无机化学教案 张祖德-introduc

绪 论 Introduction

我的宗旨：

To our students, whose enthusiasm and curiosity have often inspired us, and whose questions and suggestions have sometimes taught us.

一、Chemistry ── the Central Science

Chemistry has often been called the central science, because a basic knowledge of chemistry is essential for the study of biology, physics, geology, ecology and many other subjects.

1．二十世纪，特别是二十世纪后期，化学有了突飞猛进的发展。

(1) 冠醚（crown ether ）的发现（The discovery of crown ether ）：

第一个冠醚的发现纯属偶然。工业化学家（杜邦公司）C. J. Pedersen 要从一种单基保 护邻苯二酚（1）与二氯二乙醚（2）制备双苯酚（3）： OH

O O Cl O Cl OH

HO O O O ＋

(1)(2)(3)（邻羟基苯氧基　－乙基醚）

当用了稍微不纯的化合物(1)(含有一些未经保护的酚)，还得到了非常少的（0.4%）六醚(4)

O O

O O O O

（4）

KMnO 4可溶于其中，呈紫红色，他又合成了

O O O O （12C4）

Li +12O O O O O （15C5）Na +O

O O O

O O O

O O O O O O O O （21C7）

Cs +（24C8）

152421能放入的离子：

它们可以用来识别碱金属离子，从而开创了超分子化学（super molecular chemistry ）的先河。Pedersen 获得了1989年的Nobel chemistry prize.

(2) N 5＋

阳离子的首次露面（the discovery of the pentanitrogen ion ）：

在无水HF 中， 78℃下，由N 2F 2与AsF 5反应：N 2F 2 + AsF 5 [N 2F ＋][AsF 6－]，将

[N 2F ＋][AsF 6－]与HN 3（叠氮酸）反应：[N 2F ＋][AsF 6－] + HN 3 [N 5＋][AsF 6－] + HF 。 科学家惊讶的是N 5＋居然能存在，当然N 5＋比O 2＋的氧化性更强：N 5＋ + e (5/2) N 2，N 5＋与水或有机物可发生爆炸反应。科学家正在试图制备纯氮原子的化合物[N 5＋][N 3－]，即：[N 5＋][AsF 6－] + HN 3 [N 5＋][N 3－] + AsF 5 + HF

这样，就首次合成出同种元素组成的不仅是单质，[N 5＋][N 3－]可以是离子化合物，但至今还未实现这一反应。 （二苯并（18）冠醚-6）

(3) 1999年《Science 》杂志上报导二氧化碳原子晶体的发现（the atonic crystal of

cavbon dioxide ）

美国Lawrence Livemore 国家实验室(LLNL)科学家将CO 2转化为具有类似SiO 2的原子晶体：在 40℃，将液态CO 2装入高压容器中，用Nb : YbLiF 4激光器加热到1800K 和40GPa 高压，CO 2在微米级的红宝石基片上(或者铂薄膜上)，形成类似SiO 2的原子晶体。 Chemistry is an experiment science. Most discoveries in chemistry are made in laboratory.

诺贝尔物理学奖得主，美籍华裔科学家朱棣文博士在北京出席”2000年国际拉曼光谱会议“之后，在上海交大，作了题为“斯坦福大学BIO-X 研究实例分析”的专题报告，广泛深入地论述了生物与物理的统一，生物与其它学科融合发展的历史和现状，以及斯坦福大学等世界著名高等学府在BIO-X 研究领域的最新研究方向与未来的应用前景，并回答了部分学生和教师的提问：

问：“您认为在未来的生物科学方面，最有可能的突破点在哪里？”

朱：在交叉科学方面，那些在各自领域最优秀的科学家，用他们最新的技术共同完成的交

叉课题。

问：“您得了诺贝尔奖以后，仍在研究领域非常活跃，您是怎么样保持研究激情的？” 朱：对我来讲，最有兴趣的事就是在实验室里做实验。在实验室，不断通过探索，将自已

想知而未知的问题找到答案，就能使自己的学术思想保持年轻。

二、怎样上无机化学课？怎样学好无机化学课？

1．无机化学课程的安排（The schedule of inorganic chemistry course ）：

在《无机化学习题》中已列出二十章：

第一章 气体、液体和溶液的性质

第二章 化学热力学基础及化学平衡

第三章 化学动力学基础

第四章 电离平衡

第五章 沉淀反应

第六章 氧化-还原反应、电化学

第七章 原子结构和元素周期表

第八章 化学键和分子、晶体结构

第九章 稀有气体

第十章 碱金属和碱土金属 第十一章 卤素 第十二章 氧族元素 第十三章 氮族元素 第十四章 碳族元素 第十五章 硼族元素 第十六章 配位化合物 第十七章 铜、锌分族 第十八章 过渡元素（I ） 第十九章 过渡元素（II ） 第二十章 镧系、锕系元素和核化学

2．无机化学与其它学科的关系。无机化学为什么要放在第一学期上？

（The relationship of inorganic chemistry and other subjects ） (1) Analytical Chemistry

(2) Physical Chemistry

(3) Structural Chemistry

Inorganic Chemistry (4) Coordination Chemistry 都有密切关系

(5) Organic Chemistry

(6) Rare Earth Chemistry (7) Biochemistry

3．怎样学好无机化学这门课程（How do you study this course to get well ?）： 无机化学是基础，是学习其它各科的基础，是提高学生化学

素质的第一步