无机化学绪论
无机化学绪论
1.1 古代化学（2）
关于宇宙的结构问题，最早的见解是我国商末（约公 元前1140年）出现在“易经”中的“八卦”和“五行” 学说。（金、木、水、火、土的相生相克）
公元前五世纪，安培多克尔(Empedocles)提出宇宙是
由水、火、气、土“四原质”构成的。 公元前400年 德谟克利特提出朴素的原子论。
第 一 章 绪 论
1811年，亚佛加德罗(Avogadro)定律和分子概念 1869年门捷列夫的元素周期律
2014-4-28 15
氧气的发现者
普利斯特里(Joseph Priestly) ，英国 舍勒(Carl Wilhelm Scheele)，瑞典 拉瓦锡(Antoine Lavoisier)，法国
(1) all matter was composed of small indivisible particles termed atoms
（所有物质都是由叫做原子的不可分割的粒子组成）
(2) atoms of a given element possess unique characteristics and weight （给定元素的原子具有唯一的特性和重量）
2014-4-28
1. 化学发展简史
1.1 古代化学（4）
(2) 炼金术、炼丹术时期(公元前后～公元1500年 ) 封建社会，中国道家化学炼丹（ Pb O 、HgS）
3 4
第 一 章 绪 论
公元二世纪，东汉魏伯阳著有世界最早炼丹术文献 公元四世纪，东晋葛洪著有炼丹术巨著，发现了反应的 可逆性（HgS←→Hg; Pb3O4 ←→ Pb）以及金属间的取代 （Fe和Cu盐） 阿拉伯的炼丹术比我国晚500年，而且具有相同的思想？？ 火药也在该时期被发现 这段时期，化学走入了歧途，但积累了更多的化学知 识，提高了实验技术，制作了操作器皿。
《无机化学绪论》课件
04 无机化学实验基础
实验目的与要求
掌握无机化学实验的基本操作方 法和技能。
了解无机化学实验的基本原理和 实验方法。
培养实验观察、分析和解决问题 的能力，培养实验素养和科学精
神。
实验安全与防护
遵守实验室安全规定，确保实验安全 。
注意个人防护，佩戴必要的防护用品 ，如实验服、护目镜、手套等。
熟悉常见危险品和危险源，掌握应急 处理方法。
实验器材与试剂
熟悉实验所需的仪器、设备和试剂，了解其使用方法和注意事项。 掌握实验器材的清洗、保养和维修方法，确保实验器材的完好和准确。
注意试剂的储存和使用，避免试剂的浪费和污染。
05 无机化学的学习方法与建 议
学习无机化学的方法
01
02
03
04
掌握基础知识
通过分析分子结构可以预测物 质的溶解度、熔点、沸点等性 质。
酸碱反应与氧化还原反应
酸碱反应是指酸和碱之间的中和反应，通过质子的转移实现。 氧化还原反应涉及电子的转移，是许多化学反应的重要类型，如燃烧和电池反应。
酸碱反应和氧化还原反应是理解无机化学中许多反应机制的基础。
03 无机化学的分类与应用
单质与化合物
详细描述
根据性质，无机化合物可分为酸、碱、盐、氧化物等；根据组成，无机化合物可分为单质、二元化合物、三元或 多元化合物等；根据结构，无机化合物可分为分子晶体、原子晶体、离子晶体等。这些分类有助于理解和研究无 机化合物的性质和反应。
无机化合物的应用
总结词
无机化合物在生产和生活中的应用广泛。
详细描述
在生产中，无机化合物被广泛应用于农业、工业、医药、环保等领域。例如，化肥、农 药、建筑材料、冶金、电子工业、新能源等领域都离不开无机化合物的支持。在生活中 ，我们也经常接触到无机化合物，如水、食盐、氧气等。了解无机化合物的应用有助于
无机化学绪论教案
无机化学绪论教案一、教案概述本节课为无机化学的绪论部分，主要介绍无机化学的定义、历史背景、研究对象和应用领域等内容。
通过本节课的学习，学生将了解无机化学在化学研究和工业生产中的重要性，为后续学习打下坚实的基础。
二、教学目标1.了解无机化学的定义及其与有机化学的区别；2.认识无机化学的研究对象和应用领域；3.了解无机化学的发展历史并掌握其中的重要里程碑；4.培养学生对无机化学的兴趣和学习动力。
三、教学重点和难点1.无机化学的定义及其与有机化学的区别；2.无机化学的研究对象和应用领域；3.无机化学的发展历史及重要里程碑。
四、教学过程1.导入（5分钟）教师通过引入化学的大致分类，引发学生对无机化学的兴趣，激发学习欲望。
2.知识讲解（35分钟）a. 无机化学的定义及其与有机化学的区别（10分钟）教师向学生解释无机化学的定义，即研究无机化合物的合成、结构、性质及其在化学领域中的应用的学科。
并结合实例对比有机化学的主要研究对象为有机化合物。
b. 无机化学的研究对象和应用领域（10分钟）教师介绍无机化学研究的对象主要包括金属元素及其化合物、无机非金属元素及其化合物、过渡金属及其化合物等。
同时，向学生阐述无机化学在材料科学、催化剂、医药、环境保护等领域的重要应用。
c. 无机化学的发展历史及重要里程碑（15分钟）教师向学生介绍无机化学的发展历史，包括古代的炼金术和中世纪的试错阶段。
接着，教师重点讲解无机化学的重要发展里程碑，如道尔顿的原子论、门捷列夫的周期表、亨利·莫西契的配位理论等。
3.思考与讨论（10分钟）教师提供一个问题，引导学生思考无机化学在生活中的应用，并鼓励学生在小组内展开讨论，分享各自的见解和观点。
4.小结与展望（5分钟）教师对本节课所学内容进行小结，并展望接下来的学习内容。
同时，鼓励学生积极参与无机化学实验和科研项目，深入了解无机化学的前沿研究。
五、教学方法1.讲授法：通过讲解和示意图来向学生传授有关无机化学绪论的知识；2.讨论法：鼓励学生积极参与小组讨论，激发思考和交流；3.提问法：通过提问调动学生的积极性，激发学生的思考和探索；4.案例分析法：通过实例，引领学生理解和应用无机化学的知识。
无机化学 武大 第五版 第一章 绪论
第二十一章 铬副族元素和锰副族元素 (4学时)
第二十二章 铁系族元素和铂系族元素 (4学时)
第二十三章 镧系和锕系元素
(2学时)
如何学好无机化学
1）注重理解基本概念、基本理论。 2）学会自学—— 积极预习，及时复习。积极思考，带
着问题学习。 3）积极实践—— 查阅资料，按时完成作业，做好无机
化学实验。 4）处理好博与精的关系，处理好教材与参考书的关系。 5）分清主次、新旧联系、归纳对比、寻求相关问题间的
学
次极为重大的理论综合。
革
命
约翰·道尔顿, John Dalton
(1766-1844, 英国)
元素是由非常微小的、看不见的、不可再分割的原子组成；原子既不能 创造，不能毁灭，也不能转变，所以在一切化学反应中都保持自己原有的性 质；同一种元素的原子其形状、质量及各种性质都相同，不同元素的原子的 形状、质量及各种性质则不相同，原子的质量(而不是形状)是元素最基本的 特征；不同元素的原子以简单的数目比例相结合，形成化合物。化合物的原 子称为复杂原子，它的质量等于其组合原子质量的和。1807年道尔顿发表 “化学哲学新体系”，全面阐述了化学原子论的思想。
波义耳极为崇尚实验。“空谈毫无用途，一切来自实验”。 他把严密的实验方法引入化学研究，使化学成为一门实验科学。
第 二 次 化 学 革 命
安托万-劳伦·德·拉瓦锡 Antoine-Laurent de Lavoisier 1743-1794, 法国
拉瓦锡在做实验，夫人做记录
1777年发表《燃烧概论》，提出燃烧的氧化学说；揭开了 困惑人类几千年的燃烧之谜，以批判统治化学界近百年的“燃 素说”为标志，发动了第二次化学革命，被誉为“化学中的牛 顿”。 1789年出版《初等化学概论》，拉瓦锡列出了第一张元 素一览表 。
绪论无机化学
三聚氰胺（Melamine）
60人死
等
多诺拉烟 1948.10 5911人发病 SO2与烟尘生成硫酸及盐，
雾事件 美国 17人死亡
吸入肺部，症状同上
伦敦烟雾 事件
1952.12 英国
7000人死亡
燃烧高硫烟煤，排气粉尘多， 雾及逆温天气
四日市哮 1955 喘事件 日本
重金属微粒、 SO2吸入肺部， 500人死亡 引起支气管炎、支气管哮喘、
• 居住于有关地方疾病区的 人口约占我国总人口的三 分之一。我国的地方病大 多数与微量元素有关。
• 大骨节病发生在我国的低硒地带，是一种地 方性的慢性对称畸形骨关节病，发病人群主 要是发育期青少年。当地的水土及人血与毛 发的硒含量都低于非病区，而补硒有良好的 防治效果，因此有人认为这种疾病是环境低 硒所致。
8、钒及其化合物中毒 21、硫化氢中毒
9、磷及其化合物中毒 22、磷化氢、磷化锌、磷
10、砷及其化合物中毒 化铝中毒
11、铀中毒
23、工业性氟病
12、砷化氢中毒
24、氰及腈类化合物中毒
三 化学与环境
名称 时间地点 情况
成因
马斯河谷 事件
1930.12 比利时
6000人发病
SO2氧化为SO3，吸入肺部， 引起咳嗽、流泪呕吐、腹泻
铂(cis-[Pt(NH3)2Cl2] , 又称顺铂)对大肠杆菌 的分裂有抑制作用。 • 1969年，首次报道了顺铂具有 很强的抗癌活性。
无机化学--第1章 绪论
3 .化学的分支学科（二级学科）
无机化学 分析化学 有机化学 物理化学 高分子化学
3.1 无机化学
无机化学是研究除C、H化合物及其 衍生物以外的所有元素和化合物的的组 成、结构、性质、变化规律及其应用的 化学分支。 1871年，俄国门捷列夫发表“元素周期 表”，含68个元素。
3.1 无机化学 (续)
2 .化学变化的特点：
2. 1 化学变化是质变 H2O (l) = H2O (s) 2H2O (l) = 2H2 (g) + O2 (g) 2. 2 化学变化是定量的 2H2O (l) = 2H2 (g) + O2 (g) 36 4 32 吸热 (△H ﹥0) 2 . 3 化学变化伴随能量变化：放热、吸热 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (l) 放热 (△H ﹤0)
40年代：铀矿中U含量约十万分之几 制原子弹、氢弹。 有机磷萃取剂TBP或P204 → 40% - 60% U 50年代半导体： Si、 Ge、In、U高纯度。 60年代航天
无机化学热点：材料、生命、能源、环境
无机材料化学： 光、电、磁、热等功能材料和机械材料 生物无机化学：人体中25种金属元素 有机金属化学： 含M-C键化合物。超真空，无水，无O2。 催化剂、半导体、药物、能源。
教 学 安 排
* 44学时，2.5学分。 * 评定成绩办法 : 总评成绩 = 期中考×40% + 期末考×50% + 平时作业×10% *考试：有限开卷（带“课程小结”，占考试成 绩10%）， 独立完成。
主要参考书目
无机化学绪论
现代无机化学是对所有元素及其化合物 （碳氢化合物及其衍生物除外）的制备、组 成、结构和反应的实验测试和理论阐明。
第二节 化学与医药学
无机化学是医药学专业的一门重要的基础课。 运用无机化学的理论和方法合成特定功能
的药物，手段分离中草药的有效成分，分析药 物的组成、结构。
第三节 无机化学的学习方法
无机化学教案
药学本科班用
绪论
化学是研究物质的组成、结构、性质及其变 化规律的一门基础科学。
自然科学是以认识自然规律为目的的科学， 自然界是物质世界，自然界的现象是物质变化以 及与它有关的能量变化的体现。
第一节 无机化学的发展和研究内容
无机化学是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ学科学的一个分支学科。
无机化学正从描述性科学向推理性科学过渡， 从定性向定量过程过渡，从宏观向微观深入，一 个比较完整的、理论化的、定量化的和微观化的 现代无机化学新体系正在建立起来。
一、注重以基本规律为指导 二、注重模型的引出、理想模型与实际状态的比较 三、注重由特殊到一般、由性质到结构
Chemistry is a science which is rapidly aging. Most of the chemical investigations,basic or applied,which were published fifty years are today forgotten,not because they were wrong,but because our outlook of the science chemistry has changed so much during this time. Some few contributions are,however,still alive because they have determined in a decisive way our ideas about the fundamental relations in chemistry.
无机与分析化学绪论
无机与分析化学绪论无机化学是研究无机物质的组成、性质、结构、合成方法和应用的科学。
无机化学主要研究无机化合物，这些化合物通常由金属和非金属元素组成。
无机化学涉及的领域包括无机物质的合成、结构分析、反应机理、催化作用、电化学和材料科学等。
无机化学的研究对象包括无机离子、无机化合物和无机材料。
无机离子是指不带有碳元素的离子，如氢离子（H+）、铵离子（NH4+）、氯离子（Cl-）等。
无机化合物是由无机离子组成的化合物，如氯化钠（NaCl）、硫酸铜（CuSO4）等。
无机材料则是指由无机化合物制备而成的材料，如金属、陶瓷、玻璃等。
分析化学是研究物质组成、结构和性质的科学，主要涉及分析方法和仪器的研究。
分析化学主要分为定性分析和定量分析两个方面。
定性分析是确定物质中所含的化学成分和组成，通过化学反应、光谱分析、质谱分析等方法进行分析。
定量分析是确定物质中各种成分的含量或浓度，通过重量法、体积法、电位滴定法、光度法等方法进行分析。
分析化学常用的分析方法包括光谱分析、质谱分析、色谱分析、电化学分析等。
光谱分析是利用物质与电磁辐射相互作用的原理进行分析，如紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱等。
质谱分析是利用物质的质量谱图进行分析，通过分析物质的质谱图可以确定其分子结构和分子量。
色谱分析是利用物质在固定相和流动相之间的分配行为进行分析，如气相色谱、液相色谱等。
电化学分析是利用物质在电极上的电化学反应进行分析，如电位滴定法、电化学计量法等。
无机与分析化学的绪论主要介绍了无机化学和分析化学的基本概念、研究对象、研究方法和应用领域。
通过学习无机与分析化学的绪论，可以为后续学习无机与分析化学的各个方面打下坚实的基础。
无机化学 第一单元-绪论 PPT课件
在化学教科书中，都附有一张 “元素周期表”。这张表揭示 了物质世界的秘密，把一些看 来似乎互不相关的元素统一起 来，组成了一个完整的自然体 系。它的发明，是近代化学史 上的一个创举，对于促进化学 的发展，起了巨大的作用。看 到这张表，人们便会想到它的 最早发明者——德米特里· 伊 万诺维奇· 门捷列夫。
原来，这个由大量钟乳石和石笋构成的岩洞，石灰岩岩洞。这 里，长年累月地进行着一系列的化学反应：石灰岩的主要成分是碳 酸钙，它在地下深处受热分解而产生二氧化碳气体： CaCO3 高 温 CO2↑ 产生出来的二氧化碳又和地下水、石灰岩 的碳酸钙反应，生成可溶性的碳酸氢钙： CaCO3+ CO2+ H2O-- Ca(HCO3)2 当含有碳酸氢钙的地下水渗出地层时，由于压力降低，碳酸氢 钙分解又释放出二氧化碳，并从水中逸出： Ca(HCO3)2-- CaCO3 ↓ +CO2 ↑ +H2O 因为二氧化碳比空气重，于是就聚集在地面附近，形成一定高 度的二氧化碳层。当人进入洞里，二氧化碳层只能淹没到膝盖，有 少量的二氧化碳扩散，人只有轻微的不适感觉，然而处在低处的狗， 却完全淹没在二氧化碳层中，因缺乏氧气而窒息死亡，这就是屠狗 洞屠狗而不伤人的道理。
第一个飞人之死
在18世纪80年代初,热气球刚在欧洲出现不久,人们对这 种飞行器还不十分相信,当时人们已经用热气球成功地把鸡、 鸭、羊送上了天空，但从来还没有人乘气球离开地面。1789 年法国国王批准了科学家第一次用气球送人上天的计划，并 决定用两个犯了死刑的囚犯去冒这个风险。 这件事被一个叫罗齐埃的青年知道了，他想人第一次飞 上天是一种极大的荣誉，荣誉不能给囚犯。决他定去作一次 飞行，于是便找了另外一个青年人向国王表示了他们的决心， 国王批准了他们的请求，于是在1783年11月21日，他俩乘坐 热气球，成功地进行了世界上第一次用热气球载人的飞行。 那次共飞行了23分钟，行程8.85公里，罗齐埃由此成了当时 的新闻人物。
第一章 无机化学绪论
9
在分子和超分子的微观层次上研究物质， 是化学不用于其他学科的基本特征
化学的核心是合成，这是化学区别于其他 所有学科的特色。
1900年 1950年 1975年 1999.12.31 45万种化合物 110万种 230万种 2430万
每年发现的新化学物质超过100万种，其中 的多数都是自然界没有的人造物质。
8
化学是研究分子层次以及以超分子为代表 的分子以上层次的化学物质的组成、结构、 性质和变化的科学。 当今对化学的全息定义： • 19世纪的化学研究的是原子 • 20世纪的化学研究的是分子 • 21世纪的化学研究的是泛分子
泛分子包括：原子；分子片；结构单元；分子； 超分子；生物大分子和活分子；纳米分子和纳 米聚合体；原子和分子的宏观聚合体。
5
物质的层次
• 从宏观上看，化学物质构成了物体（气、 液、固）； • 从微观上看，物质的最低层次是原子 （包括已发生电子得失的单原子离子）； • 比原子低一个层次的微粒，如电子、质 子、中子、以及由质子和中子组成的原 子核，称为亚原子微粒，就不是化学研 究的对象了。
6
• 比原子高一个层次的化学物质，则是原子以强 相互作用（称化学键）相互结合形成的原子聚 合体； • 如果我们把所有单独存在的原子及原子聚合体 都称为分子(molecule),我们就可以说：
16
0-3．无机化学课程的任务、内容和学习方法
本课程的 学习任务
无机化学是高等院校化学系开设的第一门基础 课程，本课程的任务是通过课堂讲授，并与无 机化学实验密切配合，使学生掌握无机化学的 基础知识，了解研究无机化学的一般方法，懂 得无机化学基本知识的应用。
本课程的 学习内容
分两部分：第一部分主要是化学原理，它包括 化学的基本概念,化学热力学初步，化学反应速 度,化学平衡、原子结构和元素周期律、分子结 构、化学键理论、氧化还原理论等。第二部分 内容主要是元素化学，按周期系各族元素的分 类进行学习。
《无机化学绪论》课件
分子结构与化学键
分子轨道理论
分子中的电子在分子轨 道上运动，形成化学键
。
共价键
原子间通过共享电子形 成的化学键，决定分子
的稳定性。
离子键
正负离子间的静电作用 形成的化学键，决定分 子的晶体结构和性质。
配位键
一个原子提供空轨道， 另一个原子提供孤对电
子形成的化学键。
酸碱反应与氧化还原反应
酸碱反应
酸碱物质在水溶液中发生的电离反应，生成 水和盐。
有物质的电子分布状态。
配位数的概念
在配位反应中，配位数表示一个中 心原子或离子与配位体的结合方式 。配位数的大小直接影响到配合物 的稳定性和性质。
配位反应的动力学
配位反应速率主要受配位体浓度、 温度和催化剂的影响。研究配位反 应的动力学有助于深入了解配合物 的形成过程和稳定性。
06 无机化学的未来发展
氮和氧是空气中含量最丰富的元素， 它们在无机化学中主要以氧化物的形 式存在，如氮气、一氧化氮、二氧化 氮、硝酸、硝酸盐等。
碳元素
碳是生命的基础元素，可以形成复杂 的有机分子和长链高分子。无机化学 中，碳可以形成多种碳氢化合物、碳 酸、碳酸盐等。
金属元素
钠元素和钾元素
钠和钾是碱金属家族中的成员，具有很强的还原性。在无 机化学中，它们主要存在于碱金属卤化物中，如氯化钠、 氯化钾等。
氧化数的概念
在氧化还原反应中，物质所具有的氧化数反映了其电子转移的状态 。了解氧化数的变化有助于理解反应机理和预测产物。
氧化还原反应的分类
根据电子转移的方式，氧化还原反应可以分为单电子转移和多电子 转移。不同的转移方式对反应机理和产物有重要影响。
配位反应机理
配位反应机理概述
无机化学_01绪论
化学与环境工程系
《无机化学》
1-2．无机化学课程的任务、内容和学习方法
本课程的 学习任务
无机化学是高等院校化学系开设的第一门基础 课程，本课程的任务是通过课堂讲授，并与无 机化学实验密切配合，使学生掌握无机化学的 基础知识，了解研究无机化学的一般方法，懂 得无机化学基本知识的应用。
本课程的 学习内容
化学与环境工程系
《无机化学》
2500 2000 1500
1058
单位：万种
2340
CA上登录的化合物统计表
1000
593
500 0
55
110
237
1900年 1945年 1970年 1980年 1990年 1999年
CA上登录的化合物统计表
化学与环境工程系 日本日立公司H－700 电子显微镜，配有双倾台 ，并带有7010扫描附件和 EDAX9100能谱。该仪器 不但适合于医学、化学、 微生物等方面的研究，由 于加速电压高，更适合于 金属材料、矿物及高分子 材料的观察与结构分析， 并能配合能谱进行微区成 份分析。
化学与环境工程系
《无机化学》
There's plenty of room at the bottom.
——Richard P. Feynman
尽头路宽。
——理查德•P•费恩曼
化学与环境工程系
《无机化学》
We can arrange the atoms the way we want; the very atoms, all the way down!
我国古代化学工 艺的三大发明：
陶瓷技术
黑火药
化学与环境工程系
《无机化学》
造纸——发明于汉代，最初是用蚕丝，接着是用麻纤 维，到了蔡伦造纸术，已经大大扩大了造纸原料。 纸的发明，对人类文明是一个伟大贡献。 黑火药——发明于唐代，其原料是硫黄（S）、硝石 （KNO3）和木碳（C），主要反应式为： 2KNO3 + 3C + S =N2↑ + 3CO2↑+ K2S 陶瓷技术——我国的陶瓷技术历史殷殷流长，陶器是 瓷器发明的前身，到了唐代，瓷器技术已相当成熟， 江西景德镇的瓷器古今中外闻明，我国的瓷器技术 是在唐代开始传入非洲和欧洲。 古代的其它化学工艺有：酿酒，制糖，染料，金属冶 炼，制药等等。
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无机化学绪论§1. 化学是一门中心的、实用的和创造性科学一.什么是化学？化学是一门试图了解物质的性质和物质发生反应的科学。
物质包括: 自然界存在的一切物质---地球的矿物, 空气中的气体, 海洋中的水和盐; 动植物体内找到的化学物质; 人类创造的新物质.变化包括: 因闪电而着火的树木; 与生命相关的变化和由化学家发明和创造的新变化.二化学家的工作1. 研究自然界, 并试图了解它2. 创造自然界不存在的新物质, 完成化学变化的新途径三早期的化学出于对自然界物质的好奇心, 人们很早就在从自然界分离出纯化学物质方面获得成功, 如: 从花卉和某些昆虫提取染料, 用于作画和染布. 直至19世纪初, 化学家才搞清这些染料的详细化学结构. 人类很早就通过化学反应, 创造出新物质. 最早的当属活性碳和肥皂.木材加热, 失去水分活性炭此过程中，由C, H, O 彼此键合的纤维素发生了化学变化, 使氢和氧断裂下来, 生成水而失去, 剩下的碳成为活性炭. 而逆过程不能发生。
脂肪酸 + 碱加热肥皂(脂肪酸盐)肥皂是非天然产物, 是偶然发现的. 人们用火加热食物, 脂肪滴到木材燃烧后的灰烬(含有一些碱), 而得到肥皂。
比活性炭的发现更早。
有了早期的随机发现, 人们开始有意识的将物质放在一起加热, 看看会有什么结果发生。
最早的合金: 青铜 (约公元前3600年)Cu + Sn 加热青铜青铜: 制造工具和武器的主要原料. 造就了青铜时代铁矿 + 木炭加热 CO + Fe铁的冶炼, 创造了铁器时代。
除了Pt, Au, Ag 等金属可以天然单质存在外, 大多数金属均以类似方法得到, 当然可以得到Cu 和 Sn (温度较低)。
古埃及人在公元前1400年就将矿物混合加热, 制造出玻璃。
四化学是中心科学化学与许多其它科学领域相关, 这些领域包括: 农业, 电子学, 药学, 生物学, 环境科学, 计算机科学, 工程学, 地质学, 物理学, 冶金学等。
很多其它相关领域, 化学都起到重要作用。
化学家的任务: 制造新药, 保障人类的健康; 生产用于制造住所、衣服和交通的材料; 发明提高和保证粮食供应的新方法, 保障人类的衣食住行。
化学在人类由古代穴居人的野蛮生活进化到现在这样一个文明世界的变化过程中, 起到了"中心"的作用, 使我们不仅可以和自然处于和谐之中, 而且可以使我们和自己的愿望相吻合。
化学家涉足的工业领域如下图：五化学是实用性和创造性科学探索自然, 为找出过去并不知道的而且具有实用性的化学物质, 这一过程, 即是为应用而进行的创造. 因而“实用性”和“创造性”是密切相关的。
化学家曾从事大量的动植物体中化学物质的分离、提纯和结构测定(创造), 并应用于人们的生产和生活之中(实用). 此类工作目前仍在大量进行。
现在, 人们已经开始开展从海洋生物体内分离、提取和提纯化合物, 这些化合物的分离和结构确定, 也体现出化学的创造性。
通常, 我们不可能从动植物体中分离得到大量新的药物, 因为这种做法不但破坏性极强, 而且造价昂贵. 取而代之, 化学家用其它简单化合物, 通过化学合成, 制备出新发现的化合物. 达到大量提供临床应用目的。
有时, 天然化合物的结构可以通过创造性的化学合成而改变, 进而考察性质方面的改善。
大自然并非是世外乐园, 这里有为生存而进行的凶猛战斗。
昆虫为生存而吃植物, 有些植物可释放出可以驱赶这些昆虫的化学物质, 同时, 可通过这种化学物质的气味, 通知附近的同类植物, 有不速之客进犯, 则同类植物也会释放出这种化学物质. 如此, 达到保护自己和种群的目的. 人们则可以研究这种化合物的结构, 合成出来, 用于保护我们的农作物. 昆虫也用化学物质作为求偶时的联络信号. 当我们知道得知是何种化合物后, 就可以人工合成, 用来诱杀, 控制有害昆虫的繁殖。
生物可产生强烈的抗生素, 防止和治疗细菌的侵害; 人们同样可以模仿生物, 合成出这样的抗生素, 用于预防和治疗由细菌感染而引起的疾病。
大自然是我们的好老师。
化学中最具有创造性的工作是设计和创造新的分子. 古代炼丹家一生致力于“加热和振荡”各种混合物, 梦想将铅变成黄金. 它们梦想虽然破灭了, 但却创造了不少有趣的新方法和新物质, 把自己造就成化学家。
§2.无机化学概述一化学学科的分类化学科学是最古老和涉及范围最广的学科之一，积累了大量人类的知识, 具有广阔的发展前景。
尽管各化学学科之间的界限不是很分明, 而且各学科之间彼此交叉, 由于研究方法目标和目的不同, 有必要将化学进行分类。
按传统分类, 可将化学分为四大分支: 无机化学, 有机化学, 物理化学和分析化学。
无机化学的内容为化学的基本原理, 化学元素的性质和相关的化学反应. 迄今, 化学元素已经发展为110多种。
有一个重要元素, 即为碳 C，构成了化学的另外一个重要分支: 有机化学. 有机和无机的结合, 衍生出有机元素化学或称为金属有机化学. 主要研究有机化合物与金属之间以 C-M 形成的化合物. 此外, 部分碳化学, 包括碳的氧化物, 含氧离子或碳化物等, 属于无机化学研究范畴. 当然, 这里不存在严格的界线, 也无人试图去严格规定这种界线。
详细研究化学的能量变化, 反应机理, 键能, 分子的聚合, 发生的表面和界面的反应等, 可以归属为物理化学。
同样, 物理化学和其它化学学科也没有严格的区分界线, 并且许多令人振奋的研究成果往往出现在和其它化学学科的交叉点上。
无机化学在与学科交错部位, 同样功不可没. 这些交叉学科包括: 地球化学, 无机生物化学, 材料科学和冶金学(Metallurgy)。
分析化学: 包括定性分析和定量测定, 仪器分析等, 是进行化学研究的基础。
二元素的起源和发现无机化学起源于古代. 在人类早期历史中, 经典的实验带动了新材料的缓慢发展. 古代文明的标志是玻璃和陶器的制造. 通过减少或增加空气的比例, 可以使陶器呈现黑色或红色, 到了公元500年, 不同颜色的釉面和颜色的结合已经达到炉火纯青的地步. 这些发展均可视为无机化学的起源。
为获取有用的信息, 不妨回顾一下元素的发现历史。
我们在下表中, 也许会得到某种启发。
各元素是随着年代时间的推移而逐步发现的。
1750年之前，对"化学"发展的促进, 主要为中国和印度. 化学的发展十分缓慢。
1750年之后, 由于进行了大量有目的的研究, 现代化学的基本理念已经形成。
1750年至1950年, 在化学的理论和技术也得到了长足的进步的同时, 发现了大量的新元素. 如: 18世纪, 气体研究;19世纪初, 活泼金属的电解法制备; 以及在5年之中对于稀有气体的识别; 1940年的十年, 发现新元素的步伐缓慢下来, 因为此时已达到"没有新的世界可以去占领", 直至铀的所有元素已经全部发现。
此时, 人们的研究热点转向超铀元素的合成。
三无机化学的发展历史无机化学学科是随着元素发现而逐步发展起来的. 因而可以说, 在科学发展进程中, 无机化学是化学学科的鼻祖. 并且, 许多基于无机化学方面的工作, 导致化学基础理论的形成. 最基础的理论之一是物质的量的计算。
可以通过不同的途径合成出组成相同的化合物, 如氧化物的制备途径: (1)金属在空气中加热;(2) 碳酸盐加热分解; (3) 从溶液中沉淀得到氢氧化物, 加热脱水等。
在以上系列变化中, 不管途径如何, 得到产物的分子式不变, 要符合Dalton原子理论的"组成恒定"法则. 而且, 在各变化过程中, 可以准确计算各物质的量。
在19世纪的前50年, 不仅发现了半数以上的元素, 而且进行了这些元素简单化合物性质的研究. 如: 1800年左右, 人们经过探索研究, 发现了 NCl3的强爆炸性质和HF的强腐蚀性. 而那时, 尽管牛奶和血液研究被普遍重视, 直至1820年, 也只有少数的有机化合物为人们所知, 更谈不上有机化学理论的发展了。
到了19世纪中期, 为有机化学的光谱研究的热点时期; 而在1900年左右, 物理化学方面的探索成为新的研究高潮。
相比而言, 将近一个世纪, 人们忽略了无机化学的研究。
随后, 元素周期表形成, 放射化学开展, 非水溶剂和过渡金属化合物研究等, 标志着现代无机化学阶段的开始。
1930年, 现代无机化学成为人们新的研究热点. 典型的代表研究为:Stock等: 乙硼烷的氢桥键(变形的价键理论); 硅的研究Werner等: 过渡金属配合物化学Karus 等: 非水溶剂, 放射化学同时, 发展了现代无机化学的理论, 并应用于解决化学中的疑难问题, 这些理论包括: 建立于波动性质之上的基本粒子发现和原子结构, 衍生出现代无机化学的价键理论和分子结构理论; 以及过渡金属配合物中的晶体场理论等。
四无机化学的近代发展以上研究奠定了现代无机化学的基础, 并拓宽了现代无机化学的领域. 鉴于人们对于理论和实验科学体系的研究要求和新材料的生产应用需求, 以及对从前研究甚少的元素性质的了解渴望, 刺激无机化学研究进入了一个崭新的时代(近代发展始于1950年).此时, 对于原子能量的研究, 集中于重过渡金属元素和镧系元素(发现了 Zr 和 Hf 的化学性质的相似性和中子吸收性质的不同);电子工业和随之而来的计算机行业的发展, 促进了为人鲜知的半导体材料(Ga, Ge, In和Se)的发展;另外一个显著特点是, 在相关行业中造就了大批人才, 包括科学家和技术人员。
在过去的近50年中, 人们对于新方法, 新理论, 新领域(如金属在生物体系的发展), 新材料, 新催化剂, 高产出和低污染等的追求, 强力促进了无机化学的发展.以致于在周期表中非稳定的Tc 也被发现可用于医药之中. 除了特别不稳定的元素, 人们的追求遍布了整个周期表中的每一种元素, 这些元素的性质均有据可查。
随着无机化学的迅速发展, 它也成为人们所感兴趣的学习和工作的学科. 但并未能解决所有学生提出的问题, 而且, 编写的教科书在出版之际, 其中的一些数据就和理论就已经过时了. 如此, 要求学科的内容随着新的发现而不断改进。
如: "惰性气体"的概念已经为人们普遍接受. 随着1962年第一个氙的化合物的出现, 引起轰动, 以致于在两年之内, 有接近上百篇文章进行此方面的报道, 同时, 将"惰性气体"的改为"稀有气体"。
超导体临界温度从5K提高到23K的过程是十分漫长的. 另一个激动人心的例子, 是1986年临界温度为40K的超导体的报道. 在临界温度以下, 超导体的电阻为零. 这种超导体的是一种复合氧化物, 含有铜, 稀土和碱土元素. 高温超导体引起轰动的原因是它本身有望应用于各种电器设备. 高温超导体的组成为YBa2Cu3O7-x, x 约为0.1。