世纪化学发展轨迹初探

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1、对于20世纪化学发展的思考华东师范大学化学系高剑南对于20世纪化学发展的思考一、现代化学发展的态势与特点二、化学研究重心的转移与研究层次的突破三、化学研究价值的不断提升2华东师范大学高剑南一、现代化学发展的态势与特点1.现代化学发展的态势2.现代化学发展的特点3华东师范大学高剑南1.现代化学发展的态势近代化学脱胎于炼金术和早期化学，萌芽于17世纪中下叶，真正建立和发展则在18世纪和19世纪。近代化学发展较为缓慢曲折。4华东师范大学高剑南1.现代化学发展的态势20世纪现代化学取得了辉煌的成就。作为化学发展的理论基础原子-分子论，在化学发展进程中不断丰富、深化和扩展，但并无发生颠复性的变

2、化。平稳发展5华东师范大学高剑南1.现代化学发展的态势快速a.随着化学内部以及化学与其他科学的交叉与渗透，其研究范围越来越宽，已发展成九个分支学科。6华东师范大学高剑南b.新分子和新材料的飞速发展,化合物的数目呈指数增长。1900年55万种1945年110万种(45年增加一倍)1970年236.7万种(25年约增加一倍)1980年593万种(10年约增加一倍)1990年1057.6万种(10年约增加一倍)2000年2650万种(10年增加一倍半)1.现代化学发展的态势7华东师范大学高剑南1.现代化学发展的态势c.分析手段仪器化、分析对象复杂化。从组成到形态分析；从总体到微区分析(空间

3、分辨率0.1nm)；从整体到表面及逐层分析；从宏观组分到微观结构分析(样品质量小于100μg也能给出确切的结构信息)；从静态到快速反应跟踪(现场)分析；从破坏试样到无损分析从离线到在线分析。8华东师范大学高剑南2.现代化学发展的特点(1)从宏观研究到微观研究，直至意识到微观研究与宏观研究相结合。(2)从静态研究到动态研究，直至意识到静态研究与动态研究相结合。(3)由复杂到简单，再由简单到复杂的研究方式的转变。9华东师范大学高剑南(1)从宏观研究到微观研究，直至意识到微观研究与宏观研究相结合分子层次的研究既要向更小的层次原子、分子推进，又要向分子以上层次，直至宏观拓展。还应使微观研究与

4、宏观研究相结合。10华东师范大学高剑南(2)从静态研究到动态研究，直至意识到静态研究与动态研究相结合化学既要从分子层次解释静态结构和行为的关系，更要解释有关过程中发生的动态的化学变化。11华东师范大学高剑南(3)由复杂到简单，再由简单到复杂的研究方式的转变从复杂系统的简化，到逐步回归复杂系统。12华东师范大学高剑南二、化学研究重心的转移与研究层次的突破1.研究重心由原子移向分子2.向分子以上层次突破13华东师范大学高剑南1.研究重心由原子移向分子19世纪：主要在原子层次上认识和研究化学。恩格斯说过“在19世纪对于化学家是原子的世纪。”14华东师范大学高剑南1.研究重心由原子移向分子

5、20世纪化学研究的重心移到分子，成为分子科学。15华东师范大学高剑南1.研究重心由原子移向分子(1)认识分子——研究分子的组成、结构、结构与性质的关系(2)调控分子——研究分子的化学反应的规律(3)创造分子——用合成手段创造物质16华东师范大学高剑南(1)认识分子——研究分子的组成、结构、结构与性质的关系雌酮激素和雄酮激素：两种性激素结构的共同特点：有四个环(3个六元环和1个五元环)三个侧链(2个角甲基与1个OH基)—甾族17华东师范大学高剑南(1)认识分子——研究分子的组成、结构、结构与性质的关系区别:雌酮激素A环是芳环，是个酚；雄酮激素A环饱和，是个醇，另外,多一个角甲基。组成与

6、结构上的微小差别导致性的极大差异。18华东师范大学高剑南(1)认识分子——研究分子的组成、结构、结构与性质的关系“反应停”中有两种组成相同，但构型不同的对映异构体，互为左右手，因而性能不同。“反应停”的有效成分为镇静剂,它有很好的镇定功能，不会致畸变，但另一种构型无镇静作用，且有强烈的致畸作用。19华东师范大学高剑南(1)认识分子——研究分子的组成、结构、结构与性质的关系结构决定性质。认识分子首先认识分子的组成与结构。20华东师范大学高剑南(1)认识分子——研究分子的组成、结构、结构与性质的关系a.研究分子结构化学结构——化学键的本质几何结构——键长、键角、二面角对称性b.测定分子结

7、构从用化学方法推测结构到用物理方法直接测定21华东师范大学高剑南b.测定分子结构化学方法：根据物质的性质与反应(如氧化、降价产物)推断化合物的结构，然后通过用简单化合物合成被测化合物加以验证。如胆固醇结构的测定。22华东师范大学高剑南胆固醇结构23华东师范大学高剑南b.测定分子结构物理方法：质谱法、光谱法、波谱法、衍射法、能谱法、扫描隧道显微镜等。24华东师范大学高剑南b.测定分子结构MS:分子被打成碎片，测定分子碎片的精确质量,确定碎片的组成，并进一步推