无机化学绪论教学目标

2.3 化学与材料的关系
石器时代 铁器时代 高分子时代
化学 合成 材料
物理学赋予物理特性 工程学加工制造器件
高分子结构材料：
具有质量轻、强度大、耐腐蚀性等优点，如聚 对苯二甲酰对苯二胺的比强度已高出钢铁，其 强度-质量比为钢铁的6倍；
光纤通讯材料
目前主要用高透明度的SiO2 材料， 可用化学气相沉积法制备。
化学研究的 物质
具体地说 物质包括 实物和场
实物 如书桌、铁、木材、水、空气等。
化学研究的 物质一般是 指实物
场 如电场、磁场、光、声音。
化学变化（反应）——有新物质生成的变化
物理变化 化学变化
变化前后分子保持不变。如：物质三 态变化等。
分子中的原子重新组合，但原子不发 生变化。如：食物变质、水电解制氢 气等。
2500 2000 1500 1000
500 0
2340
单位：万种
CA上登录的化合物统计表
1058 593 237 55 110
1900年 1945年 1970年 1980年 1990年 1999年
CA上登录的化合物统计表
O
N
NH
NH N NH2
O HO P O
OH
OH O
OH OH
O OH
NH2 NH
（7）生物分子层次:
主要是指蛋白质、核酸、高分子量的碳氢 化合物。生物分子间的力非常小，如果每 个人只能用1“飞牛”的力，拿起一根头发， 就要动用全世界60亿人口。
（8）纳米分子和纳米聚集体层次（100nm 以下）：如碳纳米管，纳米金属及其氧 化物（纳米MgO)颗粒 ，纳米厚度的膜 （金刚石纳米薄膜制成的手术刀） 。
采用化学气相沉积制备的 具有一定取向和样式的纳米碳管
（9）原子和分子的宏观聚集体层次：如固体， 液体，气体，等离子体（由大量的正、负带电 粒子组成的离子化气体状物质），溶液，熔融 体，表面等。
提问：
在地球大气上层是否存在等离子体？
在太阳、恒星、闪电中是否存在等离子体， 它占了整个宇宙的多少？
（10）复杂分子体系及其 组装体的层次：如复合 材料(铝-硼纤维) ， 分子器件（分子导线，
核变化
原子核发生变化。如：原子弹爆炸等。
化学是研究物 质化学变化的 科学
具体的说：化学是在分子、原子或 离子等层次上研究物质的组成、结 构、性能、变化规律及其应用的科学。
化学变化 ⑴ 化学变化前后，所有元素的原子核总
的特征
数和核外电子数不变——质量守恒。
H
2
g
2.016g
1 2
O
2
g
15.999g
卟啉衍生物分子导线
But
But
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N
N
N
Nห้องสมุดไป่ตู้
H
N
N
H
N
N
H
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H
N
N
H
N
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H
N
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H
N
N
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N
H
N
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But
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But
But
分子芯片），宏观组装 器（锂离子电池,燃料 分子整流器
H
2O
l
18.015g
⑵在变化中，分子组成发生改变——有
新物质生成。
H2
g
+
1 2
O2
g
H
2O
l
⑶化学变化伴随着能量的变化，遵循“能量守恒定 律”（热力学第一定律），即反应过程中体系和环 境能量总和保持不变。
破坏H氢2 气g分 +子12 O和2氧g气 分子H2中O 的l化学键需要从
环境中吸收能量，而生成水分子形成新的化 学键则要向环境放出能量。
近年来还有新的光纤材料，如ZrF4、 LaF4、BaF2三元混合体的氟玻璃，
其性能优于SiO2，光损失更小。
微电子材料
高纯硅：几十万个晶体管或其他部件都 可以光刻在2-3mm的硅片上，光刻的细度 可小至100nm。
Q系统 285.83KJ mol1 Q环境 285.83KJ mol1 Q系统 + Q环境 0
北京大学徐光宪教授说：
我的专业是化学，从学化学、
教化学到研究化学也有几十年
了，但现在我却有点搞不清化 学的定义了。科学的发展太快
徐光宪院士
了，需要对本门科学重新定位。
1 21世纪化学的定义
19世纪，化学是原子的科学。 20世纪，化学是分子的科学。 21世纪，化学是研究泛分子的科学。 泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。
无机化学
绪论
教学目标
１、了解化学及无机化学的研究对象 ２、了解化学及无机化学的发展史 ３、了解无机化学的前景 4、 了解大学的学习方法
内容
1 21世纪化学的定义 2 化学与人类社会发展的关系 3 无机化学的研究对象、发展和前景 4 无机化学课程的内容和学习方法
化学是研究物质化学变化的科学
分子马达 分子开关
电池，太阳能电池）。
分子导线
分子天线
分子芯片
2 化学与人类社会发展的关系
2.1化学对人类创造物质财富的贡献 （衣、食、住、行、看、听）
化学研究热点： 能源，材料，环境，生命。
2.2化学与能源的关系
石油储量只能再供开采40年左右；
煤储量只能再供开采200年左右；
新能源有多种多样：包括核能、电源、太 阳能、海洋能等，它们都和化学密切相关 （例如：汽车乙醇汽油）。
（2）分子片（指组成分子的碎片）层次：如
CH3, OH, Fe(CO)4 （3）结构单元层次：如高聚物的单体，蛋白质
的氨基酸 （4）分子层次(研究分子层次的问题）：如分子
周期律，分子的激发态（氯化氙）。
（5）超分子（是二个或以上
分子通过分子间作用力结合
起来的物质颗粒）层次：
如 -环糊精分子（主体）与 C6o 形成1:1的超
分子； C6o 可以抑制爱滋病毒；环糊精分子（客
体）插入 Zr(HPO4 )2 (H2O) 晶体的结构层间组装 成超分子。
（6）高分子层次:
如蜘蛛丝的研究，美国杜邦公司通过实验室造 蜘蛛丝的研究，得到与蜘蛛丝相同的生物纤维。 这些生物纤维有许多可能的用途，它既轻又结 实又有弹性，可能在飞机上得到应用。
泛分子的十个层次
HO HO
2 3
O
H
12
17
11
13
H
H
16
1
9
14
10
8
15
H
H
5
7
4
6
HO
O
O OH
NH2
OH HO OH
（1）原子层次：如碱金属原子(Cs)的BoseEinstein凝聚态。
Bose-Einstein凝聚态是物质的一种奇特 状态，处于这种状态的大量原子的行为像单个 原子一样。要实现物质的该状态需要一方面达 到极低的温度（在实验室中达到了仅仅比绝对 零度高０.５纳开尔文），另一方面还要求原 子体系处于气态。