的教學(xué)大體要求，進(jìn)行學(xué)習(xí)。凡屬重點(diǎn)必然要學(xué)懂學(xué)通，領(lǐng)會貫通；對難點(diǎn)要作具體分析，有的難點(diǎn)亦是重點(diǎn)，有的難點(diǎn)并非重點(diǎn)。盡力學(xué)會運(yùn)用理論知識去分析解決實(shí)際問題。、學(xué)習(xí)中注意讓“點(diǎn)的記憶”匯成“線的記憶”。記憶力的培育有四個(gè)指標(biāo):記憶的正確性、敏捷性、持久性和備用性。對課程的大體理論、大體知識要反復(fù)理解與應(yīng)用，在理解中進(jìn)行記憶。把“一”記住了，真正理解了，“一”能夠變成“三”。通過歸納