无机化学绪论教学目标

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121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化学研究的物质实物如书桌、铁、木材、水、空气等。场如电场、磁场、光、声音。化学研究的物质一般是指实物具体地说物质包括实物和场化学变化（反应）——有新物质生成的变化物理变化变化前后分子保持不变。如：物质三态变化等。化学变化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。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。化学变化的特征⑴化学变化前后，所有元素的原子核总数和核外电子数不变——质量守恒。⑵在变化中，分子组成发生改变——有新物质生成。2221Hg2.016gOg15.999gHOl18.015g22221Hg+OgHOl2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。破坏氢气分子和氧气分子中的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。2221Hg+OgHOl211285.83KJmol285.83KJmol0QQQQ系统环境系统环境+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。科学的发展太快了，需要对本门科学重新定位。徐光宪院士121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。CA上登录的化合物统计表05001000150020002500系列11900年1945年1970年1980年1990年1999年CA上登录的化合物统计表5511023759310582340单位：万种泛分子的十个层次OHOHOHOHOOHOHOHNH2OOONH2NHOH131498101712111516756HH1423HHHOHOOOHOHOHOHOPNNHNHNNH2O（1）原子层次：如碱金属原子(Cs)的Bose-Einstein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。（2）分子片（指组成分子的碎片）层次：如（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）。34CH,OH,Fe(CO)（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）与形成1:1的超分子；可以抑制爱滋病毒；环糊精分子（客体）插入晶体的结构层间组装成超分子。6oC6oC422Zr(HPO)(HO)（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。（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，分子芯片），宏观组装器（锂离子电池,燃料电池，太阳能电池）。ButButButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButButButNHNNHNNNNNButButButButButButNHNNHNButButButButButBut卟啉衍生物分子导线分子芯片分子开关分子马达分子整流器分子导线分子天线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）。2.3化学与材料的关系石器时代铁器时代高分子时代物理学赋予物理特性化学材料工程学加工制造器件合成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。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。半导体材料GaAs作为半导体材料芯片做成计算机后，其运算速度将高出千倍。2.4化学与环境的关系绿色环保催化剂—纳米TiO2纳米TiO2利用自然光、常温常压即可催化分解病菌和污染物二氧化钛纳米微粒的TEM纳米TiO2涂料能有效降解室内环境氨气、甲醛、苯类化合物。纳米TiO2有效地降解江河中的有机污染物。在塑料中添加约1%纳米TiO2，具有很好的抗菌性能。2.5化学与生命的关系人体有25种微量元素，缺少任何一种都会带来疾病（例如钙，铁）。1、无机化学2、有机化学3、物理化学4、分析化学5、高分子化学6、化学工程学等21世纪化学二级学科3无机化学的研究对象、发展和前景（1）研究对象：无机化学是研究除碳元素以外的所有元素的单质及其化合物的化学。（2）无机化学的发展无机化学（1869年门捷列夫提出元素周期律）：40年代—原子能工业50年代—半导体材料60年代—宇宙工业70年代—生命科学80年代—环境与能源90年代—信息科学无机化学(8个发展方向)现代无机合成配位化学原子簇化学超导材料无机晶体材料稀土化学生物无机化学核化学和放射化学（3）无机化学的前景a.无机材料化学（固体无机化学）—研究固体无机物；b.金属有机化学—研究含有-碳-金属-键的化合物；c.生物无机化学—研究金属离子和生物配体形成的化合物。a.固体无机化学太阳能电池发电原理生物材料:可替代人体中的骨骼和牙齿纳米陶瓷：可克服陶瓷脆性能室温超导材料：可使电力以最高效率传输无机晶体材料锗酸铋（）晶体：当电子、射线进入锗酸铋时，它能发出蓝绿色的荧光，可作为高能粒子的探测器。4312BiGeO锗酸铋单晶b.金属有机化学金属有机化学在20世纪有机化学中是最活跃的研究领域之一。1963－1975年中有七位金属有机化学家获得诺贝尔化学奖。二茂铁（)燃料催化剂：添加到固体燃料，液体燃料或气体燃料中，能发挥消烟助燃效用，尤其是对燃烧时产生大量烟尘的烃类，其效果更为显著。552(CH)Fec.生物无机化学含铂配合物抑制癌细胞分裂有显著疗效。现已证实顺铂及其一些类似物对子宫癌、肺癌有明显疗效。顺-[PtCl2(NH3)2]的抑癌机理４无机化学课程的内容和学习方法内容化学原理：（1）热力学与四大平衡（化学平衡，离子平衡，氧化还原平衡，配位平衡）（宏观）；（2）物质结构（原子结构，分子结构，固体结构，配合物结构）（微观）；（3）元素周期律（宏观与微观）。元素化学：按周期表体系从s区，p区，d区，f区的顺序编排内容。学习方法(1)重视做好无机化学实验自然科学和技术是一门实验科学，一切自然现象都是在凭实验观察到的，因此实验在自然科学中占有重要地位；从一开始就严格培养自己的实验操作训练，没有良好的操作训练，就无法得到正确的实验结果。(2)重视化学理论的指导作用a.对科研的作用应用研究成果—具体项目的研究、开发和应用基础理论成果—论文的质量与数量举例例如：固体电解质材料的合成当x分别取0.0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5时，发现材料电导率最高。可以用离子极化理论加以解释。1-xx3LaInFeO0.50.53LaInFeOb.对工业生产的指导作用例如：锂离子电池的生产，钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂正极材料的制备与检测。谢谢大家！