武汉大学 无机化学课件 第一章 绪论

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第一章 绪论l 化学研究的对象自然界的一切物质,大 至天体,星球,小至生物、原子,无论有 生命还是无生命的,都是由各种化学元 素组成的,不同的物质具有不同的组成 和结构,因而又不同的性质。化学是一 门在原子分子上研究物质的组成,结构, 性能,应用以及物质相互之间转化规律 的科学。 l 化学科学的迅速发展,表现为化学研究的 深度和广度不断扩大,化学知识的大量积 累,信息传播和处理技术的高度发展,物 资结构新的层次,新的研究领域不断被开 拓出来.在化学向纵深发展的同时 ,又向 横的方向扩展,在与其他自然科学学科相 互联系,相互渗透的基础上,形成了众多 的化学分支科学. l 1、 无机化学(Inorganic Chemistry)l 2、 分析化学(Analytical Chemistry) l 3、有机化学(Organic Chemistry) l 4、物理化学(Physical Chemistry)l 5、高分子化学(Polymers Chemistry)l 6、放射化学(Radiochemistry) l 1,无机化学是一门研究无机物质[一般指除了炭以 外的化学元素及化合物的组成、结构、性质变化、 制备及相关理论和应用的科学。 现代无机化学的 主要分支学科有元素化学(Elemental Chemistry)、配位化学(Coordination Chemistry)、同位素化学(Isotope Chemistry)、 无机固体化学(Inorganic Solid Chemistry)、无 机分离化学(Inorganic Separate Chemistry)、无 机合成化学Inorganic Synthesis Chemistry]、物理 分离化学(Physical Inorganic Chemistry)、生物 无机化学(Biorganic Chemistry)、金属有机 (OrganoMet. Chemistry)等。 l 2. 分析化学是研究物质化学组分和化学结构的方 法及其有关理论的一门学科,分析化学按其分析方 法分为化学分析和仪器分析;按其分析要求分为成 分分析,定量分析和结构分析;按其分析对象分为无 机分析和有机分析;按分析试样量多少,可分为常量 分析,半微量分析,微量分析和衡量分析。 l 分析化学的重要分支学科有:定性分析[Qualitative Analysis], 重量分析(Gravimetry)、电化学分析(Electrochenical Analysis)光谱分析(Spectroscopu Analusis)、波谱分析 ( Wa v e S p e c t r u m A n a l y s i s ) 、 质 谱 分 析 ( M a s s Spectroscopy Analusis)、热谱分析(Heat Spectrum Analysis)、色谱分析(Chromatography)光度分析 (Absorption Spectroscopu-Analusos)、放射分析 (Radiometry)、状态分析和物相分析 ( State Analysis And Phase Analysis)、化学计量学(Chemonetrics)等。 l 3、有机化学是碳化合物的化学或碳氢化合物 及其衍生物的化学,是有机物的结构性质、合成 及其有关理论的科学。有机化学的重要分支有 元素有机化学(Element Organic Chemistry)、 天然有机化学(Oranic Chemistry Of Natural Products)、有机固体化学(Organic Solid Chemistry)、有机合成化学(Organic Synthesis Chemistry)、有机光化学(Organic Photochemistry)、物理有机化学(Physical Organic Chemistry)、生物有机化学 (Biorganic Chemstry)、立体化学 (Stereochemistry)、理论有机化学 (Theoretical Organic Chemistry)和有机分析 化学(Ornagic Analytical Chemistry)。 l 4、物理化学由化学热力学、化学动力学和结构 化学(物质结构)三部分组成。化学热力学研究 化学反应中能量的转化以及化学反应的方向和限 度。化学动力学研究化学反应进行的速度以及化 学反应中的机理。而结构化学则是一量子力学为 基础研究原子、分子、晶体内部的结构以及物质 性质的关系。物理化学的重要分支学科有:化学热力 学(Chemical Thermodynamics)、化学动力学 (Chemistry Dynamics)、结构化学(Structural Chemistry)、量子化学(Quantum Chemistry)、胶体与界面化学(Colloidal and Surface Chemistry)、催化学(Catalyzing Chemistry)、热化学 (Thermochemistry)、光化学(Photochemistry)电化学 [Photochemistry] ,磁化学(Magneto Chenistry),高能化 学(High Energy Chemistry),计算化学(Calculational Chemistry),晶体化学(Crystal Chemistry)等。 l 5、高分子化学是以高分子化合物为研究对象 的科学,包括高分子化合物的合成方法,反应 机理,反应热力学,反应动力学,高分子化合 物改行,高分子化合物材料的加工成型以及高 分子化合物的应用。 高分子化学的重要分支学 科有:无机高分子化学(Inorganic Polymers Chemistry),天然高分子化学(Natural Polymers Chemistry),功能高分子(Functional Polymers),高分子合成化学(Polymers Synthesis Chemistry),高分子物理化学(Physical Chemistry Of Polymers),高分子光化学 (Polymer Photochemistry)等。 l 6、放射化学是研究物质和原子核转变规律的 科学,放射化学使用化学或化学与物理相结合 的方法,研究放射性物质的制备、分离纯化和 鉴定,研究核素和原子核转变产物的行为和化 学性质;研究放射性示踪原子在化学中的应用; 研究将化学技术用于核科学的径途;研究放射 性物质在科学技术和社会生产各个领域中的应 用等。 放射化学的分支学科有:放射性元素化 学(Radioelement Chemistry)、核化学 (Nuclear Chemistry)、放射性同位素化学 (Radioisotope Chemistry)、反应堆化学 (Reactorchemistry)、核燃料化学(Nuclear Fuel Chemistry)、聚变化(Fusion Chemistry)、 裂变化学(Fission Chemistry)、环境发射化学 (Environmental Radiochemistry)等。 l 是一门现代化学概论课程。通过化学反应基本规律 和物质结构理论的学习,使学生了解当代化学学科 的概貌,能运用化学的理论、方法、观点审视人们 关注的环境、能源、材料、生命和健康等社会热点 问题,了解化学对人类社会的作用和贡献。对工科 专业,着重把化学理论、方法与工程技术的观点结 合起来,用化学的观点分析工程技术中的化学问题。 本课程的内容可分为三部分:1、理论化学,包括 化学热力学、化学动力学和物质结构基础;2、基 本知识和应用化学,包括单质和化合物的知识,化 学与环境、能源、材料、生命和健康等;3、实验 化学,主要是理论和性质的验证,重要数据的测定, 应用化学实验的设计等,并训练实验基本操作和现 代仪器的使用等。 l 1、化学在现代科学技术发展中的地位l 化学在世界科学发展中起着十分重要的作用。我国中科院 士,有机化学家戴立信教授曾指出:“化学是一门中心科学, 化学是一门有用的科学,化学是一门创造性的科学。”80年 代初,著名化学家,美国总统科学顾问皮井廉一(kenichi fujui)曾说:“在古老的物理学-化学-生物学的排序中, 化学是注定是中心位置的占有者。美国T.ATEX大学化学系 教授福克斯( M.A.Fox)在1994年第13届国际化学教育会 议指出:”化学是中心科学,化学在发展过程中使相关学 科有了新的发现。” 在长期的发展中,化学学科与其他自 然科学之间互相影响。互相渗透,互相综合,不但推动了 化学研究和化学理论的发展,也促进和推动了其他自然科 学的学科如数学,物理学、生物学、天文学、地质学、材 料科学等的发展。 l 2、化学在社会经济发展中的作用 l 化学对人类社会发展作出的贡献是多方面的和 全方位的,从人类的衣食住行到高科技发展的 各个领域,到处留下了化学研究的足迹,享受 着化学发展的成果,l 特别是即将进入21世纪,人类社会面临着资源、 能源、材料、环境等众多问题的挑战,给化学 的进步提供了广阔的天地,即在发展新材料学, 性能源与可在生能源科学技术,生命科学技术, 信息科学技术及有益于环境的高新技术中,化 学工作者都将能发挥十分重要的工作 。 l 我国著名科学家戴安邦教授指出:化学教育既 要传授化学知识与技能,更要训练科学方法和 思维,还要培养科学精神和品德。总的要做到 从以下几点:l (一) 要学好基本功,基本概念和基本知识。l (二) 要重视能力的训练培养; (三) 要加强全面的科学素养。 (四) 提高课堂效率: l 1、 课前预习,浏览一遍今天老师要讲 什么,在心理上有个准备;l 2、 课堂上,准备一笔记本,注意听记, 这是提高听课效率确保不走神,能跟上 讲课思路的最佳方法;其二,笔记内容 为课后复习以及期末的复习重要依据;l 3、 下课时,请静坐1分钟时间,回顾一 下本节课讲了什么;l 4、 课后复习总结,包括做习题、看参 考书等,希望对每一单元以自己的方法、 思路能总结一页,期末时只要看自己的 总结就能复习全书。第一章 绪论l 化学研究的对象自然界的一切物质,大 至天体,星球,小至生物、原子,无论有 生命还是无生命的,都是由各种化学元 素组成的,不同的物质具有不同的组成 和结构,因而又不同的性质。化学是一 门在原子分子上研究物质的组成,结构, 性能,应用以及物质相互之间转化规律 的科学。 l 化学科学的迅速发展,表现为化学研究的 深度和广度不断扩大,化学知识的大量积 累,信息传播和处理技术的高度
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