大学教材《无机及分析化学》之00-绪论

CH4：
22p2 C 2s 6
貌似只能形成CH2。
H
sp3杂化
c
H H H
4、元素化学
在元素周期律的基础上： 了解重要元素及其化合物的结构、性质的变化规律； 了解常见元素及其化合物在各有关领域中的应用。
5、 掌握物质组成的化学分析法及相关理论
利用平衡原理和物质的化学性质，确定物质 的化学成分、测定各组分的含量（即定性分析 与定量分析）。
三、教材及参考书 <<无机及分析化学>>
南京大学编写,高等教育出版社
<<医学基础化学实验，双语版>>
华中科技大学出版社
1、化学与社会 吴旦主编，科学出版社，2002
非化学专业；减少纯化学理论，增加化学的应用知识；
源与化学、水资源与化学、材料与化学、腐蚀与化学、生 活与化学。
绪论、化学反应的基本规律、物质结构及其性质、能
——实验性很强的科学
没有实验就没有发现： 居里夫妇发现铀矿石的放射性比提纯后铀化合物 强，估计有一种放射性更强的新元素存在，18991902 这4年内，经过上万次的重结晶，从8吨沥青铀 矿得到0.1g的RaCl2，测定了镭的原子量。 没有实验就没有理论的进步和发展： 1986年氧化物高温超导的发现，促进了超导理论。
如何定义？ 如何计算？
化学热力学
化学热力学研究重点之一：计算反应热
Zn片放入HCl：
Zn + HCl = ZnCl2 + H2
Cu片放入HCl：
—— 不发生类似反应。
为什么？
化学热力学
化学热力学研究重点之二：判断反应发生的方向
AgNO3中逐渐加入KCl：
澄清－混浊－沉淀 A物标记物（8－羟基脱氧鸟苷）
2002年诺贝尔化学奖：生物大分子的结构分析方法。 可以迅速可靠地确认蛋白质，更好的了解蛋白质在细 胞中的作用，给新要开发带来革命性变化。
DNA传感器：DNA杂交
(2) 化学与环境: 环境污染物的监测：COD、总氮、总磷、重金属离子， 酚类污染物、农药残留等 污染控制与修复：吸附、光催化降解、电化学降解、 生物降解
6、 了解一些最常见的仪器分析方法
如分光光度法。
二、课程学习目的
—— 无机、分析化学的基本理论、处理问题的 基本方法。
—— 无机、分析化学实验的基本操作和技能。
提高分析问题、解决问题的能力！
弄清楚最基本的两条： 1、什么是无机及分析化学？ 2、非化学专业为什么要学无机及分析化学？
若干年后：
1、工作中面临的问题是否涉及化学？能否用化学 的手段来解决？ 2、查阅什么样的文献资料来解决？寻找什么样的合 作者？
3、当今化学发展之路
化学已有200余年的历史，是一门成熟的老科学， 20世纪的化学已取得了辉煌的成就，那么21世纪的化 学又将如何发展呢？
徐光宪 北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室
我的专业是化学,从学化学,教化学,到研究化学已有几十 年了,可是现在我却有点搞不清楚化学的定义了。我深深 感到科学的发展太快了,需要对化学学科重新认识,重新定 位。
Cu原子在Si表面的STM照片
NMR（核磁共振）、X衍射等推断C60的结构
例2、新化合物大量涌现
近3000万种（CA登录到2000年）、 20世纪末，每年报导100万种， 美国的化学物质的产值为4000亿美元
例3、 化学与其他学科相互交叉、相互渗透
(1) 化学与生命:
人类基因组计划；蛋白组计划 生物医学检测：生物大分子（DNA）、生物小分子
具体几点建议：
1、注意以下环节：预习 — 笔记 —适当的练习 — 总结 2、尽早适应大学教学。大学不同于高中，内容多，学
时有限，不可能面面具到。
3、培养自学能力，充分利用图书馆，查阅各种资 料，巩固和提升自己的基本理论和基本知识。
4、提倡多问，多交流。 5、理解、创新最重要。本课程信息量大，抛弃“死 记”，贵在理解，注重培养自己的创新能力。当然 有些基本知识还是需要记忆的。 6、重视无机及分析化学实验 — 通过实验，巩固、深入、扩充理论知识； — 掌握实验基本操作，培养重事实、贵精确、 求真相、尚创新的科学精神，提高分析问题、解 决问题的能力。
无机及分析化学
吴 康 兵（Ph.D）
kbwu@
1397 1395 793
一、课程安排及内容
对无机化学、分析化学课程的基本理论、基 本知识进行优化组合、有机结合而成的一门独立
的新课程。
理论（64学时）＋实践（32学时）
课程基本内容
1、化学热力学基础
化学反应有的放热（中和、燃烧等）、有的吸热 （如分解等）;
21世纪的化学将与生命、材料、信息、能 源、环境等科学相互交叉，相互渗透，相互 促进，实现共同大发展。
当前化学发展的总趋势可概括为：
宏观 微观， 静态 动态，
定性 定量，
体相 表相， 描述 理论。
例1、现代光、电、磁、计算机的发展以及测 试水平的进步，宏观 微观
STM（扫描隧道电镜）和AFM（原子力显微 镜），可观察原子的真实大小，由原先的间接推导 到直接观察。
2、 21世纪的分析化学 汪尔康主编，科学出版社，1999
四、几点建议
化学学习三境界：
I：“走近化学”，对化学学科有整体了解，对学科特 点有宏观的把握。 II：“走进化学”，对化学进行深入的学习与研究， 掌握化学的语言、研究内容、方法、理论等。 III：“走出化学”，学习的最终目的在于应用，必须 走出为学而学的狭隘圈子，要为人类和社会做出贡献。
化学与化学研究
一、化学是什么？
Chemistry
Chem-is-try
化学是一门在分子层次（原子、分子或离子）或分子 以上层次（超分子、纳米）研究物质的组成、结构、性 质、变化及应用的科学。
【分子以上层次？】
[NaFe6(2-OMe)12 (dbm)6]+ 的x-射线结晶学的超分子结构
二、化学的特点
食品添加剂的合成、提取：
三、化学的发展与未来
1、化学的来源
传统工艺 人类利用化学手段提高劳动技能，改善物质 生活条件中积累起来； 古希腊的哲学家 不从事实验，仅仅从事脑力劳动。
2、化学发展的简要历程 (1) 化学的前奏 火、制陶、冶金、火药、造纸、炼丹术与炼金术 (2) 创建近代化学理论 1803年，道尔顿的原子学说； 1811年，阿伏加德罗的分子学说 (3) 现代化学的兴起 19世纪末，X射线、放射性和电子 打开了原子和 原子核内部结构的大门，形成各种理论，进入繁荣 发展的局面。
(3) 化学与材料: 各种新型材料的出现（纳米材料、液晶、隐形飞机 材料等）离不开化学；
:
..
O H H
Nitric Oxide-Releasing Silica Nanoparticles
(4) 化学与药物
各种新型药物的合成：
药物的成分分析及体内代谢研究：
(5) 化学与食品
食品安全检测：苏丹红、农药残留、牛奶中兽药残留、 三聚氰胺等
涉及反应进行程度、 即化学平衡
生成沉淀后加入浓氨水：
—— 沉淀溶解。 涉及平衡移动
化学热力学研究重点之三：化学平衡
2、化学动力学基础
N2 ＋ 3H2＝ 2NH3 —— 热力学计算：此反应在常温常压下可自发进行。
实际上此反应极慢， 必需一定T，p和催化剂
化学动力学
化学动力学：反应速度、反应机理。 ——即把反应可能性变成现实性。
3、近代物质结构理论
研究原子结构、分子结构、晶体结构，了解物质的 性质、化学变化与物质结构之间的关系。
7N:
+7 7e
+7 2e 5e
N2：三键、稳定
1s2 2s2 2p3
:N
N:
HF：
1H：
1s1
22s22p5 F ： 1s 9

H2O？
8O：1s 22s22p4
+ +
H2O是不是直角？
104°45′