無(wú)機(jī)化學(xué)第1章-終結(jié)版

1《大學(xué)化學(xué)》歡迎大家共同學(xué)習(xí)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(xué)化學(xué)系化學(xué)生物學(xué)與藥物研究所《工程化學(xué)基礎(chǔ)》（第二版）編著：陳林根等出版：高等教育出版社《無(wú)機(jī)化學(xué)》高教出版社（第五版）大連理工大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)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(xué)期課程作業(yè)：交2次（第3周，第7周）

期末開(kāi)卷考試占50％，課程作業(yè)和課堂練習(xí)占50％。開(kāi)卷考試，允許帶手抄資料（手抄筆記）和參考書(shū)2-4本。計(jì)算器。杜絕其他電子產(chǎn)品。4課程討論題目名稱(chēng)題目1：化學(xué)反應(yīng)和材料保護(hù)（6.1-6.2,小論文：糖化學(xué)）1學(xué)時(shí)(12位同學(xué)）題目2：化學(xué)反應(yīng)和材料保護(hù)（6.3-6.4，小論文：鞘糖脂化學(xué)）1學(xué)時(shí)（12位同學(xué))題目3：古今論砷與生命(抗癌每人查1英文）1學(xué)時(shí)(12位同學(xué)）題目4：石墨烯的熱度（醫(yī)療能源）1學(xué)時(shí)（12位同學(xué)）題目5：表面等離子體諧振技術(shù)測(cè)試抗原抗體結(jié)合反應(yīng)1學(xué)時(shí)(13位同學(xué)）每人在大的題目下寫(xiě)小論文（2-3千字，近5年參考文獻(xiàn)，同組可討論）全班分5個(gè)組：組里每人都要查資料，匯總后，每人都要參加準(zhǔn)備ppt；第六周開(kāi)始每組講ppt，可選幾個(gè)同學(xué)講PPT，講的時(shí)候都要準(zhǔn)備講稿，交本組講稿(1000字）。每人獨(dú)立寫(xiě)論文（2-3千字，按老師模板），第七周上交電子版（參考文獻(xiàn)：至少最近5年中英資料各3篇，每個(gè)組內(nèi)重復(fù)參考文獻(xiàn)不多于1篇。）。6第1章，緒論1、了解化學(xué)學(xué)科的地位和作用，明確學(xué)習(xí)本課程的要求。

2、了解物質(zhì)層次及其運(yùn)動(dòng)理論，明確原子和分子等原子結(jié)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(kāi)系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、孤立系統(tǒng)及相的劃分。

4、明確化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒和能量變化，掌握化學(xué)計(jì)量數(shù)的概念。

5、明確反應(yīng)進(jìn)度的概念，掌握物質(zhì)的量的符號(hào)、單位及有關(guān)計(jì)算。學(xué)習(xí)要求71.化學(xué)研究的對(duì)象

化學(xué)是從原子和分子等原子結(jié)合態(tài)單元層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)，它涉及存在于自然界的物質(zhì)（如礦物、空氣中的氣體、海洋里的水和鹽、動(dòng)植物體內(nèi)的化學(xué)成分）及人造物質(zhì)。1.1，化學(xué)與科學(xué)技術(shù)構(gòu)建和應(yīng)用化學(xué)知識(shí)的基本方法化學(xué)知識(shí)的積累和構(gòu)建感性認(rèn)識(shí)理性認(rèn)識(shí)現(xiàn)象反應(yīng)物質(zhì)性質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)的掌握和應(yīng)用9

化學(xué)的主要任務(wù)是創(chuàng)造新物質(zhì)，以滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)物質(zhì)的需求。（化學(xué)的創(chuàng)新性）表：新分子和新材料的飛速增長(zhǎng)年份已知化合物的數(shù)目190055萬(wàn)種1945110萬(wàn)種，大約45年翻一倍197023.7萬(wàn)種，大約25年翻一倍1975414.8萬(wàn)種1980593萬(wàn)種，大約10年翻一倍1985785萬(wàn)種19901057.6萬(wàn)種，大約10年翻一倍1999超過(guò)2000萬(wàn)種2.化學(xué)的主要任務(wù)10化學(xué)在舊的自然界旁又建起了一個(gè)新的自然界。

——R.B.Woodward?？舅兀篊129H223N3O54(2680),64個(gè)不對(duì)稱(chēng)中心,7個(gè)非末端雙鍵,異構(gòu)體數(shù)目271個(gè).1990年由Kishi領(lǐng)導(dǎo)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(gè)半胱氨酸殘基，B鏈為30肽，有2個(gè)半胱氨酸殘基，它們通過(guò)兩個(gè)二硫鍵“橋”連接起來(lái)：

我國(guó)科學(xué)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(chǎn)品基本相同的結(jié)晶牛胰島素。

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任何自然科學(xué)的最終目標(biāo)都是要為人類(lèi)造福，使人類(lèi)生活的更美好。(1)保證人類(lèi)的生存，(2)提高人類(lèi)的生活質(zhì)量，(3)延長(zhǎng)人類(lèi)的壽命。（舉例：使糧棉油增產(chǎn)、改善生活、合成藥物）3.研究目的（化學(xué)的實(shí)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(jì)人類(lèi)最重大的發(fā)明如果沒(méi)有Haber在1909年發(fā)明的用鋨作催化劑的高壓合成氨技術(shù)，世界糧食產(chǎn)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(jì)，世界人口的平均壽命已從20世紀(jì)初的45歲上升到2004年的73歲。

為什么人類(lèi)壽命會(huì)如此顯著延長(zhǎng)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(guān)鍵的因素；（2）人類(lèi)生活質(zhì)量提高了，包括營(yíng)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(xué)緊密相關(guān)。

15從染料到磺胺藥

1904年，德國(guó)化學(xué)家PaulEhrlich(1908年獲諾貝爾獎(jiǎng))發(fā)現(xiàn)，用來(lái)給細(xì)菌染色以便做顯微鏡檢查的某些染料能夠殺死細(xì)菌。1932年德國(guó)病理學(xué)家G.Domagk在對(duì)許多染料進(jìn)行篩選試驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)百浪多息對(duì)治療小鼠細(xì)菌感染有一定效果。

百浪多息

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

16從天然產(chǎn)物中尋找新藥物：

蒿甲醚于1994年開(kāi)發(fā)上市，1995年被WHO列入國(guó)際藥典，這是我國(guó)第一個(gè)被國(guó)際公認(rèn)的創(chuàng)新藥物。

17紫杉醇是20世紀(jì)70年代從紫杉樹(shù)皮中提取出來(lái)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)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(lái)源（即從紫杉樹(shù)皮中提?。O為有限?；瘜W(xué)家雖然已經(jīng)成功地進(jìn)行了紫杉醇的全合成，但從經(jīng)濟(jì)角度估計(jì)成本過(guò)高，實(shí)用上難以代替天然來(lái)源。然而，利用植物組織培養(yǎng)制備其結(jié)構(gòu)類(lèi)似的成分，再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的半合成將其轉(zhuǎn)化為紫杉醇，是需要化學(xué)家繼續(xù)探索的一項(xiàng)課題。

18紫金港校區(qū)的風(fēng)雨操場(chǎng)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(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心公共儀器平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室

元素自動(dòng)分析儀

氣相色譜-質(zhì)譜儀

傅立葉變換紅外光譜儀

20粒度分布測(cè)定儀

微機(jī)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(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心公共儀器平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室

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化學(xué)的發(fā)展、興盛也離不開(kāi)其它學(xué)科的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。元素周期律的發(fā)現(xiàn)，盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型以及薛定諤方程的建立等等，為化學(xué)的發(fā)展翻開(kāi)了嶄新的一頁(yè)，計(jì)算機(jī)、微電子、激光等技術(shù)的進(jìn)步為化學(xué)工作者探究物質(zhì)奧秘、進(jìn)行分子設(shè)計(jì)和合成提供了更有力的技術(shù)支持，化學(xué)也因此獲得了前所未有的發(fā)展。4.化學(xué)與其他學(xué)科之間的關(guān)系（中心學(xué)科）23六大分支學(xué)科（即化學(xué)的二級(jí)學(xué)科）：

(1)無(wú)機(jī)化學(xué)：主要研究無(wú)機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)與過(guò)程；

(2)有機(jī)化學(xué)：主要研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)，也有人稱(chēng)之為“碳的化學(xué)”；

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

(4)分析化學(xué)：主要是測(cè)量和表征物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。

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

(6)結(jié)構(gòu)化學(xué)：研究物質(zhì)的原子和分子等結(jié)合態(tài)單元結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系及其應(yīng)用。5.化學(xué)的學(xué)科體系242526

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

化學(xué)不僅是重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一，它在物理、生物、環(huán)境、天文宇宙、地質(zhì)地理、材料等學(xué)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(huì)活動(dòng)息息相關(guān)。7.化學(xué)是重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一291.2，教學(xué)對(duì)象和目的①化學(xué)研究類(lèi)，②化學(xué)品生產(chǎn)類(lèi)，③非化學(xué)研究非化學(xué)品生產(chǎn)類(lèi)。1.本課程是現(xiàn)實(shí)需要的產(chǎn)物大學(xué)本科化學(xué)教學(xué)的分類(lèi)30

專(zhuān)門(mén)為上述工程類(lèi)學(xué)生設(shè)計(jì)和開(kāi)設(shè)。它以化學(xué)原理為經(jīng)線，以化學(xué)在材料、信息、能源、環(huán)境、生命諸領(lǐng)域中的應(yīng)用為緯線編織而成。2.本課程特點(diǎn)31使學(xué)生理解以下三個(gè)方面內(nèi)容：①物質(zhì)的組成無(wú)論多么復(fù)雜，它們最終都是由原子組成的；②原子是運(yùn)動(dòng)的、相互作用著的；電子的運(yùn)動(dòng)與光子有關(guān)。③物質(zhì)的性質(zhì)與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，化學(xué)變化時(shí)能量與質(zhì)量緊密聯(lián)系，不可分割，能量是物質(zhì)存在的又一種表現(xiàn)形式。3.學(xué)習(xí)的目的32

其次，通過(guò)學(xué)習(xí)，加深對(duì)辨證唯物主義思想的理解，確立具體情況具體分析的觀點(diǎn)，破除形形色色的迷信觀念。

第三，通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生在碰到相關(guān)的化學(xué)問(wèn)題時(shí)有較好的理解能力，并能達(dá)到“簡(jiǎn)單的問(wèn)題自己解決，復(fù)雜的問(wèn)題知道找誰(shuí)解決”。331.3，教學(xué)中怎樣使用教材1.抓住關(guān)鍵，突出重點(diǎn)，透析基礎(chǔ)，與時(shí)俱進(jìn)2.對(duì)化學(xué)原理教學(xué)不求深入展開(kāi)，只求通俗易懂。3.對(duì)應(yīng)用實(shí)例的教學(xué)不求多，只求精。4.一定要根據(jù)自己認(rèn)識(shí)思維習(xí)慣，未來(lái)需要和現(xiàn)在短缺，抓住重點(diǎn)理解難點(diǎn)。341.4、一些基本概念一，物質(zhì)的層次

物質(zhì)是客觀實(shí)在，是運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的基本屬性和存在形式。就物質(zhì)的構(gòu)造情況來(lái)看，其間可分為若干層次如微觀、宏觀和宇觀三個(gè)層次。35表1.1有關(guān)物質(zhì)層次的一些情況層次典型尺寸/m過(guò)渡尺寸/m實(shí)例理論脹觀1040？3×1030

宇觀1021銀河系廣義相對(duì)論3×1011太陽(yáng)系宏觀102籃球場(chǎng)牛頓力學(xué)3×10-10原子，分子微觀10–17基本粒子量子力學(xué)3×10-27渺觀10–36超弦（？錢(qián)學(xué)森3637二.系統(tǒng)和環(huán)境研究對(duì)象就稱(chēng)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(duì)系統(tǒng)劃分也不同。例如西醫(yī)中醫(yī)：14個(gè)經(jīng)絡(luò)361個(gè)穴位系統(tǒng)以外與之直接聯(lián)系的部分，稱(chēng)為環(huán)境。38有物質(zhì)和能量交換開(kāi)放系統(tǒng)只有能量交換封閉系統(tǒng)無(wú)物質(zhì)和能量交換隔離系統(tǒng)三種熱力學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)可分為下述三類(lèi)：39AgFeN2,H2NH3銀片低熔合金鐵片爐膛支架系統(tǒng)1：燒結(jié)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(zhì)在一定的溫度和壓力條件下所處的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，稱(chēng)物質(zhì)的聚集狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)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(xué)組成均勻，物理和化學(xué)性質(zhì)都相同的，且可用機(jī)械方法分離出來(lái)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(jié)構(gòu)γ-Fe面心立方結(jié)構(gòu)等離子態(tài)等離子態(tài)是由等量的帶負(fù)電的電子和帶正電的離子組成，我們通常稱(chēng)處于等離子態(tài)的物質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)生等離子體。等離子體在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和軍事上都有廣泛的用途，如利用等離子弧進(jìn)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(jī)可以像畫(huà)一樣掛在墻上。用等離子體技術(shù)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(zhì)，又能保留原材料的優(yōu)異性能，而且無(wú)污染。在軍事上可以利用等離子體來(lái)規(guī)避探測(cè)系統(tǒng)，用于飛機(jī)等武器裝備的隱形。42插短片：1，相實(shí)驗(yàn)解說(shuō)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(zhì)量守恒和能量變化一般的化學(xué)反應(yīng)方程式：aA+bB＝

yY+zZ或0=–aA–bB+yY+Zz常用化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程表示化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒關(guān)系，通式：式中∑為加和號(hào)，νB

為相應(yīng)指定物化學(xué)式B的計(jì)量數(shù)，B為相應(yīng)指定物的化學(xué)式，46反應(yīng)通式表述了化學(xué)反應(yīng)的兩個(gè)特征：(1)質(zhì)量守恒(2)能量變化：化學(xué)變化是反應(yīng)物化學(xué)鍵破壞和生成物化學(xué)鍵形成的過(guò)程。破壞化學(xué)鍵需要吸收能量，形成化