無機化學第1章-終結版

1《大學化學》歡迎大家共同學習主講人：崔艷麗

Email：cuiyl@Tel微信）玉泉校區(qū)教八-325房間

浙江大學化學系化學生物學與藥物研究所《工程化學基礎》（第二版）編著：陳林根等出版：高等教育出版社《無機化學》高教出版社（第五版）大連理工大學無機化學教研室編3課題PPT在公共信箱unichem2016@163.com

（文件中心）密碼：chem2016上半學期課程作業(yè)：交2次（第3周，第7周）

期末開卷考試占50％，課程作業(yè)和課堂練習占50％。開卷考試，允許帶手抄資料（手抄筆記）和參考書2-4本。計算器。杜絕其他電子產品。4課程討論題目名稱題目1：化學反應和材料保護（6.1-6.2,小論文：糖化學）1學時(12位同學）題目2：化學反應和材料保護（6.3-6.4，小論文：鞘糖脂化學）1學時（12位同學)題目3：古今論砷與生命(抗癌每人查1英文）1學時(12位同學）題目4：石墨烯的熱度（醫(yī)療能源）1學時（12位同學）題目5：表面等離子體諧振技術測試抗原抗體結合反應1學時(13位同學）每人在大的題目下寫小論文（2-3千字，近5年參考文獻，同組可討論）全班分5個組：組里每人都要查資料，匯總后，每人都要參加準備ppt；第六周開始每組講ppt，可選幾個同學講PPT，講的時候都要準備講稿，交本組講稿(1000字）。每人獨立寫論文（2-3千字，按老師模板），第七周上交電子版（參考文獻：至少最近5年中英資料各3篇，每個組內重復參考文獻不多于1篇。）。6第1章，緒論1、了解化學學科的地位和作用，明確學習本課程的要求。

2、了解物質層次及其運動理論，明確原子和分子等原子結合態(tài)單元是介觀粒子的概念。

3、理解系統(tǒng)和環(huán)境，聚集狀態(tài)和相等概念，明確敞開系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、孤立系統(tǒng)及相的劃分。

4、明確化學反應中的質量守恒和能量變化，掌握化學計量數(shù)的概念。

5、明確反應進度的概念，掌握物質的量的符號、單位及有關計算。學習要求71.化學研究的對象

化學是從原子和分子等原子結合態(tài)單元層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規(guī)律的科學，它涉及存在于自然界的物質（如礦物、空氣中的氣體、海洋里的水和鹽、動植物體內的化學成分）及人造物質。1.1，化學與科學技術構建和應用化學知識的基本方法化學知識的積累和構建感性認識理性認識現(xiàn)象反應物質性質結構化學知識的掌握和應用9

化學的主要任務是創(chuàng)造新物質，以滿足人類對物質的需求。（化學的創(chuàng)新性）表：新分子和新材料的飛速增長年份已知化合物的數(shù)目190055萬種1945110萬種，大約45年翻一倍197023.7萬種，大約25年翻一倍1975414.8萬種1980593萬種，大約10年翻一倍1985785萬種19901057.6萬種，大約10年翻一倍1999超過2000萬種2.化學的主要任務10化學在舊的自然界旁又建起了一個新的自然界。

——R.B.Woodward?？舅兀篊129H223N3O54(2680),64個不對稱中心,7個非末端雙鍵,異構體數(shù)目271個.1990年由Kishi領導的24位研究生和博士后經(jīng)歷8年努力完成了Palytoxin的全合成.11牛胰島素是一種51肽，它有兩條肽鏈：A鏈為21肽，其中含4個半胱氨酸殘基，B鏈為30肽，有2個半胱氨酸殘基，它們通過兩個二硫鍵“橋”連接起來：

我國科學工作者于1965年9月在世界上首次合成了生理活性和天然產品基本相同的結晶牛胰島素。

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任何自然科學的最終目標都是要為人類造福，使人類生活的更美好。(1)保證人類的生存，(2)提高人類的生活質量，(3)延長人類的壽命。（舉例：使糧棉油增產、改善生活、合成藥物）3.研究目的（化學的實用性）131918

FritzHaber(Germany,1868-1934)

Germany,Kaiser-Wilhelm-Institut(nowFritz-Haber-Institut)fürphysikalischeChemieundElectrochemie,Berlin-Dahlem,

"forthesynthesisofammoniafromitselements".1931

CarlBosch(Germany,1874-1940)

Germany,HeidelbergUniversityandI.G.andFriedrichBergius(Germany,1884-1949)

Germany,HeidelbergUniversityandI.G.

"inrecognitionoftheircontributionstotheinventionanddevelopmentofchemicalhighpressuremethods".HaberProcess----20世紀人類最重大的發(fā)明如果沒有Haber在1909年發(fā)明的用鋨作催化劑的高壓合成氨技術，世界糧食產量至少要減半，60多億人口有30億要餓死。14藥物的發(fā)明

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，世界人口的平均壽命已從20世紀初的45歲上升到2004年的73歲。

為什么人類壽命會如此顯著延長呢？

主要有兩方面的原因：

（1）醫(yī)療條件改善了，其中藥物的使用是很關鍵的因素；（2）人類生活質量提高了，包括營養(yǎng)狀況、生活和工作環(huán)境的改善等。

這兩方面的原因都與合成化學緊密相關。

15從染料到磺胺藥

1904年，德國化學家PaulEhrlich(1908年獲諾貝爾獎)發(fā)現(xiàn)，用來給細菌染色以便做顯微鏡檢查的某些染料能夠殺死細菌。1932年德國病理學家G.Domagk在對許多染料進行篩選試驗之后，發(fā)現(xiàn)百浪多息對治療小鼠細菌感染有一定效果。

百浪多息

磺胺類藥物的發(fā)明，曾使死亡率很高的細菌性疾病如肺炎、腦膜炎等得到了有效控制，為人類的健康做出了重要貢獻。

16從天然產物中尋找新藥物：

蒿甲醚于1994年開發(fā)上市，1995年被WHO列入國際藥典，這是我國第一個被國際公認的創(chuàng)新藥物。

17紫杉醇是20世紀70年代從紫杉樹皮中提取出來的結構比較復雜的天然抗癌藥物，現(xiàn)已廣泛用于治療卵巢癌和乳腺癌。紫杉醇的天然來源（即從紫杉樹皮中提?。O為有限。化學家雖然已經(jīng)成功地進行了紫杉醇的全合成，但從經(jīng)濟角度估計成本過高，實用上難以代替天然來源。然而，利用植物組織培養(yǎng)制備其結構類似的成分，再經(jīng)過簡單的半合成將其轉化為紫杉醇，是需要化學家繼續(xù)探索的一項課題。

18紫金港校區(qū)的風雨操場的屋頂由聚四氟乙烯制成19X-粉末衍射儀

液相色譜儀

氣相色譜儀

浙江大學化學實驗中心公共儀器平臺實驗室

元素自動分析儀

氣相色譜-質譜儀

傅立葉變換紅外光譜儀

20粒度分布測定儀

微機熱天平熒光光譜、紫外光譜儀

核磁共振波譜儀原子吸收光譜儀浙江大學化學實驗中心公共儀器平臺實驗室

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化學的發(fā)展、興盛也離不開其它學科的發(fā)展和技術進步。元素周期律的發(fā)現(xiàn)，盧瑟福的原子結構模型以及薛定諤方程的建立等等，為化學的發(fā)展翻開了嶄新的一頁，計算機、微電子、激光等技術的進步為化學工作者探究物質奧秘、進行分子設計和合成提供了更有力的技術支持，化學也因此獲得了前所未有的發(fā)展。4.化學與其他學科之間的關系（中心學科）23六大分支學科（即化學的二級學科）：

(1)無機化學：主要研究無機物的組成、結構、性質和無機化學反應與過程；

(2)有機化學：主要研究碳氫化合物及其衍生物的化學，也有人稱之為“碳的化學”；

(3)高分子化學：主要研究高分子化合物的結構、性能與反應、合成方法、加工成型及應用的化學。

(4)分析化學：主要是測量和表征物質的組成和結構。

(5)物理化學：主要研究所有物質系統(tǒng)的化學行為的原理、規(guī)律和方法。

(6)結構化學：研究物質的原子和分子等結合態(tài)單元結構和性質的關系及其應用。5.化學的學科體系242526

與其它學科之間的交叉與滲透萌發(fā)出許多新的學科，例如：6.由化學萌發(fā)出的新興學科交叉學科材料化學環(huán)境化學生物化學分子生物學27新興學科化學生物學超分子化學綠色化學組合化學微分析化學28

化學不僅是重要的基礎學科之一，它在物理、生物、環(huán)境、天文宇宙、地質地理、材料等學科發(fā)展中起著中心環(huán)節(jié)的作用。它與我們的日常生活以及社會活動息息相關。7.化學是重要的基礎學科之一291.2，教學對象和目的①化學研究類，②化學品生產類，③非化學研究非化學品生產類。1.本課程是現(xiàn)實需要的產物大學本科化學教學的分類30

專門為上述工程類學生設計和開設。它以化學原理為經(jīng)線，以化學在材料、信息、能源、環(huán)境、生命諸領域中的應用為緯線編織而成。2.本課程特點31使學生理解以下三個方面內容：①物質的組成無論多么復雜，它們最終都是由原子組成的；②原子是運動的、相互作用著的；電子的運動與光子有關。③物質的性質與物質的結構有關，化學變化時能量與質量緊密聯(lián)系，不可分割，能量是物質存在的又一種表現(xiàn)形式。3.學習的目的32

其次，通過學習，加深對辨證唯物主義思想的理解，確立具體情況具體分析的觀點，破除形形色色的迷信觀念。

第三，通過學習，要求學生在碰到相關的化學問題時有較好的理解能力，并能達到“簡單的問題自己解決，復雜的問題知道找誰解決”。331.3，教學中怎樣使用教材1.抓住關鍵，突出重點，透析基礎，與時俱進2.對化學原理教學不求深入展開，只求通俗易懂。3.對應用實例的教學不求多，只求精。4.一定要根據(jù)自己認識思維習慣，未來需要和現(xiàn)在短缺，抓住重點理解難點。341.4、一些基本概念一，物質的層次

物質是客觀實在，是運動的，運動是物質的基本屬性和存在形式。就物質的構造情況來看，其間可分為若干層次如微觀、宏觀和宇觀三個層次。35表1.1有關物質層次的一些情況層次典型尺寸/m過渡尺寸/m實例理論脹觀1040？3×1030

宇觀1021銀河系廣義相對論3×1011太陽系宏觀102籃球場牛頓力學3×10-10原子，分子微觀10–17基本粒子量子力學3×10-27渺觀10–36超弦（？錢學森3637二.系統(tǒng)和環(huán)境研究對象就稱為系統(tǒng)。根據(jù)研究的需要而定，不同的方法和不同的角度對系統(tǒng)劃分也不同。例如西醫(yī)中醫(yī)：14個經(jīng)絡361個穴位系統(tǒng)以外與之直接聯(lián)系的部分，稱為環(huán)境。38有物質和能量交換開放系統(tǒng)只有能量交換封閉系統(tǒng)無物質和能量交換隔離系統(tǒng)三種熱力學系統(tǒng)系統(tǒng)可分為下述三類：39AgFeN2,H2NH3銀片低熔合金鐵片爐膛支架系統(tǒng)1：燒結爐2NH3(g)N2(g)+3H2(g)絕熱層系統(tǒng)2：40三，聚集狀態(tài)和相

物質在一定的溫度和壓力條件下所處的相對穩(wěn)定的狀態(tài)，稱物質的聚集狀態(tài)，簡稱物態(tài)。固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和等離子態(tài)。

相：系統(tǒng)中任何化學組成均勻，物理和化學性質都相同的，且可用機械方法分離出來的部分。相與相之間存在明顯的界面。石墨、金剛石、C60Alfa-Fe體心立方結構γ-Fe面心立方結構等離子態(tài)等離子態(tài)是由等量的帶負電的電子和帶正電的離子組成，我們通常稱處于等離子態(tài)的物質為等離子體。等離子體在宇宙中廣泛存在。用人工方式也可以產生等離子體，如霓虹燈放電、原子核聚變、紫外線和X射線照射氣體，都可以產生等離子體。等離子體在工業(yè)、農業(yè)和軍事上都有廣泛的用途，如利用等離子弧進行切割、焊接、噴涂、利用等離子體制造各種新穎的光源和顯示器等。如果利用這種顯示器制造電視，那么電視機可以像畫一樣掛在墻上。用等離子體技術處理高分子材料，包括塑料和紡織物，既能改變材料的表面性質，又能保留原材料的優(yōu)異性能，而且無污染。在軍事上可以利用等離子體來規(guī)避探測系統(tǒng)，用于飛機等武器裝備的隱形。42插短片：1，相實驗解說水乙醇氯化鈉四氯化碳硝酸銀碘化鉀試劑加入次序44四，質量守恒和能量變化一般的化學反應方程式：aA+bB＝

yY+zZ或0=–aA–bB+yY+Zz常用化學反應計量方程表示化學反應中質量守恒關系，通式：式中∑為加和號，νB

為相應指定物化學式B的計量數(shù)，B為相應指定物的化學式，46反應通式表述了化學反應的兩個特征：(1)質量守恒(2)能量變化：化學變化是反應物化學鍵破壞和生成物化學鍵形成的過程。破壞化學鍵需要吸收能量，形成化