绪论-2010
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
尺度效应 表面效应 量子效应
PEG Microsphere Coatings
3. 新世纪化学的突破口
信息科学中的化学问题 高效的光纤通信材料 高效的光贮存材料 分子芯片 分子计算机
分子芯片
3. 新世纪化学的突破口
能源科学中的化学问题
各种高效换能器，特别是太 阳能电池
燃料电池
化学—21世纪的中心科学
21世纪三大热点问题：信息、能源、材料
解决食物短缺 材料科学(特征三：创造新物质) 生存质量和生存安全 能源和资源 生命科学
3. 新世纪化学的突破口
新的合成方法学
组合化学：材料筛选
手性合成：不对称合成
分子反应器控制的合成
自复制和自组装合成
纳米材料和分子器件， 高效纳米催化剂
分子的排列方式
Y O S:Sm 22
Intensity / a.u.
001 100 101 102
003 110
103 112 201 104 113 203 114 211
Y O S:0.2Lu,0.01Sm 22
Y O S:0.2Gd,0.01Sm 22
10
20
30
40
50
60
70
80
2θ / degree
定向合成：零维笼状和 杯状、一维通道、二维 层间、三维网络空腔
Biodegradable intravascular stint molded from a blend of polylactide and trimethylene carbonate
3. 新世纪化学的突破口
纳米化学和分子纳米技术
《中国大百科全书(化学卷)》(1989)：化学是研究 物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学
化学主要是研究物质的分子 转变规律的科学
研究对象 ： 物质的分子 分子的转变： 化学运动 转变的规律： 组成、结构、性质
自然科学的层次
社会学 生物学
科学？
物理学提供先进的测试手段 计算机科学计算化学
具体内容为1-6章 热化学与能源；化学的基本原理与大气污染 水化学与水污染；电化学与金属腐蚀 物质结构基础；元素化学与无机材料
4. 普通化学
普通化学的重要性：
(1) 矿物学
矿产资源丰富：钨、锑、锌、稀土、锂等 矿种贫多富少：如铁矿需经选矿的中贫矿占95 ％以上；铜矿含Cu量2％只占百分之几，我国1％ 就是富矿，扎伊尔6％的为中等品位 伴生矿多 (2) 材料的腐蚀与防护 (3) 材料的选择、设计与开发
3. 新世纪化学的突破口
分子间多层次的 化学问题
注重分子间的如氢 键和范德华力等 弱相互作用研 究——超分子、 泛分子
超分子化学 生命科学和材料
科学的促进
具有化学键分
辨率的C60单分 子STM图象
由不同取向C60 分子形成的二
维畴结构
4. 普通化学
《中国大百科全书(化学卷)》(1989)分为7大类：无 机、有机、物理、分析、高分子、核和放射、生物
tele：62333871(O)
间时把联系方 式留给我 化1001：
化1002：
Email：wmw701027@
QQ：326506460
群：17542140(北科无机化学)
关于实验选课
本科教学网开放实验平台学号和密码登录 阅读课程介绍和选课说明，按照程序步骤选课。
实验课从第五周开始
绪论
1. 化学简史 2. 什么是化学 3. 挑战与突破 4. 普通化学 5. 本课程的学习方法
1. 化学发展简史
古代及中古时期
实用性 经验性 零散性
非科学
炼丹术
四元素论 原子假说
天本 工草 开纲 物目
1. 化学发展简史
古代及中古时期
近代化学时期
一切知识来源于感觉，感 觉是可靠的。科学在整理感性 材料时，用的是归纳、分析、 比较、观察和实验的方法
1. 化学发展简史
无机化学学报是最早创办的期刊：
1892年德国《无机和普通化学学 报》
1959年英国《无机及核化学学报》 1956年前苏联《无机化学学报》 二十世纪60年代，美国（1962
年）、法（1964年）、瑞士 （1967年）无机化学报均争相 问世
1985年，中国《无机化学》
2. 化学的定义
氢能利用问题 各种再生能源
日立展示的10W级笔 记本用燃料电池
太阳能 风扇凉帽
3. 新世纪化学的突破口
生态环境科学中的化学问题
环境元素的循环 有害化学物质的控制和治理 以“原子经济”和“零排放”为目标的绿色化学和化
工 生态环境化学
绿色化学：是与生态环境协调发展的更高境界的
化学，重新考虑化学问题，从源头上消除污染。其 主体思想是采用无毒、无害的原料和溶剂；新化学 反应应是选择性高、副产物低、对环境友好的产品； 经济合理
普通化学
王明文
北京科技大学化学系
教材
《普通化学》 (第五版) 王明华
高等教育出版社
理论性较强 内容丰富 注重与实际联系
简明扼要 脉络清晰
从物质结构出发 工程联系紧密
考核与答疑
平时10％：课后作业。共5次作业：每次2分
期末笔试90％
各班课代表课
答疑安排： 时间：周四晚7:00-9:00 地点：理化楼337
3. 新世纪化学的突破口
生命和医药科学中 的化学问题
Synthetic skin
Representation of the range of diversity between existing Trega combinatorial chemistry libraries. This analysis was performed using MSI's Cerius2 software and Daylight 2D fingerprint information.
——培根
孕育期 发展期
Boyle： 元素 技学
Lavoisier： 燃烧氧化
Dalton： 原子论
Avogadro： 分子假说
Менделеев： 元素周期律
四大 无机、有机 化学 分析、物化
化学家史话
拉瓦锡（A.L. Lavoisier，1743— 1794年），法国伟大的化学家，生 于巴黎的一个律师之家，法律硕士。 转行化学。著有《化学概论》等著 作。1777年《燃烧通论》提出新的 燃烧学说，否定了燃素学说，带来 了一场“化学的革命”。1768年， 年仅25岁当选为法国科学院院士， 同年成为一个包税人，承包国家税 收。1794年5月8日拉瓦锡被推上断 头台。他的特点是善于应用数学和 物理手段，在牢固的基础上去建立 崭新的化学，被誉为定量化学之父。
现代仪器——眼和手的延伸
单晶衍射图
C60衍生物的结构
现代仪器——眼和手的延伸
电镜：SEM、STM、AFM X射线衍射：测量物质结构——原子、
分子的排列方式
色谱：气相、液相——分离与检测 核磁共振：分子结构 分子与原子光谱：紫外可见、红外、
荧光等
化学—21世纪的中心科学
特征二：自然科学基础学科的中心
因此，特别需要懂一些普通化学的知
识与手段。
5. 本课程的学习方法
中学的学习模式: 每节课的讲授内容少, 讲 授的内容重复较多, 大量作业, 课堂练习和课外 练习, 自学内容少；决定论
大学的学习模式: 每节课的讲授内容多, 讲 授内容重复性小, 作业量少, 无课堂练习, 强调自 学能力的提高；探索性、争议性
教师指导为辅自学为主
5. 本课程的学习方法
具体方法：
预习：知道要讲什么？难点在哪？带着问 题来
注意听课，适当笔记，抓住重点，弄清难 点；跟上授课思路, 有弄不懂的问题暂且 放下, 待以后解决
做好作业：典型题，举一反三，提高学习 效率
理论联系实际，培养实验能力，善于思考 与实验内容相结合
无机化学：无机物 有机化学：碳氢化合物及衍生物 分析化学：测量和表征 物理化学：所有物质系统 高分子化学：高分子化合物
普通化学：普通化学原理(简单物理化学)
+ 无机化学(材料和性质)
教学内容：
① 理论化学：化学热力学、化学动力学、 物质结构基础
② 基本知识和应用化学：单质和化合物、 化学与能源、化学与环境、化学与材料
1. 化学发展简史
古代及中古时期 X射线
放射性
电子
近代化学时期
微观世界
现代化学时期
1. 化学发展简史
在近现代化学时期,化学家发现了数十种新元素。 合成了数以百万计已知元素的各种各样化合物。 创办和发行了化学期刊。
化合物：2001年已增加到3200万种物质记录。 迄今，有机和无机化学物质2400余万种；生物 序列4800余万条。每天更新约40000条。 时间分辨率：1 fs 空间分辨率：0.1 nm 分析所需最小量：10-13 g。
化学
电磁力
中游学科 承上启下
物理学
四种作用力
数学
引力、电磁力、强相互作 用、弱相互作用
化学的特征
特征一：以实验为基础的科学
宏观现象
假说、理论
实践检验
实验
现代测试仪器
两
条
看原子？
腿
量化计算 量子力学原理
看原子
现代仪器——眼和手的延伸
电镜：SEM、STM、AFM
X射线衍射：测量物质结构——原子、
PEG Microsphere Coatings
3. 新世纪化学的突破口
信息科学中的化学问题 高效的光纤通信材料 高效的光贮存材料 分子芯片 分子计算机
分子芯片
3. 新世纪化学的突破口
能源科学中的化学问题
各种高效换能器，特别是太 阳能电池
燃料电池
化学—21世纪的中心科学
21世纪三大热点问题：信息、能源、材料
解决食物短缺 材料科学(特征三：创造新物质) 生存质量和生存安全 能源和资源 生命科学
3. 新世纪化学的突破口
新的合成方法学
组合化学：材料筛选
手性合成：不对称合成
分子反应器控制的合成
自复制和自组装合成
纳米材料和分子器件， 高效纳米催化剂
分子的排列方式
Y O S:Sm 22
Intensity / a.u.
001 100 101 102
003 110
103 112 201 104 113 203 114 211
Y O S:0.2Lu,0.01Sm 22
Y O S:0.2Gd,0.01Sm 22
10
20
30
40
50
60
70
80
2θ / degree
定向合成：零维笼状和 杯状、一维通道、二维 层间、三维网络空腔
Biodegradable intravascular stint molded from a blend of polylactide and trimethylene carbonate
3. 新世纪化学的突破口
纳米化学和分子纳米技术
《中国大百科全书(化学卷)》(1989)：化学是研究 物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学
化学主要是研究物质的分子 转变规律的科学
研究对象 ： 物质的分子 分子的转变： 化学运动 转变的规律： 组成、结构、性质
自然科学的层次
社会学 生物学
科学？
物理学提供先进的测试手段 计算机科学计算化学
具体内容为1-6章 热化学与能源；化学的基本原理与大气污染 水化学与水污染；电化学与金属腐蚀 物质结构基础；元素化学与无机材料
4. 普通化学
普通化学的重要性：
(1) 矿物学
矿产资源丰富：钨、锑、锌、稀土、锂等 矿种贫多富少：如铁矿需经选矿的中贫矿占95 ％以上；铜矿含Cu量2％只占百分之几，我国1％ 就是富矿，扎伊尔6％的为中等品位 伴生矿多 (2) 材料的腐蚀与防护 (3) 材料的选择、设计与开发
3. 新世纪化学的突破口
分子间多层次的 化学问题
注重分子间的如氢 键和范德华力等 弱相互作用研 究——超分子、 泛分子
超分子化学 生命科学和材料
科学的促进
具有化学键分
辨率的C60单分 子STM图象
由不同取向C60 分子形成的二
维畴结构
4. 普通化学
《中国大百科全书(化学卷)》(1989)分为7大类：无 机、有机、物理、分析、高分子、核和放射、生物
tele：62333871(O)
间时把联系方 式留给我 化1001：
化1002：
Email：wmw701027@
QQ：326506460
群：17542140(北科无机化学)
关于实验选课
本科教学网开放实验平台学号和密码登录 阅读课程介绍和选课说明，按照程序步骤选课。
实验课从第五周开始
绪论
1. 化学简史 2. 什么是化学 3. 挑战与突破 4. 普通化学 5. 本课程的学习方法
1. 化学发展简史
古代及中古时期
实用性 经验性 零散性
非科学
炼丹术
四元素论 原子假说
天本 工草 开纲 物目
1. 化学发展简史
古代及中古时期
近代化学时期
一切知识来源于感觉，感 觉是可靠的。科学在整理感性 材料时，用的是归纳、分析、 比较、观察和实验的方法
1. 化学发展简史
无机化学学报是最早创办的期刊：
1892年德国《无机和普通化学学 报》
1959年英国《无机及核化学学报》 1956年前苏联《无机化学学报》 二十世纪60年代，美国（1962
年）、法（1964年）、瑞士 （1967年）无机化学报均争相 问世
1985年，中国《无机化学》
2. 化学的定义
氢能利用问题 各种再生能源
日立展示的10W级笔 记本用燃料电池
太阳能 风扇凉帽
3. 新世纪化学的突破口
生态环境科学中的化学问题
环境元素的循环 有害化学物质的控制和治理 以“原子经济”和“零排放”为目标的绿色化学和化
工 生态环境化学
绿色化学：是与生态环境协调发展的更高境界的
化学，重新考虑化学问题，从源头上消除污染。其 主体思想是采用无毒、无害的原料和溶剂；新化学 反应应是选择性高、副产物低、对环境友好的产品； 经济合理
普通化学
王明文
北京科技大学化学系
教材
《普通化学》 (第五版) 王明华
高等教育出版社
理论性较强 内容丰富 注重与实际联系
简明扼要 脉络清晰
从物质结构出发 工程联系紧密
考核与答疑
平时10％：课后作业。共5次作业：每次2分
期末笔试90％
各班课代表课
答疑安排： 时间：周四晚7:00-9:00 地点：理化楼337
3. 新世纪化学的突破口
生命和医药科学中 的化学问题
Synthetic skin
Representation of the range of diversity between existing Trega combinatorial chemistry libraries. This analysis was performed using MSI's Cerius2 software and Daylight 2D fingerprint information.
——培根
孕育期 发展期
Boyle： 元素 技学
Lavoisier： 燃烧氧化
Dalton： 原子论
Avogadro： 分子假说
Менделеев： 元素周期律
四大 无机、有机 化学 分析、物化
化学家史话
拉瓦锡（A.L. Lavoisier，1743— 1794年），法国伟大的化学家，生 于巴黎的一个律师之家，法律硕士。 转行化学。著有《化学概论》等著 作。1777年《燃烧通论》提出新的 燃烧学说，否定了燃素学说，带来 了一场“化学的革命”。1768年， 年仅25岁当选为法国科学院院士， 同年成为一个包税人，承包国家税 收。1794年5月8日拉瓦锡被推上断 头台。他的特点是善于应用数学和 物理手段，在牢固的基础上去建立 崭新的化学，被誉为定量化学之父。
现代仪器——眼和手的延伸
单晶衍射图
C60衍生物的结构
现代仪器——眼和手的延伸
电镜：SEM、STM、AFM X射线衍射：测量物质结构——原子、
分子的排列方式
色谱：气相、液相——分离与检测 核磁共振：分子结构 分子与原子光谱：紫外可见、红外、
荧光等
化学—21世纪的中心科学
特征二：自然科学基础学科的中心
因此，特别需要懂一些普通化学的知
识与手段。
5. 本课程的学习方法
中学的学习模式: 每节课的讲授内容少, 讲 授的内容重复较多, 大量作业, 课堂练习和课外 练习, 自学内容少；决定论
大学的学习模式: 每节课的讲授内容多, 讲 授内容重复性小, 作业量少, 无课堂练习, 强调自 学能力的提高；探索性、争议性
教师指导为辅自学为主
5. 本课程的学习方法
具体方法：
预习：知道要讲什么？难点在哪？带着问 题来
注意听课，适当笔记，抓住重点，弄清难 点；跟上授课思路, 有弄不懂的问题暂且 放下, 待以后解决
做好作业：典型题，举一反三，提高学习 效率
理论联系实际，培养实验能力，善于思考 与实验内容相结合
无机化学：无机物 有机化学：碳氢化合物及衍生物 分析化学：测量和表征 物理化学：所有物质系统 高分子化学：高分子化合物
普通化学：普通化学原理(简单物理化学)
+ 无机化学(材料和性质)
教学内容：
① 理论化学：化学热力学、化学动力学、 物质结构基础
② 基本知识和应用化学：单质和化合物、 化学与能源、化学与环境、化学与材料
1. 化学发展简史
古代及中古时期 X射线
放射性
电子
近代化学时期
微观世界
现代化学时期
1. 化学发展简史
在近现代化学时期,化学家发现了数十种新元素。 合成了数以百万计已知元素的各种各样化合物。 创办和发行了化学期刊。
化合物：2001年已增加到3200万种物质记录。 迄今，有机和无机化学物质2400余万种；生物 序列4800余万条。每天更新约40000条。 时间分辨率：1 fs 空间分辨率：0.1 nm 分析所需最小量：10-13 g。
化学
电磁力
中游学科 承上启下
物理学
四种作用力
数学
引力、电磁力、强相互作 用、弱相互作用
化学的特征
特征一：以实验为基础的科学
宏观现象
假说、理论
实践检验
实验
现代测试仪器
两
条
看原子？
腿
量化计算 量子力学原理
看原子
现代仪器——眼和手的延伸
电镜：SEM、STM、AFM
X射线衍射：测量物质结构——原子、