1、基礎(chǔ)化學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)第一章 緒 論學(xué) 習(xí) 內(nèi) 容教 學(xué) 安 排 學(xué) 習(xí) 方 法大學(xué)與中學(xué)教學(xué)方法不同主要參考書目第一章 緒 論學(xué) 習(xí) 內(nèi) 容教 學(xué) 安 排 學(xué) 習(xí) 方 法 1. 化學(xué)的研究內(nèi)容 2. 本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué) 習(xí) 內(nèi) 容 1. 化學(xué)的研究內(nèi)容學(xué) 習(xí) 內(nèi) 容 化學(xué)是一門在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)。 化學(xué)是以研究物質(zhì)的化學(xué)變化為主的科學(xué)。 Chemistry is the study of the properties ofmaterials and the changes that materials undergo.一 什么是化學(xué)? 化學(xué)是一門在原子、

2、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、 21世紀(jì)的化學(xué)是研究泛分子。詳言之，化學(xué)是研究原子、分子片、結(jié)構(gòu)單元、分子、高分子、原子分子團(tuán)簇、原子分子的激發(fā)態(tài)、過渡態(tài)、吸附態(tài)、超分子、生物大分子、分子和原子的各種不同維數(shù)、不同尺度和不同復(fù)雜程度的聚集態(tài)和組裝態(tài)，直到分子材料、分子器件和分子機(jī)器的合成和反應(yīng)，制備、剪裁和組裝，分離和分析，結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，粒度和形貌，物理和化學(xué)性能，生理和生物活性及其輸運(yùn)和調(diào)控的作用機(jī)制，以及上述各方面的規(guī)律，相互關(guān)系和應(yīng)用的自然科學(xué)。 - 徐光憲- 21世紀(jì)的化學(xué)是研究泛分子。詳言之，化化學(xué)的發(fā)展歷史悠久、源遠(yuǎn)流長第一時期：古代及中古時期（17世紀(jì)中葉以前） 以實(shí)用為目的，化

3、學(xué)知識來源于具體工藝過程的實(shí)踐火的發(fā)現(xiàn)陶器的制作金屬的冶煉染色、釀造造紙、火藥等化學(xué)的發(fā)展歷史悠久、源遠(yuǎn)流長第一時期：古代及中古時期（17世第二時期：17世紀(jì)中葉-20世紀(jì)初 化學(xué)實(shí)現(xiàn)了從經(jīng)驗(yàn)到理論的重大飛躍，真正被確立為一門獨(dú)立的學(xué)科，并出現(xiàn)了許多分支學(xué)科第二時期：17世紀(jì)中葉-20世紀(jì)初 “空談毫無用處，一切來自實(shí)驗(yàn)” 構(gòu)成自然界的基本材料是一種由原初的普遍物質(zhì)構(gòu)成的細(xì)小致密、不可分割的粒子。這種粒子結(jié)合成粒子團(tuán)，粒子團(tuán)再聚合成物體。 “空談毫無用處，一切來自實(shí)驗(yàn)” 近代化學(xué)之父 拉瓦錫 ( A.L.Lavoisier 法國化學(xué)家， 17431794） 1、物質(zhì)燃燒時都放出光和熱 2、物質(zhì)

4、只有在氧存在時才能燃燒 3、空氣由兩種成分構(gòu)成。物質(zhì)在空氣中燃燒時吸收了其中的 氧，其增加的重量正好等于所吸收的氧的重量 4、非金屬燃燒后通常變?yōu)樗幔唤饘凫褵笊傻腻懟沂墙饘?氧化物L(fēng)avoisier 的燃燒的氧學(xué)說（1777）近代化學(xué)之父 拉瓦錫 1、物質(zhì)燃燒時都放出光和熱Lavoi 拉瓦錫于1743年8月26日出生于法國巴黎。他的父親是一位律師，家境富裕。不過，他并沒有秉承父親的旨意從事法律，而是愛上了自然科學(xué)。 博學(xué)多才的拉瓦錫研究過炸藥，涉獵過農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)，改良過養(yǎng)牛法，制定過開山筑路的計(jì)劃。不過，最引人注目的成就是他在化學(xué)和物理方面的貢獻(xiàn)，尤其是他通過長期的嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了一種能助

5、燃、助呼吸的氣體，也就是我們今天所說的氧氣。 氧氣的發(fā)現(xiàn)是對拉瓦錫勤于思考、勇于探索的鉆研精神的饋贈。其實(shí)，在此之前，已經(jīng)有兩位科學(xué)家觸到了真理的鼻尖，令人遺憾的是，囿于傳統(tǒng)理論的束縛，他們都半途而廢，從而將撩開真理面紗的殊榮讓給了拉瓦錫。 拉瓦錫發(fā)現(xiàn)氧氣的故事 拉瓦錫于1743年8月26日出生于法國巴黎。他的 瑞典化學(xué)家舍勒在1773年以前，就通過實(shí)驗(yàn)制取了純凈的氧氣。但是，作為燃素學(xué)說的忠實(shí)信徒，他錯誤地把這種氣體叫火氣，并且認(rèn)為燃燒是火氣與燃燒物中的燃素結(jié)合的過程，火和熱是火氣與燃素化合的產(chǎn)物，從而未能正確地解釋燃燒現(xiàn)象。 幾乎與此同時，英國化學(xué)家普利斯特列也通過實(shí)驗(yàn)制取了這種氣體。他把

6、蠟燭放在這種氣體中，發(fā)現(xiàn)火焰比在空氣中更加熾熱明亮。他還把老鼠放進(jìn)去，發(fā)現(xiàn)它比在等體積的尋常空氣中活的時間約長了4倍。他親自嘗試了一下，一吸進(jìn)去，便覺得這種空氣使呼吸輕快了許多，使人感到格外舒暢。但他沒有繼續(xù)研究，而是開始了在歐洲大陸的度假旅行。 瑞典化學(xué)家舍勒在1773年以前，就通過實(shí)驗(yàn)制取 于是機(jī)遇女神青睞的目光投向了拉瓦錫。他發(fā)現(xiàn)燃素學(xué)說存在著許許多多的破綻。比如，既然金屬在煅燒中逸出燃素，那為什么重量反倒增加呢?而蠟燭呢，燃燒之后，竟一無所剩，似乎全部消失了。 為了弄清事實(shí)的真相，拉瓦錫開始了嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)。他首先仔細(xì)地稱量了裝有空氣和固態(tài)物質(zhì)的密閉容器，然后用放大透鏡將陽光聚集在物質(zhì)上，

7、或者用火加熱。當(dāng)物質(zhì)燃燒完后，再重新稱量裝有反應(yīng)物的容器。他用各種不同的物質(zhì)反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都表明，密封容器的重量在燃燒前后都不變。 這是什么原因呢?拉瓦錫的大腦開始了緊張的思索。后來他終于得出結(jié)論：原來在沒有密封的燃燒當(dāng)中，空氣中有一種新的物質(zhì)元素參與了反應(yīng)，使得物質(zhì)燃燒前后重量不一。為此，他把這種氣體命名為酸素，也就是我們今天的氧氣。 于是機(jī)遇女神青睞的目光投向了拉瓦錫。他發(fā)現(xiàn)燃 最后，拉瓦錫推翻了流傳多年的燃素學(xué)說，指出：由于人工的或天然的操作不能無中生有地創(chuàng)造任何東西，所以每一次操作中，操作前后存在的物質(zhì)總量相等，且其要素的質(zhì)與量保持不變，只是發(fā)生更換和變形，這可以看成是公理。這番話

8、體現(xiàn)了物質(zhì)不滅定律的基本精神。拉瓦錫的思想超越了他的同時代人，因?yàn)樗粌H注意到了物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中性質(zhì)的變化，而且注意到了數(shù)量上的變化，從而使得化學(xué)科學(xué)割斷了與古代煉金術(shù)的最后一根紐帶，以一種嶄新的面目蓬勃發(fā)展起來。 最后，拉瓦錫推翻了流傳多年的燃素學(xué)說，指出 道爾頓 原子論阿伏加德羅 分子假說門捷列夫 元素周期律（1869） 道爾頓 原子論第三時期：20世紀(jì) 現(xiàn)代化學(xué)飛速發(fā)展，化學(xué)的理論、研究方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及應(yīng)用等方面都有了深刻的變化，并衍生出更多的分支和交叉學(xué)科。第三時期：20世紀(jì)二、20世紀(jì)的化學(xué)在推動人類進(jìn)步和科技發(fā)展 中起了核心的作用 1、 化學(xué)為人類的進(jìn)步提供了豐富物質(zhì)基礎(chǔ) 化學(xué)包

9、含兩類不同的工作：有些化學(xué)家在研究自然界并試圖了解它；同時另一些化學(xué)家則在創(chuàng)造自然界不存在的新物質(zhì)和尋找化學(xué)變化的新途徑 化學(xué)不但能夠大量制造各種自然界已有的物質(zhì)，而且能夠根據(jù)人類的需要創(chuàng)造出自然界本不存在的物質(zhì) 二、20世紀(jì)的化學(xué)在推動人類進(jìn)步和科技發(fā)展 1、 化學(xué)為人類2、基礎(chǔ)研究取得重大突破，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)展 放射性和鈾裂變的重大發(fā)現(xiàn)，打開了原子物理學(xué)的大門。 化學(xué)鍵和和現(xiàn)代量子化學(xué)理論的建立，使化學(xué)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算并重的新時代，使人們對分子的理性設(shè)計(jì)和剪裁成為可能。 化學(xué)動力學(xué)與分子動態(tài)學(xué)的研究，使人們能深入到原子、分子的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運(yùn)動，分子間相互作用和碰撞過程來研究化學(xué)反應(yīng)的速率與

10、機(jī)理2、基礎(chǔ)研究取得重大突破，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)展 放3、推動了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展， 促進(jìn)了學(xué)科的交 叉與滲透(1) 牽動其他學(xué)科向分子層次發(fā)展 生物學(xué)從描述性的科學(xué)發(fā)展成為20世紀(jì)末的前沿學(xué)科，在很大程度上是依靠化學(xué)所提供的理論、概念、方法，甚至試劑和材料 生物小分子(糖、血紅素、葉綠素、維生素)的化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究。 生物大分子（蛋白質(zhì)、酶）的分離提純技術(shù)及化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究 活性生物大分子的合成（維生素B12、胰島素）3、推動了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展， 促進(jìn)了學(xué)科的交(1) 牽動其他學(xué)VB12Woodward (1965年，Nobel獎）VB12Woodward (1965年，Nobel獎） (2) 化學(xué)帶動了

11、材料科學(xué)的發(fā)展三大合成高分子材料（人造纖維、人造橡膠、塑料）新型結(jié)構(gòu)材料（各種合金、特種陶瓷、納米材料）信息功能材料（液晶材料、電致發(fā)光材料、非線性光學(xué)材料、光電信息存儲材料、超導(dǎo)材料）生物工程材料 (2) 化學(xué)帶動了材料科學(xué)的發(fā)展三大合成 化學(xué)家不僅合成了各種材料的新分子，更重要的是創(chuàng)立了研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和形態(tài)的理論、方法和實(shí)驗(yàn)手段，認(rèn)識了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系和規(guī)律，為設(shè)計(jì)具有各種特殊功能的化學(xué)品提供了有效的方法和手段。 化學(xué)家不僅合成了各種材料的 (3) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法學(xué)推動其它學(xué)科在分子 層次上觀察和測定物質(zhì)的變化過程。 化學(xué)不斷研究和建立各種分析和檢測方法，檢測物質(zhì)的組成、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、

12、理化性質(zhì)的原理、方法和技術(shù)，推動了各個學(xué)科的發(fā)展。各種光譜、波譜、能譜技術(shù)各種化學(xué)、生物傳感器、微流技術(shù)電子掃描隧道顯微鏡 (3) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法學(xué)推動其它學(xué)科在分子4、 推動了化學(xué)及其相關(guān)工業(yè)的發(fā)展石油化工合成材料工業(yè)合成氨工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)能源工業(yè)信息產(chǎn)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)汽車工業(yè)冶金工業(yè)農(nóng)業(yè)4、 推動了化學(xué)及其相關(guān)工業(yè)的發(fā)展石油化工能源工業(yè) 化學(xué)是一門中心的、實(shí)用的、創(chuàng)造性的科學(xué)。 化學(xué)為總管物質(zhì)在分子層次上變化之學(xué)科，人類之衣、食、住、行無不仰給于化學(xué)所掌管之成百化學(xué)元素及其所組成之萬千化合物和無數(shù)制劑、材料。化學(xué)具有實(shí)驗(yàn)和理論并重之傳統(tǒng)，強(qiáng)于試驗(yàn)不言而喻，而其發(fā)展亦受惠于突出理論之思維，。在自然科

13、學(xué)中，化學(xué)和物理儼然為共管物質(zhì)及其運(yùn)動之核心科學(xué)，遂有自然科學(xué)之軸心之稱。 -唐有棋- 化學(xué)是一門中心的、實(shí)用的、創(chuàng)造性的科學(xué)。 三. 未來化學(xué)的的作用和地位1、 化學(xué)仍是解決食物短缺問題的主要學(xué)科之一 化學(xué)將從分子層次闡明和控制生物過程(如光合作用、動植物生長過程)的機(jī)理等方面，為研究開發(fā)高效安全肥料、飼料和肥料/飼料添加劑、農(nóng)藥、農(nóng)用材料（如生物可降解農(nóng)用薄膜）、環(huán)境友好的生物肥料、生物農(nóng)藥打下基礎(chǔ)。 利用化學(xué)或生物的方法增加動植物食品的防病有效成分，改進(jìn)食品儲存加工方法，以減少不安全因素，保持有益成分等，都是化學(xué)研究的重要內(nèi)容。三. 未來化學(xué)的的作用和地位1、 化學(xué)仍是解決食物短缺問題2

14、、化學(xué)在能源和資源的合理開發(fā)和高效安全利用中起關(guān)鍵作用 要研究高效潔凈的燃料轉(zhuǎn)化技術(shù)和控制低品位燃料的化學(xué)反應(yīng)，使之既能保護(hù)環(huán)境，又能降低能源的成本。 要開發(fā)新能源，滿足高效、潔凈、經(jīng)濟(jì)、安全的要求。（太陽能、化學(xué)電源、燃料電池、天然氣水合物） 礦產(chǎn)資源的再生利用。2、化學(xué)在能源和資源的合理開發(fā)和高效安全 要研3、化學(xué)繼續(xù)推動材料科學(xué)的發(fā)展 微電子材料和器件 超導(dǎo)材料 新型納米陶瓷 光纖通訊材料 聚合物結(jié)構(gòu)材料 醫(yī)用材料3、化學(xué)繼續(xù)推動材料科學(xué)的發(fā)展 微電子材料和器件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)

15、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4、 化學(xué)是提高人類生存質(zhì)量和生存安全的有環(huán)通過研究各種物質(zhì)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)藥基因藥物的研制 酶抑制劑的研究開發(fā)手性藥物的合成中醫(yī)藥的現(xiàn) 了解化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)的水平將對社會生產(chǎn)力的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高起著關(guān)鍵的作用，化學(xué)基礎(chǔ)知識也將成為充實(shí)新世紀(jì)公民基本素質(zhì)的重要內(nèi)容之一。 了解化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)的水平將 化學(xué)是最古老的科學(xué)之一,經(jīng)過下一代科學(xué)家的努力,它將仍是最新的科學(xué)之一

16、. R.Breslow 化學(xué)是最古老的科學(xué)之一,經(jīng)過下一代科學(xué)家的努 對于新世紀(jì)的大學(xué)生來說，其知識結(jié)構(gòu)應(yīng)包含專業(yè)知識、人文知識和一定的管理知識。而在專業(yè)知識中，必須有寬厚扎實(shí)的自然科學(xué)知識基礎(chǔ)，才能掌握和應(yīng)用好本專業(yè)的知識，才能在綜合素質(zhì)中表現(xiàn)出開拓性和創(chuàng)造性。 對于新世紀(jì)的大學(xué)生來說，其知識結(jié)構(gòu)應(yīng)包含專業(yè)化學(xué)變化的特征 (1) 化學(xué)變化是質(zhì)變 (2) 化學(xué)變化服從質(zhì)量守恒定律 (3) 化學(xué)變化伴隨著能量變化化學(xué)變化的特征 (1) 化學(xué)變化是質(zhì)變 (2) 化學(xué)變化化學(xué)的學(xué)科分類化學(xué)無機(jī)化學(xué)( Inorganic Chemistry )有機(jī)化學(xué)( Organic Chemistry )分析化學(xué)

17、 ( Analytic Chemistry)物理化學(xué) ( Physical Chemistry)高分子化學(xué) ( Polymer Chemistry )生物化學(xué)（biochemistry )放射化學(xué)與核化學(xué)( Nuclear Chemistry)化學(xué)的學(xué)科分類化無機(jī)化學(xué)( Inorganic Chemis化 學(xué)材料化學(xué)能源化學(xué)環(huán)境化學(xué)地質(zhì)化學(xué)天體化學(xué) 化學(xué)生物學(xué)化學(xué)信息學(xué)有機(jī)光電子學(xué)化 學(xué)材料化學(xué) 按研究目的不同 基礎(chǔ)化學(xué) 生命化學(xué) 材料化學(xué) 環(huán)境化學(xué) 國防化學(xué) 能源化學(xué) 化學(xué)工程和工業(yè)化學(xué)按研究目的不同 基礎(chǔ)化學(xué)基礎(chǔ)化學(xué) 本課程是立足于新的一門課程體系基礎(chǔ)之上，對原來無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)課程的基

18、本理論、基本知識進(jìn)行優(yōu)化組合、有機(jī)結(jié)合而成的一門課程。基礎(chǔ)化學(xué) 我們將學(xué)習(xí)無機(jī)及分析化學(xué)的一些基本原理，掌握四大平衡。掌握原子結(jié)構(gòu)及對元素性質(zhì)的影響，以及元素性質(zhì)的變化規(guī)律。掌握離子鍵理論、共價鍵理論、配合物的化學(xué)鍵理論對分子形成及其結(jié)構(gòu)的解釋。2 本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容 我們將學(xué)習(xí)無機(jī)及分析化學(xué)的一些基本原理，掌握四大平衡基礎(chǔ)化學(xué)課程的主要內(nèi)容物質(zhì)的變化 規(guī)律物質(zhì)的制備與性質(zhì)物質(zhì)的形態(tài)與結(jié)構(gòu)氣液固體原子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動力學(xué)酸堿平衡沉淀平衡氧化還原絡(luò)合平衡元素通論s,ds區(qū)元素p區(qū)元素d區(qū)元素f區(qū)元素基礎(chǔ)化學(xué)課程的主要內(nèi)容物質(zhì)的變化 規(guī)律物質(zhì)的制備與性質(zhì)物1. 學(xué)習(xí)中必須掌握重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。重點(diǎn)一定要學(xué)懂，領(lǐng)會貫通；對難點(diǎn)要作具體分析，有的難點(diǎn)也是重點(diǎn)，有的難點(diǎn)并非重點(diǎn)。由于本課程內(nèi)容多，課時緊，因此一定要做好預(yù)習(xí)，在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，聽好每一節(jié)課，根據(jù)各章的教學(xué)要求，抓住重點(diǎn)和主線進(jìn)行學(xué)習(xí)，并學(xué)會運(yùn)用這些理論去分析解決實(shí)際問題。學(xué) 習(xí) 方 法1. 學(xué)習(xí)中必須掌握重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。重點(diǎn)一