现代化学的特点及发展趋势
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开展促使过渡金属原子簇化学成为基础
化学研究领域的一个十分重要的分支。
(3)我国的研究
•
在20世纪60年代初期卢嘉锡在创办福建物质
结构研究所的时候就开始组织科研人员开展过渡
金属配合物,主要进行硫氮系原子簇化合物的基
础研究工作,并取得了可喜的研究成果。
•
从1972年起,卢嘉锡和蔡启瑞等人共同开展
了化学模拟生物固氮这一重大基础研究项目的协
• 现代化学的各种实验手段成为探索 化学奥秘的犀利武器,而特别突出的是 大量多功能、高精度实验仪器进入实验 室,这些新的实验仪器标志着20世纪科 学、生产、理论在新的水平上形成了新 的综合特点。
5. 新的分支学科大量增加
• 在传统学科进行深入研究的 基础上,形成了许多学科相互交 叉和渗透,从而形成的许多新的 分支学科。
• 也有观点认为研究含有金属的有机化 合物的化学是有机金属化学,这样的化合 物也称为有机金属化合物,显然后者的范 围更广一些,例如 Fe(CO)5等。
(2) 金属有机化合物的发展
•
1827年问世的Zeise盐K[PtCl3(CH2=CH2)]是第一个被发现
的具有不饱和有机分子与金属键合的有机金属化合物。
成不同形式的金属有机化合物。迄今已先后有10位科学家因在
有机金属化学领域做出的巨大贡献而荣获诺贝尔化学奖。
(3) 金属有机化合物的影响
• 金属有机化合物成功地为价键理论的研 究工作提供大量新颖物种,特别是有些试剂 或催化剂在有机合成化学上取得了巨大的成 就。此外,在塑料添加剂、抗震剂、杀菌剂 等方面也有着广泛应用。如果没有金属有机 化合物作为催化剂,精细有机化工,如制药 工业、香料工业的发展简直不可想象。
作研究,并开始致力于化学模拟生物固氮的原子
簇化学的研究。
•
1978年,卢嘉锡基于对国际化学前沿领域的敏锐洞察
力,在国内首先倡导积极开展过渡金属原子簇化合物的研
究。
•
同年卢嘉锡在全国化学年会上发表了题为“原子簇化
合物的结构化学”论文,对这一基础研究项目的研究工作
起了积极推动作用。
•
此后以卢嘉锡为首的研究集体在这一方向进行了深入
•
此后,有机硅、有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。
著名的格氏试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展,
Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。
•
1951年具有特殊结构和类似芳烃的二茂铁的制备和结构确
证,为有机过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配合物。
•
现已发现,周期表中几乎所有金属元素都能和碳结合,形
3.金属原子簇络合物化学
• 金属原子簇化合物具有特殊的化 学性质,如特殊的氧化还原性能和电 子传递性能,中心金属簇骼的多变价 态及其相应的电子结构。
(1) 金属原子簇化合物的结构
• 原子簇金属化合物(metal cluster compound)是由金 属原子直接键合组成多面体或缺顶多面体骨架的分 子或离子。每个金属原子簇含有3 个或更多金属原 子相互成键 ,骨架内几乎是空穴,骨架上则被朝外 的络合于金属原子的配位体所包围,原子簇金属化 合物的骨架呈巢形或笼状 。
有重要的意义。
本节内容
• (一) 现代化学的特点 • (二) 现代化学发展的十个代表性学科 • (三) 现代化学的三大关键问题 • (四) 未来化学是一门中心科学
(一) 现代化学的特点
• 现代化学的特点十分鲜明, 主要有以下五个特点。
1. 发展速度更快
•
20世纪的化学日新月异,新的
成果无论在数量方面,还是在水平
• ④ 新兴科学技术的需要,也是促使化学迅速 发展的重要原因。
2. 宏观微观共同研究
• 化学不仅是研究宏观方面的化学 问题,同时深入到微观领域开展了广 泛的研究,成为区别于19世纪化学的 显著特点。
3. 数学化程度加强
• 20世纪以来,数学在化学中的 应用逐渐增多,其应用范围日趋扩 大。
4.实验水平空前提高
(二) 现代化学发展的十个代表性学科
• 现代化学已经发展成一门系统庞大的学 科网,其最基础的仍然是无机化学、分析化 学、有机化学和物理化学,但也从基础理论 和应用两方面发展出来许多不同层次的新兴 分支学科,在这些新兴学科中,能代表现代 化学发展趋势的有下列十个学科。
1.生物无机化学
•
无机化学与生物化学的交叉学科,
是将无机化学,特别是配位化学的方法和
理论用于研究生物问题,研究无机元素及
其化合物与生物体系的相互作用。
•
它属于无机化学第三层次上的交叉
学科。
2.金属有机化学
• 是以研究金属和有机烃基结 合的一类化合物为对象的化学。
• 研究含有金属的有机化合物 的化学称为有机金属化学。
(1) 金属有机化合物
• 一般将含有金属-碳键(M-C)的化合物 称为有机金属化合物或金属有机化合物。 两者名称之间并无严格界限。
方面,都不断给人以新鲜的感觉。
现代化学的发展速度比19世纪更快。
化学发展快的原因
• ① 20世纪以来,化学从研究宏观领域进入微 观领域的研究,新领域的开拓有着广阔前途, 需要研究的问题很多。
• ② 各种学科与化学相互渗透,新的学科大量 增加,需要研究的课题数量猛增。
• ③ 现代社会和生产的要求,有力地推动着化 学的发展。
第三节
现代化学的特点及发展趋势
•
现代化学的发展,到现在已有100多年的历
史了。虽然这个历史发展时期尚未完结,但是它
在理论、方法、实验技术和应用等方面,均已发
生了深刻的变化。随着当代科学技术既高度分化
又高度综合的发展趋势,正在经历着更深刻的变
化。因此,研究现代化学历史的辩证发展过程和
一般特点,加深我们对现代化学发展的认识,具
系统的研究工作,合成和表征了200多种新型原子簇化合物,
在此基础上总结和归纳出了两个重要规律,即“活性元件
组装”理论和“类芳香性”概念,在原子簇化合物的基础
研究领域做出重要贡献,受到美、英、日、德、法、苏等
• 例如:碳硼烷具有笼状骨架;多核羰基金属组成了 许多多面体笼状物;四聚的甲基锂、七叔丁基异腈 合四镍都是四面体笼状物;还有 5个金属原子的直 至15个金属原子的原子簇化合物。
(2)金属原子簇化合物发展
•
20世纪70年代以来由于化学模拟
生物固氮、簇合物催化、超导材料、新
型光学晶体材料等方面研究工作的深入