無機化學(xué)省名師優(yōu)質(zhì)課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

無機化學(xué)緒論第1頁教學(xué)目標１、了解化學(xué)及無機化學(xué)研究對象２、了解化學(xué)及無機化學(xué)發(fā)展史３、了解無機化學(xué)前景4、了解大學(xué)學(xué)習(xí)方法第2頁內(nèi)容121世紀化學(xué)定義2化學(xué)與人類社會發(fā)展關(guān)系3無機化學(xué)研究對象、發(fā)展和前景4無機化學(xué)課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法第3頁化學(xué)是研究物質(zhì)化學(xué)改變科學(xué)化學(xué)研究物質(zhì)實物如書桌、鐵、木材、水、空氣等。場如電場、磁場、光、聲音?；瘜W(xué)研究物質(zhì)普通是指實物詳細地說物質(zhì)包含實物和場第4頁化學(xué)改變（反應(yīng)）——有新物質(zhì)生成改變物理改變改變前后分子保持不變。如：物質(zhì)三態(tài)改變等?；瘜W(xué)改變分子中原子重新組合，但原子不發(fā)生改變。如：食物變質(zhì)、水電解制氫氣等。核改變原子核發(fā)生改變。如：原子彈爆炸等。第5頁化學(xué)是研究物質(zhì)化學(xué)改變科學(xué)詳細說：化學(xué)是在分子、原子或離子等層次上研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性能、改變規(guī)律及其應(yīng)用科學(xué)?；瘜W(xué)改變特征⑴

化學(xué)改變前后，全部元素原子核總數(shù)和核外電子數(shù)不變——質(zhì)量守恒。⑵在改變中，分子組成發(fā)生改變——有新物質(zhì)生成。第6頁⑶化學(xué)改變伴伴隨能量改變，遵照“能量守恒定律”（熱力學(xué)第一定律），即反應(yīng)過程中體系和環(huán)境能量總和保持不變。

破壞氫氣分子和氧氣分子中化學(xué)鍵需要從環(huán)境中吸收能量，而生成水分子形成新化學(xué)鍵則要向環(huán)境放出能量。第7頁北京大學(xué)徐光憲教授說：我專業(yè)是化學(xué)，從學(xué)化學(xué)、教化學(xué)到研究化學(xué)也有幾十年了，但現(xiàn)在我卻有點搞不清化學(xué)定義了?？茖W(xué)發(fā)展太快了，需要對本門科學(xué)重新定位。徐光憲院士第8頁121世紀化學(xué)定義19世紀，化學(xué)是原子科學(xué)。20世紀，化學(xué)是分子科學(xué)。21世紀，化學(xué)是研究泛分子科學(xué)。泛分子是泛指21世紀化學(xué)研究對象。第9頁CA上登錄化合物統(tǒng)計表1900年1945年1970年1980年1990年1999年CA上登錄化合物統(tǒng)計表5511023759310582340單位：萬種第10頁泛分子十個層次C2H5OH第11頁（1）原子層次：如堿金屬原子(Cs)Bose-Einstein凝聚態(tài)。Bose-Einstein凝聚態(tài)是物質(zhì)一個奇特狀態(tài)，處于這種狀態(tài)大量原子行為像單個原子一樣。要實現(xiàn)物質(zhì)該狀態(tài)需要首先到達極低溫度（在試驗室中到達了僅僅比絕對零度高０.５納開爾文），另首先還要求原子體系處于氣態(tài)。

第12頁（2）分子片（指組成份子碎片）層次：如（3）結(jié)構(gòu)單元層次：如高聚物單體，蛋白質(zhì)氨基酸（4）分子層次(研究分子層次問題）：如分子周期律，分子激發(fā)態(tài)（氯化氙）。第13頁（5）超分子（是二個或以上分子經(jīng)過分子間作用力結(jié)合起來物質(zhì)顆粒）層次：

如-環(huán)糊精分子（主體）與形成1:1超分子；能夠抑制愛滋病毒；環(huán)糊精分子（客體）插入晶體結(jié)構(gòu)層間組裝成超分子。第14頁（6）高分子層次:

如蜘蛛絲研究，美國杜邦企業(yè)經(jīng)過試驗室造蜘蛛絲研究，得到與蜘蛛絲相同生物纖維。這些生物纖維有許多可能用途，它既輕又堅固又有彈性，可能在飛機上得到應(yīng)用。

第15頁（7）生物分子層次:主要是指蛋白質(zhì)、核酸、高分子量碳氫化合物。生物分子間力非常小，假如每個人只能用1“飛?！绷?，拿起一根頭發(fā)，就要動用全世界60億人口。第16頁（8）納米分子和納米聚集體層次（100nm以下）：如碳納米管，納米金屬及其氧化物（納米MgO)顆粒，納米厚度膜（金剛石納米薄膜制成手術(shù)刀）。采取化學(xué)氣相沉積制備含有一定取向和樣式納米碳管第17頁（9）原子和分子宏觀聚集體層次：如固體，液體，氣體，等離子體（由大量正、負帶電粒子組成離子化氣體狀物質(zhì)），溶液，熔融體，表面等。

提問：在地球大氣上層是否存在等離子體？在太陽、恒星、閃電中是否存在等離子體，它占了整個宇宙多少？第18頁（10）復(fù)雜分子體系及其組裝體層次：如復(fù)合材料(鋁-硼纖維)，分子器件（分子導(dǎo)線，分子芯片），宏觀組裝器（鋰離子電池,燃料電池，太陽能電池）。

卟啉衍生物分子導(dǎo)線分子芯片分子開關(guān)分子馬達分子整流器分子導(dǎo)線分子天線第19頁2化學(xué)與人類社會發(fā)展關(guān)系2.1化學(xué)對人類創(chuàng)造物質(zhì)財富貢獻（衣、食、住、行、看、聽）化學(xué)研究熱點：能源，材料，環(huán)境，生命。第20頁2.2化學(xué)與能源關(guān)系石油儲量只能再供開采40年左右；煤儲量只能再供開采200年左右；新能源有各種多樣：包含核能、電源、太陽能、海洋能等，它們都和化學(xué)親密相關(guān)（比如：汽車乙醇汽油）。第21頁2.3化學(xué)與材料關(guān)系石器時代鐵器時代高分子時代物理學(xué)賦予物理特征化學(xué)材料工程學(xué)加工制造器件

第22頁

高分子結(jié)構(gòu)材料：含有質(zhì)量輕、強度大、耐腐蝕性等優(yōu)點，如聚對苯二甲酰對苯二胺比強度已高出鋼鐵，其強度-質(zhì)量比為鋼鐵6倍；第23頁光纖通訊材料當前主要用高透明度SiO2材料，可用化學(xué)氣相沉積法制備。近年來還有新光纖材料，如ZrF4、

LaF4、BaF2三元混合體氟玻璃，其性能優(yōu)于SiO2，光損失更小。第24頁微電子材料

高純硅：幾十萬個晶體管或其它部件都能夠光刻在2-3mm硅片上，光刻細度可小至100nm。第25頁半導(dǎo)體材料GaAs作為半導(dǎo)體材料芯片做成計算機后，其運算速度將高出千倍。第26頁2.4化學(xué)與環(huán)境關(guān)系綠色環(huán)境保護催化劑—納米TiO2納米TiO2利用自然光、常溫常壓即可催化分解病菌和污染物二氧化鈦納米微粒TEM第27頁納米TiO2涂料能有效降解室內(nèi)環(huán)境氨氣、甲醛、苯類化合物。納米TiO2有效地降解江河中有機污染物。在塑料中添加約1%納米TiO2，含有很好抗菌性能。

第28頁2.5化學(xué)與生命關(guān)系人體有25種微量元素，缺乏任何一個都會帶來疾?。ū热玮}，鐵）。第29頁1、無機化學(xué)2、有機化學(xué)3、物理化學(xué)4、分析化學(xué)5、高分子化學(xué)6、化學(xué)工程學(xué)等21世紀化學(xué)二級學(xué)科第30頁3無機化學(xué)研究對象、發(fā)展和前景

（1）研究對象：無機化學(xué)是研究除碳元素以外全部元素單質(zhì)及其化合物化學(xué)。

第31頁（2）無機化學(xué)發(fā)展無機化學(xué)（1869年門捷列夫提出元素周期律）：40年代—原子能工業(yè)50年代—半導(dǎo)體材料60年代—宇宙工業(yè)70年代—生命科學(xué)80年代—環(huán)境與能源90年代—信息科學(xué)

第32頁

無機化學(xué)(8個發(fā)展方向)

當代無機合成

配位化學(xué)

原子簇化學(xué)

超導(dǎo)材料

無機晶體材料

稀土化學(xué)

生物無機化學(xué)

核化學(xué)和放射化學(xué)第33頁（3）無機化學(xué)前景a.無機材料化學(xué)（固體無機化學(xué)）—研究固體無機物；b.金屬有機化學(xué)—研究含有-碳-金屬-鍵化合物；c.生物無機化學(xué)—研究金屬離子和生物配體形成化合物。第34頁a.固體無機化學(xué)太陽能電池發(fā)電原理第35頁生物材料:可替換人體中骨骼和牙齒納米陶瓷：可克服陶瓷脆性能室溫超導(dǎo)材料：可使電力以最高效率傳輸?shù)?6頁無機晶體材料鍺酸鉍（）晶體：當電子、射線進入鍺酸鉍時，它能發(fā)出藍綠色熒光，可作為高能粒子探測器。鍺酸鉍單晶第37頁b.金屬有機化學(xué)金屬有機化學(xué)在20世紀有機化學(xué)中是最活躍研究領(lǐng)域之一。1963－1975年中有七位金屬有機化學(xué)家取得諾貝爾化學(xué)獎。第38頁二茂鐵（)燃料催化劑：添加到固體燃料，液體燃料或氣體燃料中，能發(fā)揮消煙助燃效用，尤其是對燃燒時產(chǎn)生大量煙塵烴類，其效果更為顯著。第39頁c.生物無機化學(xué)含鉑配合物抑制癌細胞分裂有顯著療效?，F(xiàn)已證實順鉑及其一些類似物對子宮癌、肺癌有明顯療效。順-[PtCl2(NH3)2]抑癌機理第40頁４無機化學(xué)課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法內(nèi)容化學(xué)原理：（1）熱力學(xué)與四大平衡（化學(xué)平衡，離子平衡，氧化還原平衡，配位平衡）（宏觀）；（2）物質(zhì)結(jié)構(gòu)（原子結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，固體結(jié)構(gòu)，配合物結(jié)構(gòu)）（微觀）；（3）元素周期律（宏觀與微觀）。

元素化學(xué)：按周期表體系從s區(qū)，p區(qū)，d區(qū)，f區(qū)次序編排內(nèi)容。第41頁學(xué)習(xí)方法(1)重視做好無機化學(xué)試驗自然科學(xué)和技術(shù)是一門試驗科學(xué)，一切自然現(xiàn)象都是在憑試驗觀察到，所以試驗在自然科學(xué)中占有主要地位；從一開始就嚴格培養(yǎng)自己試驗操作訓(xùn)練，沒有良好操作訓(xùn)練，就無法得到正確試驗結(jié)果。第42頁(2)重視化學(xué)理論指導(dǎo)作用a.對科研作用

應(yīng)用研究結(jié)果—詳細項目標研究、開發(fā)和應(yīng)用

基礎(chǔ)理論