应用化学专业导论

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应用化学导论

摘要：　摘要：本文主要介绍了化学、化学的发展，包括应用化学所含的几大　化学、化学的交叉科学，现代化学的发展及化学在生活等各方面的应　用；其次，对应用化学专业概述，其中有应用化学与其它专业的区别　和应用化学专业培养的要求；最后，对两学期学习的感受及我校应用　化学的基本要求。　关键字：　关键字：应用化学、发展、分类、心得

化学的发展与成就

化学是从早期的练金术和化学工艺脱胎出来的，　而作为一门科学　是从　１７　世纪英国科学家波义耳提出化学元素概念开始的，随后，法　国化学家拉瓦锡提出了燃烧氧化理论；１９　世纪初道尔顿原子论的创　立和阿佛加德罗分子学说的提出，　标志着近代化学发展到了一个新的　时期；１９　世纪中叶，俄国化学家门捷列夫提出的化学元素周期表，提　示了元素的性质和原子量的关系，直到　１９　世纪末形成了系统的化学　科学理论体系．１９　世纪末　Ｘ　射线、放射线和电子等物理学的三大发现　及　２０　世纪初原子结构的确定，使化学进入现代时期。随着基础理论　研究的发展以及实验技术的不断提高，　现代化学科学已呈现出由宏观　到微观、由定性到定量、由静态研究到动态研究、由单一学科向综合　学科和边沿学科发展的趋势。

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第一节

化学的学科分类

随着化学理论的发展，根据所研究的物质，化学运动的具体对象　和方法的不同，化学又可分为无机化学、有机化学、分析化学和物理　化学。随着化学在各方面的应用扩大，又陆续派生出了生物化学、环　境化学、农业化学、石油化学、海洋化学、地质化学、核化学、药物　化学、药物合成化学、材料化学等。化学学科依据本学科理论的积累　和应用性能的增强，又逐渐形成了应用化学、高分子化学等分支。　１．１　无机化学　无机化学是研究无机物（单质、化合物及混合物）的组成、结构和　性质及其变化规律的学科。无机化学的理论基础是由道尔顿的原子　论、阿佛加德罗的分子学说及门捷列夫的元素周期律理论组成的。　现代无机化学的新发展主要体现在研究领域的日益扩大及一些　新的边缘学科、如现代无机合成化学、配位化学、原子簇化学、稀土　化学、生物无机化学和无机固体化学等的形成和发展。　１．２　有机化学　有机化学是研究有机化合物（碳氢化合物及其衍生物）的组成、　结构、性质及其变化规律的学科。今天，人类利用已有的化学知识，　不仅可以从自然界得到有机化合物，　而且还可以通过化学合成的途径　得到各种各样的有机物。　有机化学的迅速发展产生了不少分支学科，包括有机合成化学、　金属有机化学、元素有机化学、天然有机化学、物理有机化学、有机　催化化学、有机分析化学、有机立体化学等。

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１．３　物理化学　现代物理化学是研究所有物质体系的化学行为的原理、　规律和方　法的学科。涵盖从微观到宏观对结构与性质的关系规律、化学过程机　理及其控制的研究。　它是化学以及在分子层次上研究物质变化的其它　学科领域的理论基础。２０　世纪的物理化学随着物理科学发展的总趋　势偏重于微观的和理论的研究，取得不少起里程碑作用的成就，如化　学键本质、分子间相互作用、分子结构的测定、表面形态与结构的精　细观察等等。　１．４　１．４　分析化学　分析化学是测量和表征物质的组成和结构的学科。　人们用分析手　段去观察物质世界的存在和变化。　它主要包括定性分析和定量分析两　部分。　定性分析的任务是鉴定物质由哪些元素或离子所组成以及有机　化合物的官能团和分子结构等；　定量分析则是测定物质各组成部分的　含量。　第二节　化学中的交叉学科

近代科学发展常常涉及不同学科的相互交叉和相互渗透。　逐渐形　成一批新的交叉学科，　如化学与物理学的交叉形成了物理化学和化学　物理学，化学与生物学的交叉形成了生物化学和化学生物学，物理学　与生物学交叉形成了生物物理学等。　这些交叉学科的不断发展大大地　推动了科学进步。　２．１　环境化学　环境化学是研究环境中

物质间相互作用的学科。　包括研究天然物

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质、生物物质和合成化学物质在环境介质（大气、水体、土壤、生物）　中的存在、化学特性、行为和效应，并在此基础上研究其控制的化学　原理和方法。　环境化学的研究任务包括分析检测环境介质中存在的有　害物质，跟踪它们的来源以及在环境介质中的环境化学行为，了解有　害物质对生物和人体产生不良影响的规律。　２．２　绿色化学　传统化学工业给人类环境带来的污染已十分严重，　引起了社会各　界的关注，而且物质经化学变化而转化为对人类有用的产品。但在生　产、使用这些化学产品的过程中也产生了大量的废物，污染了环境，　使人类的生存质量下降，解决污染已成为　２１　世纪人类环境问题的科　学挑战。综上所述，绿色化学是近年来才被人们认识和开展研究的一　门新兴学科，是实用背景强、国计民生急需解决的热点研究领域。　２．３　能源化学　能源供应水平标志着一个国家的发达程度。目前，能源结构主要　是煤，还有石油、天然气、核能等，研究和开发清洁而又用之不竭的　能源将是　２１　世纪发展的首要任务。也是对化学学科的要求。　２．４　纳米化学　物质颗粒尺寸大小与其性质有一定关联，这是人们早已认识了　的。一般把尺度在　１ｍｍ～１０ｍｍ　范围的称为微小型（Ｍｉｎｉ－）；１ｍ～１ｍｍ　范围的为微米级（Ｍｉｃｒｏ－），１ｎｍ～ｌｍ　范围的为纳米（Ｎａｎｏ－）级。近年　来，发现物质颗粒尺寸小到纳米级时，其性质发生突变，特别是许多　纳米级材料在电、　磁、　光、　力学以至生物学等方面的性质发生了突变，

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这种变异开拓了一门新兴的交叉学科—纳米化学。　纳米材料已成为高　新技术的重要研究领域。　第三节　现代化学的发展

３．１　基础研究的重大突破　３．１．１　放射性和铀裂变的重大发现　铀核裂变所放的热是原子核内发生的变化，　铀核分裂成两个原子　量较小的碎片，同时放出大量的能量，这种可控释放的热能在上世纪　已被用于核电站供给人类以充足的能源。　３．１．２　化学键和现代量子化学理论　化学键理论的建立和发展主要有三种理论：　（１）Ｐａｕｌｉｎｇ　的价键理论（ＶＢ）。　（２）莫利肯（Ｒ．Ｓ．Ｍｕｌｌｉｋｅｎ）的分子轨道理论（ＭＯ）　。　（３）贝特（Ｈ．Ａ．Ｂｅｔｈｅ）的配位场理论。　价键理论将量子力学的原理和化学的直观经验紧密结合，　在经典　化学中引入了量子力学理论和一系列的新概念，　如杂化、　共振、　δ键、　π键、　电负性、　电子配对等，　对当时化学键理论的发展起了重要作用。　３．１．３　创造新分子新结构——合成化学　设计和合成新的分子是合成化学家的首要任务。　１００　年来有机　这　化学家已经设计和合成了数百万个有机化合物，　几乎又创造了一个新　的自然界；同时还发现了大量的新反应、新试剂、新方法和新理论。　这是合成化学中相辅相成的两个方面。　正由于合成过程中发现的新反　应、新试剂、新方法，又促进了大量新化合物的合成。

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３．１．４．高分子科学和材料　２０　世纪的人类社会文明的标志之一是合成材料的出现。高分子　化学也是从事制造和研究分子的科学，　但制造和研究的是分子量成千　上万甚至上百万的大分子或称高分子化合物。　由于高分子长链结构的　发现，才促进了高分子化学和高分子物理的发展。２０　世纪发明和生　产的三大合成材料尼龙、　橡胶、　合成纤维在化学中具有突破性的成就。　３．１．５　化学动力学与分子反应动态学　研究化学反应是如何进行的，　揭示化学反应的历程和研究物质的　结构与其反应能力之间的关系，是控制化学反应过程的需要。　分子反应动态学，　亦称态—态化学，　从微观角度来认识化学反应，　着重研究反应分子所处的微观状态，两种物质能否发生化学反应，反　应速率的快慢，以及反应后产生什幺化合物等，均要研究反应物分子　之间的态能否适当匹配，因此化学反应的实质是反应物的原子、分子　之间的“态－态反应”　。　第四节　２１　世纪化学作用和地位

未来化学在人类生存、生存质量和安全方面将以新的思路、观念　和方式发挥核心科学的作用。应该说，２０　世纪的化学科学在保证人　们衣食住行需求、提高人民生活水平和健康状态等方面起了重大作　用。　４．１　化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一　食物问题是涉及人类生存和生存质量的最大问题。　生物学将在提　供优良物种、提供转基因生物等方面作出贡献。但是这一切必须得到

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