大一无机化学第0章 绪论

绪论
化学研究的对象 化学变化的特征 化学的分支与进展
怎样学习化学
1, 化学研究的对象
定义 (Definition)

Generally：化学是研究物质的组成、结构、 性质及其变化规律的一门基础科学。

Strictly： 化学一门研究分子、原子或离子、超分子层 次上的化学物种的组成、结构、性质、变化 以及变化过程中能量关系的科学。
zipper with
offset face-toface p-p stacking interactions
化学研究包括的内容

分类(classify) 合成(synthesis) 反应(reaction)

设计(design) 性质(property) 结构(structure)
第九章 氧化还原－电化学
课程考查




考核方式：闭卷考试，期中和期末 考试要求：既要考知识，又要考能力。 1）闭卷考试试卷结构： 试卷总分：100分；考试时间：120分钟 试卷题型比例：选择题（单选、多选）约25%； 填空题约25%；问答题约30%；计算题约20%。 试卷难易比例：容易题约30%；中等题约50%；较 难题约20%。 2）闭卷考试和写论文相结合： 考试总分：120分

仪器分析

电化学(Electrochemical Analysis ) 光谱 (Spectroscopy Analysis) 波谱(Wave Spectrum Analysis) 质谱(Mass Spectroscopy Analysis) 色谱(Chromatography) 热谱(Heat Spectrum Analysis)
I
hear, I forgot; I read, I remember; I do, I understand. ( Chinese Proverb)
方法：因人而异！
科学思维 (The Scientific thought)

进行观察 Making observations


分子层次(molecular
scale)---核-电子体系 scale)---原子的化合与
亚分子层次(submolecule
分解
超分子层次(supermolecule)---分子间相互作用
的自组装(Self-assembling)和构筑(tectonization)
JACS,1999,121:10434
物质(Matter)

物质：任何有质量的东西都是物质。空气、水、
咖啡、火、人和星体是物质。X-射线、光子、光
、场、信息、电荷、电流、爱是不是物质？

物质的状态

通常有三态: 气态(g)、液态(l)和固态(s). 其它状态：等离子体(plasma)和玻色-爱因斯坦凝结态 (Bose-Einstein condensate states)在地球上很不常见。
(分析物质的组成，至少在元素水平上)

1901-，最常问的问题：“How?‖和“Why?‖ (从宏观尺度理解物质的变化，Gibbs化学热力学)
―新化学”与100年以前有和区别？(the
molecular vision)
合成，更精通和突出，以某种可控的方式(in
分析，更深入和细致，“How
control);

化学计量学(Chemonetrics)

物理化学(Physical)
化学热力学(Thermodynamic ..)－能量变化 化学动力学(Dynamic ..)－反应机理 结构、结晶化学(Structural ..) 量子化学 (Quantum Chemistry) 催化化学（Catalyzing Chemistry) 胶体与界面化学（Colloidal and Surface Chemistry） 光、热、电、磁..化学
little have I got of
what?‖;
化学反应机理，转化的原子路径，飞秒时间尺度
(How?);
理论，不仅限于解释和理解，预言性可与实验竞争
(Why?)
学科交叉(Interdiscipline)：与物理、材料和生命科学的
交叉与融合！
回顾历史，瞻望未来
用化 的学 和是 创一 造门 性中 科心 学的 ！、 实
巨分子：C2000H2300P120S60O200F180Pt60
OH N 20 N N P(C6H5)3 P(C6H5)3 Pt OSO2CF3
+
30 F3CO2SO
Pt P(C6H5)3
P(C6H5)3
+
60
60 OSO2CF3十二面体阳离子
分子自组装成超分子
+
An infinite
molecular
无机化学__1
普通化学原理
绪论－化学的特征与分支；化学实验的重要性；回顾史实、展 望 前沿 第一章 物质的存在状态－气体、液体和溶液的基本介绍 第二章 化学动力学初步－化学反应速率 第三章 化学热力学初步 第四章化学平衡 第五章 酸碱平衡 第六章 沉淀溶解平衡 第七章 原子结构
内容大纲
第八章 分子结构
3, 化学的分支与进展

无机化学(Inorganic) －


无机材料化学 (Inorganic Material)－功能陶瓷、C60化学.
生物无机化学 (Bio-inorganic)－金属酶、无机药物….. 有机金属化学 (Organometallic)－ C-M 键的合成艺术….. 有机合成 (Organic Synthesis)
为什么是这种结构，为何发生这种变化
(Why
that change or structure, rather than others?)
2, 化学变化的特征

化学变化大概有以下三个特征：
化学变化是质变－化学变化的实质是化学键 的重新改组！ （Recombination）
化学变化是定量的变化－发生化学变化前后 的物质总量不变，符合质量守恒定律！ (Conservation） 化学变化伴随着能量的变化－化学键的该组 必然伴随着能量的变化，伴随体系与环境的 能量交换！（Energy Change）
提出模式或模型 Recognition of patterns
概括，一般化 Making generalizations
阐述解释 Formulating an explanation
测试假设 Testing hypothesis 进行更多观察 Making more observations 定律与理论(学说) Laws and theories

展望化学的发展动向


开发最新的化学过程；
以社会需要为导向，寻找和设计最佳的化合物和 材料； 更深入地探讨和了解物质的微观结构、反应历程 等自然奥秘；


发展分析测试新方法。
化学与物理合在一起在自然科学中形成了一个轴心。 近代生物学已把生命当做化学过程来认识！
4，怎样学习化学
动力、实践与方法（Motivity， Practice and Method) 动力：原动力 实践：化学为实验科学！
周4 日期 11/09 13/09 18/09 20/09 23/10 25/10 28/10 01/11 06/11 08/11 13/11 15/11 20/11 22/11 27/11 29/11 04/12 06/12 11/12 13/12 18/12 20/12 25/12 27/12 01/01 03/01 08/01 10/01 考试 讲课内容(学时数) 绪论、物质状态(1) 物质状态(2) 化学动力学 化学热力学（1） 化学热力学(2)、 化学平衡(1) 化学平衡(2)、酸碱平衡(1) 酸碱平衡(2)、沉淀平衡 氧化还原(1) 氧化还原(1) 原子结构(1) 原子结构(2) 分子结构(1) 分子结构(2) 配位化学(1) 配位化学(2) 小结专题、复习


放射化学(Radiochemistry)---放射性元素化学、放射分析
化学、辐射化学、同位素化学、核化学。
…..
进展：从化学的发展看化学？

感性阶段：古代感性知识的原始积累，炼丹术,
黄白术

1789，Lavoisier, 化学开始成为科学；

200年前，化学的中心问题：“What is it？”
教学安排
教材：
无机化学，北京师范大学等合编， 高教出版社
主要参考书:
近代化学导论，南开大学，高等教育出版社 普通化学原理，华彤文，北京大学出版社 无机化学，大连理工大学， 高教出版社
网络课件：大连理工《无机化学》、西安交大《普 通化学》


分离(separate)
表征(characterization)


应用(application)
之间的关系(relation)
核心与特征---合成新物质
(Synthesis)
物质的组成与结构 (What have I got?) 物质的性质与变化 (How did that transformation happen?)
asking) based on observations. Look for trends.
提出一个假设或理论，试图回答问题。
Formulate an hypothesis, a theory which attempts to answer your
questions.

检验假设。进行实验，收集数据和观察资料。
物质与测量(Matter and Measurement)

物质Matter – 化学的对象


表征Characterization --> 性质properties
物理和化学性质 Physical and chemical properties
为了描述和表征物质：测量 To describe and
《普通化学原理》课程的主要内容
物质的形 态与结构 物 质 的 变化规律
气液固体
原子结构 分子结构 晶体结构

化学热力学 化学动力学 化学平衡---水溶液化学 酸碱平衡 沉淀溶解平衡 氧化还原反应－氧化还原平衡 配位化学－配位平衡
参 考 进 度 表
周 次 2 3 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
characterize matter, chemists make measurements.

测量：将待描述的和已知的进行比较
Measurements - comparison between something known and something which needs to be described.

有机化学(Organic)－

天然产物化学 (Nature Product)
药物化学 (Medicinal Chemistry)

高分子化学(Polymer )－由有机化学脱离出来…

生物化学 (Biochemistry)---有机化学+生物化学 分析化学(Analytical)－组成与结构的定量化 定性(Qualitative)、定量(Quantitative)分析化学
Test hypothesis. Perform experiments and collect data and observations.

分析结果，得出结论。Analyze results and draw
conclusions.

结果给出答案，但常常产生新的问题。Outcome
leads to answers and frequently, additional new questions.
定律 (Laws)

空气中让一个物体自 由下落。


重复这一观察。
对于其它物体观察到 相同的现象。 概括 (归纳)

理论或学说(Theories)

两个有质量的物体之 间存在固有吸引力。


用其它物体检验之。
无例外的理论上升为
定律。
科学方法(The Scientific Method)


基于观察提出问题，寻找趋势。Ask questions (keep
教材及主要参考书



无机化学，北师大等编著，高教出版社 无机化学与化学分析，史启祯主编，高教 出版社 无机及分析化学，陈荣三等编著，高教出 版社 普通化学原理，华彤文等，北大出版社
任课教师：邓玉恒 万重庆
无机化学—1 (General Chemistry)
（2010级）
邓玉恒 万重庆
首都师范大学化学系无机教研室 2010年10月