无机化学绪论-ppt

无机化学
无机化学
新世纪化学的突破口
新的合成方法学 新的合成方法学 组合化学 手性合成 分子反应器控制的合成 自复制和自组装合成
无机化学
新世纪化学的突破口
新的合成方法学
定向合成 掌握零维笼状和杯状、 掌握零维笼状和杯状、 一维通道、二维层间、 一维通道、二维层间、
Biodegradable intravascular stint molded from a blend of polylactide and trimethylene carbonate
我国环境污染现状
全国有70%的江河水系受到污染，40%基本丧失了使用功能， 流经城市的河流95%以上受到严重污染；3亿农民喝不到干 净水，4亿城市人呼吸不到新鲜空气；1/3的国土被酸雨覆盖， 世界上污染最严重的20个城市我国占了16个……这是来自多 个渠道勾勒出的的环境现状。 综合世界银行、中科院和环保 总局的测算，我国每年因环境污染造成的损失约占GDP 的 10%左右。 主管部门及有关专家都认为，建设资源节约型、环境友好型 社会，建设新农村 ，构建和谐社会，突破环保瓶颈已经成 为当务之急。可以预见的是，在严峻的环境形势下，国家将 推出一系列强硬举措惩治污染，将环保执法手段和国家的宏 观调控目标紧密结合起来，全力推进国家环保战略。
我国无机化学研究最新进展
无机化学在最近几年里所取得的突出进展主要表现在固体材料化学、配位化学方 面，在某种程度上与国际保持同步发展。从传统的无机化学角度来看，生物无机 化学和放射化学的研究则相对滞后。在国家自然科学基金委员会政策局、化学部 和中国科学院化学部的共同支持下，2002年3月5-7日在深圳举行了生物无机化 学发展战略研讨会。会议分析了国内外生物无机化学发展过程和在目前生命科学 和化学科学交叉发展相互促进的强大动力和趋势。 我国生物无机化学是在20世纪80年代开始发生发展的，当时落后于国际约10年。 在国家自然科学基金委员会十几年连续支持下，在全体从事生物无机化学研究者 的努力下，生物无机化学的研究10年内跃升了三个台阶，研究对象从生物小分 子配体上升到生物大分子；从研究分离出的生物大分子到研究生物体系；近年来 又开始了对细胞层次的无机化学研究，研究水平逐年提高。 我国在金属配合物与生物大分子的相互作用、金属蛋白结构与功能、金属离子生 物效应的化学基础，以及无机药物化学、生物矿化方面都有了相对固定的研究方 向，研究队伍日益年轻化。但我国生物无机化学的总体水平与国际水平还有一定 差距，究其原因是研究经费投入不足，研究周期较长，但最突出的问题是缺乏杰 出的青年研究人才。 放射化学的研究也表现出以上特点，其中最重要的也是要扶持年青的研究人才脱 颖而出。
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; 高效的光纤通信材料;
高效的光贮存材料; 高效的光贮存材料; 分子芯片; 分子芯片; 分子计算机
无机化学
分子芯片
无机化学
新世纪化学的突破口
生命和医药科学中的化学问题 生命和医药科学中的化学问题
生物材料和人工器官的合成; 生物材料和人工器官的合成; 配合物小分子作为Key和DNA大分子作为Lock的相互作 配合物小分子作为Key和DNA大分子作为Lock的相互作 Key 大分子作为Lock 用; 了解神经细胞和生理调控的 化学机理; 化学机理; 糖化学
无机化学
无机化学
无机化学学科的交叉与发展
例如： 例如：由几十个到几百个原子组成的分子磁 体表示出许多特性, 引起性质的不同； 体表示出许多特性, 引起性质的不同；金的熔 点为1063℃，纳米金融化温度却降至330℃； 点为1063℃，纳米金融化温度却降至330℃； 1063℃ 330℃ 银的熔点为960.3℃，纳米银为100℃； 银的熔点为960.3℃，纳米银为100℃； 960.3℃ 100℃ 又如： 又如：纳米铂黑催化剂可使乙烯催化反应的 温度从600℃降至室温 温度从600℃降至室温 600℃ （３）纳米材料是21世纪化学和 纳米材料是21世纪化学和 21 物理需要解决的重大难题之一
化学的发展史
在无机化学的发展进程中
无机化学
创立了近代自然科学基石之一的元素周期律 奠定了配位化学的基础（Werner，1893年） 奠定了配位化学的基础（Werner，1893年 创办和发行了无机化学期刊 以美国为例， 以美国为例，无机化学已成为化学研究生的 热门专业 在美国化学历届年会上宣读的论文数最多的 常是无机化学
Synthetic skin
无机化学
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; 环境元素的循环; 有害化学物质的控制和治理; 有害化学物质的控制和治理; 以“原子经济”和“零排放” 原子经济” 零排放” 为目 标的绿色化学和化工; 标的绿色化学和化工; 生态环境化学 生态环境化学
化学研究的范畴
化学主要研究
无机化学
物质（ 物质（substance）的组成和结构 ）
物质的组成和结构变化（ 物质的组成和结构变化（化学变化或 化学反应）以及伴随这些变化的效应 化学反应）
物质与其组成无关的特性以及物质无需联 系的组成和结构一般性质 物理主要探讨 不改变物质组成和结构变化（物理变化） 不改变物质组成和结构变化（物理变化）
分
离和分析，结构和构象，粒度和形 离和分析，结构和构象， 物理和化学性能， 貌，物理和化学性能，生理和生物活 性及其输运和调控的作用机制
分
上述各方面的规律， 上述各方面的规律，相互关系和应用的 一门自然科学
分子分别吸附在STM STM针 C60分子分别吸附在STM针 尖上和生长于金表面的硫 醇单分子层自组装膜上构 成的双隧道节示意图
无机化学
无机化学
主讲人：张兴文 主讲人： 哈尔滨工业大学
无机化学
绪
论
无机化学的发展史 新世纪化学的突破口 无机化学学科的交叉 无机化学课程体系 本课程学习方法和要点 无机化学课程参考书
无机化学
化学的发展史
萌芽时期－ 萌芽时期－人类在实践中摸索经验的历史 如：科学早期的发展，炼丹术和医药化学时期（公 科学早期的发展，炼丹术和医药化学时期（ 元前1500年 公元1650年 元前1500年～公元1650年） 化学方法在医药和冶金方面的应用 早期的科学发展产生了材料、冶金、地学、化学、 早期的科学发展产生了材料、冶金、地学、化学、 医药等学科
新世纪化学的突破口
分子间多层次的化学问题
分子间的作用力如氢键和 范德华力等是化学中的基 本概念， 本概念，但这些弱作用力 的本质，对分子、 的本质，对分子、原子的 聚集影响等问题 注重分子间的弱相互作用 研究， 研究，给化学科学带来新 的发展机遇， 的发展机遇，同时对材料 科学和生命科学的发展有 重要意义
化学的发展史
无机化学学报最早创办的期刊： 无机化学学报最早创办的期刊： 1892年德国《 1892年德国《无机和普通化学学 年德国 报》 1959年英国《无机及核化学学报》 1959年英国《无机及核化学学报》 年英国 1956年前苏联《无机化学学报》 1956年前苏联《无机化学学报》 年前苏联 二十世纪60年代，美国（ 二十世纪60年代，美国（1962 60年代 ）、法 1964年）、瑞士 瑞士（ 年）、法（1964年）、瑞士（1967 年）无机化学报均争相问世
无机化学
化学的发展史
近代化学时期
1775年前后，拉瓦锡（Lavosier）发现了 年前后，拉瓦锡（ 年前后 ） 元素周期律 1803年道尔顿（Dalton）提出原子学说。 年道尔顿（ 年道尔顿 ）提出原子学说。
现代化学时期
量子论 生物学－蛋白质、 生物学－蛋白质、酶的结构
无机化学
化学的发展史
总之， 总之，化学为人类认识物质世界 改造世界 促进人类的文明进步 做出了重大的贡献
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.
无机化学
日立展示的10W级笔记本用燃料电池
太阳能风扇凉帽
新世纪化学的突破口
生命和医药科学中的化学问题 生命和医药科学中的化学问题
无机化学
将中国名医的处方和人体的生理病理状态作为两 个复杂体系来研究它们之间的相互作用和药效; 个复杂体系来研究它们之间的相互作用和药效; 用组合化学方法来筛选特效中药，使中药现代化; 用组合化学方法来筛选特效中药，使中药现代化; 药物设计、 药物设计、合成和开发应用
无机化学
新世纪化学的突破口
纳米化学和分子纳米技术 纳米化学对发现新的纳米材料 对发现新的纳米材料， 纳米化学对发现新的纳米材料， 对开发具有特殊性能的纳米材 料奠定基础
PEG Microsphere Coatings
新世纪化学的突破口
绿色化学
绿色化学是与生态环境协调发展的、 绿色化学是与生态环境协调发展的、 更高境界的化学， 更高境界的化学，要求化学家重新 考虑化学问题， 考虑化学问题，从源头上消除任何 污染 其主体思想是 采用无毒、 采用无毒、无害的原料和溶剂 新化学反应应是选择性高、 新化学反应应是选择性高、副 产物低、 产物低、对环境友好的产品 经济合理
（１）复杂性科学和物质多样性研究 尺度效应至关重要,尺度的不同， 尺度效应至关重要,尺度的不同， 引起物质的相互作用力的不同， 引起物质的相互作用力的不同，导 物质的相互作用力的不同 致其性能及其运动规律的质的变化 (２）纳米尺度体系的热力学性质 粒子尺度在十分之几到10 10纳米的 当粒子尺度在十分之几到10纳米的 量级， 量级，处于量子尺度和经典尺度的 模糊边界中， 模糊边界中，此时热运动的涨落和 布朗运动将起重要的作用
无机化学
化学的发展史
特点： 特点：
研究科学基本问题与解决实际问题 相结合， 相结合，常常出现预料不到的突破 各学科纵横交叉解决生产和生活问 题 化学学科的自身继续发展和与相关 学科融合发展相结合 化学学科内部的传统分支继续 发展和做为整体发展相结合
无机化学
化学的发展史
元素
无机化学
在近代化学时期, 在近代化学时期,无机化学家发现了数十种新 合成了数以百万计已知元素的各种各样化合 物 确立了定比定律（1860年 确立了定比定律（1860年） 提出了以O原子为16的基准的元素原子量 提出了以O原子为16的基准的元素原子量 16
无机化学
无机化学
化学研究的范畴
究原子、分子片、结构单元、 究原子、分子片、结构单元、高分 原子团簇、超分子、生物大分子、 子、原子团簇、超分子、生物大分子、 分子和原子的各种不同维数、 分子和原子的各种不同维数、不同尺 度和不同复杂程度的聚集态和组装态
研
无机化学
子材料、分子器件和分子机器的合 子材料、 成和反应，制备、 成和反应，制备、剪裁和组装
三维网络空腔结构的合成方法，通过化学、 三维网络空腔结构的合成方法，通过化学、电场或磁场作 用，使囚禁在里面的客体分子被释放或取代出来 纳米化学、纳米材料和分子器件，纳米表面化学、 纳米化学、纳米材料和分子器件，纳米表面化学、高效纳 米催化剂设计合成
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， 各种高效换能器，特别是太 阳能电池； 阳能电池； 燃料电池； 燃料电池； 氢能利用问题; 氢能利用问题 各种再生能源
无机化学
具有化学键分辨 率的C 率的C60单分子 由不同取向C 由不同取向C60分子形成 STM图象 STM图象 的二维畴结构
新世纪化学的突破口
无机化学
生命体系中化学问题
利用化学理论、 利用化学理论、研究方 法和手段来探索生物医学 问题的化学生物学正在形 成 有迹象表明， 有迹象表明，化学生 物学将成为未来20年或更 将成为未来20 物学将成为未来20年或更 长一些时间内的重要前沿 学科方向之一
Mapping of EJMC28-47-28a onto Hypo-RUN1-8 (experimental affinity: 0.3nM, estimated: 0.11nM) and Hypo-RUN2-2 (estimated: 0.46nM).
无机化学学科的交叉与发展
无机化学研究中纳米尺度的基本 规律
ห้องสมุดไป่ตู้
无机化学
化学的发展史
自然科学的发展形成了诸如下面的学科: 自然科学的发展形成了诸如下面的学科 材料学 物理学 冶金学 地学 矿物学 生物学 化学 医学 等学科
无机化学
化学的发展史
化学学科分为: 化学学科分为 无机化学 物理化学 有机化学 分析化学
化学的发展史
与化学的交叉学科
数理学科 生命科学 材料学科 能源科学 地球和生态环境学科 信息科学 纳米科学技术 工程技术科学 哲学和社会科学
新世纪化学的突破口
了解从化学进化到手性和生命的起源； 了解从化学进化到手性和生命的起源；
无机化学
了解生物活性体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理 如何实现从生物分子到分子生物的飞跃？ 如何实现从生物分子到分子生物的飞跃？如何跨越从化学进化 到生物进化的鸿沟? 到生物进化的鸿沟? 研究复杂、开放、非平衡的生命系统的热力学， 研究复杂、开放、非平衡的生命系统的热力学，耗散和混沌状 态，分形现象等非线形科学问题