北京大學普通化學（課堂PPT）

1、授課人：張俊龍授課人：張俊龍授課人：王炳武授課人：王炳武生物體內(nèi)的元素生物體內(nèi)的元素 60種種 常量元素：常量元素：C, H, O, N , P, S, K, Na, Ca, Mg, Cl, etc. 微量元素：微量元素：Mo, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, V, Cr, I, F, etc. 有害元素：有害元素：Cd, Hg, Pb, Be, Ga, As, In, Sn, Tl, etc.RaFrRnAtPoBiPbTlHgAuPtIrOsReWTaHfLaBaCsXeISbSbSnInCdAgPdRhRuTcMoNbZrYSrRbKrBrSeAsGeGaZnCuNiCoFeMn

2、CrVTiScCaKArClSPSiAlMgNaNeFONCBBeLiHeH 糖類糖類（糖、糖蛋白、糖脂）（糖、糖蛋白、糖脂） Cn(H2O)m ，生命活動的能源和碳源生命活動的能源和碳源 激素、酶、凝血因子、抗體的組成成分；信號傳導，分子識別激素、酶、凝血因子、抗體的組成成分；信號傳導，分子識別 脂類脂類（油脂、類脂（油脂、類脂-磷脂、糖脂、臘、甾醇類磷脂、糖脂、臘、甾醇類） 提供能量、構(gòu)成生物膜，等提供能量、構(gòu)成生物膜，等 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)（氨基酸、多肽、蛋白、酶）（氨基酸、多肽、蛋白、酶） 一級結(jié)構(gòu)，一級結(jié)構(gòu)，eg.鐮刀形紅細胞貧血癥鐮刀形紅細胞貧血癥 構(gòu)象，構(gòu)象，eg.瘋牛病、老年癡呆癥瘋

3、牛病、老年癡呆癥(Alzheimers) 核酸核酸 ( 堿基、核苷酸、堿基、核苷酸、RNA、DNA) A、T、C、G、U；Watson-Crick模型模型(1953) 人類基因組圖譜人類基因組圖譜(2001) 3109 bp, 2.6-4萬個基因萬個基因 基因工程基因工程: 轉(zhuǎn)基因植物、動物；基因治療轉(zhuǎn)基因植物、動物；基因治療根瘤菌根瘤菌Electron transferUnknown function化學小分子轉(zhuǎn)化與生命科學化學小分子轉(zhuǎn)化與生命科學生命體內(nèi)分子的化學反應生命體內(nèi)分子的化學反應化學影響生命進程化學影響生命進程 人類壽命的延長離不開化學的貢獻人類壽命的延長離不開化學的貢獻40歲歲

4、 70歲歲eg. 阿司匹林阿司匹林 （COX-2) 隨機篩選隨機篩選 組合化學組合化學在揭示生命的奧秘和疾病的防治中，在揭示生命的奧秘和疾病的防治中，化學必將發(fā)揮重大而獨特的作用！化學必將發(fā)揮重大而獨特的作用！ 名名 稱：稱：化學是什么化學是什么作作 者：周公度著者：周公度著出版單位：北京大學出版社出版單位：北京大學出版社出版時間：出版時間：2011-04-01名名 稱：稱：分子共和國分子共和國作作 者：馬玉國，于峰主編者：馬玉國，于峰主編出版單位：知識出版社出版單位：知識出版社出版時間：出版時間：2009-03-01 化學變化的三大特征化學變化的三大特征1) 化學變化是化學變化是質(zhì)變質(zhì)變 化

5、學變化是舊化學鍵破壞和新化學鍵化學變化是舊化學鍵破壞和新化學鍵形成的過程，其實質(zhì)是化學鍵的重新改組。形成的過程，其實質(zhì)是化學鍵的重新改組。2) 化學變化是定量的化學變化是定量的變化變化化學變化涉及原子核外電子的重化學變化涉及原子核外電子的重新組合，而原子核并不發(fā)生變化。因此在化學變化前后，參新組合，而原子核并不發(fā)生變化。因此在化學變化前后，參與反應的元素種類不會變化。由于原子核外電子的總數(shù)未變與反應的元素種類不會變化。由于原子核外電子的總數(shù)未變，所以化學變化前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變，即服從質(zhì)量守恒定，所以化學變化前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變，即服從質(zhì)量守恒定律，而且參與反應的各種物質(zhì)之間有確定的計量關(guān)系。

6、律，而且參與反應的各種物質(zhì)之間有確定的計量關(guān)系。3) 化學變化伴隨著化學變化伴隨著能量變化能量變化由于各種化學鍵的鍵能不同，由于各種化學鍵的鍵能不同，所以當化學鍵發(fā)生改組時，必然伴隨著能量的變化，伴隨著所以當化學鍵發(fā)生改組時，必然伴隨著能量的變化，伴隨著體系與環(huán)境的能量交換。體系與環(huán)境的能量交換。Chemistry= “Chem”- “is”- “try”?!索爾維會議致力于研究物理學和化學中突出的前沿問題索爾維會議致力于研究物理學和化學中突出的前沿問題鮑林鮑林, Linus Pauling 1901-1994, 美國美國？與生物學的融合？與生物學的融合？ 價鍵理論價鍵理論 (VB理論，電子配

7、對理論理論，電子配對理論)： 1927年德國物理學家海特勒年德國物理學家海特勒(W. Heitler, 1904-1981)和倫敦和倫敦(F. W. London, 1900-1954)首先把量子力學應用到分子結(jié)構(gòu)中，建立和求解了氫首先把量子力學應用到分子結(jié)構(gòu)中，建立和求解了氫分子的薛定諤方程，揭示了氫分子中每個原子共用一對電子形成化學鍵分子的薛定諤方程，揭示了氫分子中每個原子共用一對電子形成化學鍵的本質(zhì)，指出只有自旋相反的未成對電子才能形成共價鍵。的本質(zhì)，指出只有自旋相反的未成對電子才能形成共價鍵。 1930年，美國化學家鮑林年，美國化學家鮑林(L. Pauling, 1901-1994)和

8、德國物理學家斯萊和德國物理學家斯萊特特(J. C. Slater, 1900-1976)把海特勒和倫敦的電子對成鍵理論推廣到多種把海特勒和倫敦的電子對成鍵理論推廣到多種單質(zhì)和化合物中，從而形成了單質(zhì)和化合物中，從而形成了現(xiàn)代價鍵理論現(xiàn)代價鍵理論(VB理論，亦稱理論，亦稱HLSP理論理論)。該理論闡明了共價鍵的方向性和飽和性，指出了由于原子軌道重疊方式該理論闡明了共價鍵的方向性和飽和性，指出了由于原子軌道重疊方式不同而形成的不同而形成的 鍵和鍵和 鍵這兩種基本共價鍵類型。鍵這兩種基本共價鍵類型。1931年，為解釋甲烷分年，為解釋甲烷分子的空間構(gòu)型，鮑林和斯萊特又根據(jù)波函數(shù)疊加原理，提出了子的空間

9、構(gòu)型，鮑林和斯萊特又根據(jù)波函數(shù)疊加原理，提出了雜化軌道雜化軌道理論理論。作為價鍵理論的重要補充，較滿意地解釋了共價多原子分子的空。作為價鍵理論的重要補充，較滿意地解釋了共價多原子分子的空間構(gòu)型。間構(gòu)型。1931-1933年，為了合理處理用路易斯結(jié)構(gòu)難以描述的分子，鮑年，為了合理處理用路易斯結(jié)構(gòu)難以描述的分子，鮑林又提出了林又提出了共振概念共振概念。 價鍵理論將量子力學的原理和化學的直觀經(jīng)驗緊密結(jié)合，在經(jīng)典化價鍵理論將量子力學的原理和化學的直觀經(jīng)驗緊密結(jié)合，在經(jīng)典化學中引入了量子力學理論和一系列的新概念，如雜化、共振、學中引入了量子力學理論和一系列的新概念，如雜化、共振、 鍵、鍵、鍵鍵、電負性、

10、電子配對等，對當時化學鍵理論的發(fā)展起了重要作用。、電負性、電子配對等，對當時化學鍵理論的發(fā)展起了重要作用。 晶體場理論：晶體場理論： 1929年，物理學家貝特年，物理學家貝特(H. Bethe, 1906-2005, 1967年諾貝爾物理年諾貝爾物理獎）和范弗雷克（獎）和范弗雷克（J. H. van Vleck, 1899-1980, 1977年諾貝爾物理獎年諾貝爾物理獎)提出提出晶體場理論晶體場理論，用于解釋，用于解釋配合物配合物中過渡金屬離子在晶體場中的能中過渡金屬離子在晶體場中的能級分裂。該理論認為配合物的中心離子與周圍配位體的相互作用和級分裂。該理論認為配合物的中心離子與周圍配位體的相互作用和離子晶體中正負離子間的作用一樣，是純粹的靜電作用。晶體場理離子晶體中正負離子間的作用一樣，是純粹的靜電作用。晶體場理論在說明配合物磁性和顏色等方面，優(yōu)于價鍵理論。但由于只從靜論在說明配合物磁性和顏色等方面，優(yōu)于價鍵理論。但由于只從靜電