无机化学序言课件.ppt
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- 无机化学 序言 课件
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1、无机化学无机化学主讲:燕翔(讲师)主讲:燕翔(讲师)单位:科学教育系单位:科学教育系E-mail: “无机化学基本原理无机化学基本原理”学什么学什么无机化学原子结构分子结构晶体结构 热力学 动力学酸碱电离平衡沉淀溶解平衡氧化还原平衡配位离解平衡用这些理论去分析、研究和解决无机化学用这些理论去分析、研究和解决无机化学问题,包括理论问题和事迹应用问题问题,包括理论问题和事迹应用问题q 教学目标教学目标q 掌握化学研究的对象及分类。掌握化学研究的对象及分类。q 了解化学发展的简单历史。了解化学发展的简单历史。q 了解无机化学研究内容及发展前景。了解无机化学研究内容及发展前景。q 介绍学习方法、课程设
2、置等,进行爱科介绍学习方法、课程设置等,进行爱科学、科学方法教育,激发学生学习的积学、科学方法教育,激发学生学习的积极性。极性。化学创造了世界化学创造了世界备注:钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决,由于没有一种能抵御高温钠蒸气(1400)强烈腐蚀的特殊材料,所以,直到1965年才制取第一支高压钠灯。高压钠灯高压钠灯氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷高纯氧化铝透明陶瓷管高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品金刚石钻头金刚石钻头金刚石金刚石现现代代通通信信用用光光缆缆光光学学纤纤维维胃胃镜镜用光导纤维做手用光导纤维做手术,不用开刀术,不用开刀F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能,突破敌火力网
3、,压制敌方防空系统,摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标,还可执行侦察任务,具有一定空战能力。 近年发现和发明的新物质层出不穷,如球碳、管碳、俄近年发现和发明的新物质层出不穷,如球碳、管碳、俄罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。 富勒烯富勒烯C60 俄罗斯套娃俄罗斯套娃C50中国科学院院士、厦门中国科学院院士、厦门大学教授郑兰荪领导和大学教授郑兰荪领导和组织完成组织完成 2004年月日出版年月日出版的美国的美国科学科学杂志发杂志发布了此项成果布了此项成果 纳米碳管纳米碳管化学改变了世界。化学改变了世界。化学改变了世界。化学改变了世界。化学改变了世界。化学改变
4、了世界。化学改变了世界化学改变了世界化学改变了世界化学改变了世界海边美Pimentel G C化学中的机会-今天和明天 绪论绪论0-1 化学的研究对象化学的研究对象0-3 化学的主要分支化学的主要分支0-4 怎样学习化学怎样学习化学0-2 化学发展简史化学发展简史0-1化学的研究对象化学的研究对象夸克夸克质子质子中子中子原子核原子核原子原子(离子离子)纳米纳米材料材料分子分子 单质单质化合物化合物星体星体电子电子宇宙宇宙(宇观宇观)微观微观(介观介观)宏观宏观宏观:肉眼看到的微观:肉眼看不到物质实物场0 01 1 化学研究的对象化学研究的对象v化学是一门在原子、化学是一门在原子、分子或离子层次
5、上分子或离子层次上研究物质的组成、研究物质的组成、结构、性质、变化结构、性质、变化及其内在联系和外及其内在联系和外界变化条件的科学。界变化条件的科学。v简而言之,化学是简而言之,化学是研究物质变化的科研究物质变化的科学。学。铂表面上一氧化碳分铂表面上一氧化碳分子排成的子排成的“纳米人纳米人”九十年代初的九十年代初的DNA序列分析技术序列分析技术q化学研究的是化学研究的是化学物质化学物质(不包括物质的另不包括物质的另一基本形态一基本形态-场)场)q化学物质构成了化学物质构成了物体物体q分子:包括各种单原子分子,各种气态原分子:包括各种单原子分子,各种气态原子或单核离子,也包括以共价键结合的传子或
6、单核离子,也包括以共价键结合的传统意义的分子,还包括离子晶体、原子晶统意义的分子,还包括离子晶体、原子晶体、或者金属晶体等的单晶以及各种聚合体、或者金属晶体等的单晶以及各种聚合度不同的高分子。度不同的高分子。0-1 化学的研究对象化学的研究对象q化学研究分子的组成、结构、性质与变化化学研究分子的组成、结构、性质与变化 组成组成 包括定性组成和定量组成。弄清物质的定性组成应包括定性组成和定量组成。弄清物质的定性组成应确证它含有那些元素,物质的定量组成包括各元素的质量确证它含有那些元素,物质的定量组成包括各元素的质量百分比、原子个数比、化学式及分子式。百分比、原子个数比、化学式及分子式。 结构结构
7、包括原子结构、分子结构和晶体结构以及说明物质包括原子结构、分子结构和晶体结构以及说明物质结构的各种结构理论。结构的各种结构理论。 性质性质包括物理性质和化学性质。物理性质如溶解性、热包括物理性质和化学性质。物理性质如溶解性、热性质和某些谱学性质等在化学中应用相当广泛,自然也成性质和某些谱学性质等在化学中应用相当广泛,自然也成为化的研究内容。为化的研究内容。 变化变化不仅研究化学变化,也研究与化学变化相关的物理不仅研究化学变化,也研究与化学变化相关的物理变化,如热化学、电化学和表面化学都是研究与化学过程变化,如热化学、电化学和表面化学都是研究与化学过程相关的物理过程。相关的物理过程。0-1 化学
8、的研究对象化学的研究对象q 总之,化学研究包括对化学物质的 q 1 分类; 2 合成; q 3 反应; 4 分离; q 5 表征; 6 设计; q 7 性质; 8 结构; q 9 应用; 10 它们的相互关系。0-1 化学的研究对象化学的研究对象随着科学技术的迅速发展,化学研究的内容、方法和手随着科学技术的迅速发展,化学研究的内容、方法和手段发生了极为深刻的变化。可以说,当今化学,日新月段发生了极为深刻的变化。可以说,当今化学,日新月异。现代化学的定义也不只一种!真是仁者见仁,智者异。现代化学的定义也不只一种!真是仁者见仁,智者见智。比如见智。比如:中国大百科全书中国大百科全书化学卷化学卷的定
9、义的定义: :化学是研究物质的化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。(性质、组成、结构、变化和应用的科学。(19891989)初中化学教材定义初中化学教材定义:化学是研究物质的组成、结构、性质以:化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。及变化规律的科学。曾国屏的定义曾国屏的定义:化学是研究物质从元素向生命进化过程中的:化学是研究物质从元素向生命进化过程中的各个物质层次的组成、结构和变化的科学。(各个物质层次的组成、结构和变化的科学。(1996)廖正衡的定义廖正衡的定义:化学主要是研究物质的分子转变规律的科学。:化学主要是研究物质的分子转变规律的科学。指出化学的定义有指
10、出化学的定义有20多种不同提法。(多种不同提法。(1986)化学的定义一直颇有争议。化学的定义一直颇有争议。徐光宪的定义徐光宪的定义:定义的多维性。(:定义的多维性。(1986、1997、2002)魏光的定义魏光的定义:化学是研究分子及其近层次物质性能、构成、:化学是研究分子及其近层次物质性能、构成、演变、应用诸运动规律的科学。(演变、应用诸运动规律的科学。(1998) .n化学史化学史 是人类在长期的社会实践过程中,是人类在长期的社会实践过程中,对获得化学知识的系统的历史回顾。对获得化学知识的系统的历史回顾。 化学历化学历史的发展,大致可以分为三个时期:史的发展,大致可以分为三个时期: (1
11、)古代及中古时期古代及中古时期(17世纪中叶以前)世纪中叶以前)(2)近代化学时期近代化学时期(17世纪后半叶到世纪后半叶到19世世纪末)纪末)(3)现代化学阶段现代化学阶段(20世纪以来)世纪以来) 0-2化学发展历史化学发展历史q1.第一时期第一时期古代及中古代化学时期古代及中古代化学时期主要特点:实用性、经验性和零散性主要特点:实用性、经验性和零散性 火的使用:火的使用:为实现一系列化学变化提供了条件,例如为实现一系列化学变化提供了条件,例如制作陶器、冶炼青铜、染色、酿造等。制作陶器、冶炼青铜、染色、酿造等。q化学知识来源:化学知识来源: 具体工艺过程的经验,如陶瓷、冶金、酿造等(约公具
12、体工艺过程的经验,如陶瓷、冶金、酿造等(约公元前后)元前后) ; 人类对自然万物本原、构成及其变因的认识,即人类对自然万物本原、构成及其变因的认识,即古代古代的物质的物质 观观(约公元前后);(约公元前后); 炼丹术、炼金术炼丹术、炼金术(公元前后(公元前后公元公元1500年);年); 医药化学、冶金化学医药化学、冶金化学的萌芽(公元的萌芽(公元15001700年)年)。 燃素学说(公元17001774年)先王以土与金、木、水、火杂,以成百物先王以土与金、木、水、火杂,以成百物国语国语郑语郑语古代的物质观: 大约公元前1140年,中国就有了八卦、五行之说。认为物质都是由金、木、水、火、土五种基
13、本物质组合而成的。这实际上是元素概念的萌芽,也是朴素的唯物主义自然观。 在古希腊也有类似于五行的四元素说,即认为万物是由火、土、水、气四种元素所组成。水土干热湿冷火气0-2-1 化学发展历史的简单回顾化学发展历史的简单回顾第一:物质共同的本原是什么?第二:物质的本原是以怎样的方式构成万物的? 中国在公元前二世纪出现了炼丹术,炼丹家有目的地将各类物质进行搭配烧炼,在过程中使用了燃烧、煅烧、蒸馏、升华、熔融、结晶等,同时也了解了很多物质的性质。古代炼丹术是进行科学实验的雏形。 大约在公元79世纪,中国的炼丹术和造纸术、医药学、天文学一起传入阿拉伯形成了阿拉伯的炼金术,十二世纪逐渐又传入欧洲。炼丹文
14、献不完全统计,炼丹家约用了包括无机物、有机物在内的六十余种药物。本草品汇精要炼丹图 0-2-1 化学发展历史的简单回顾化学发展历史的简单回顾炼丹术及炼丹术医药化学和冶金化学(约16世纪-17世纪)。 在中国,炼丹术也逐渐被本草学所取代。明代李时珍李时珍撰写的本草纲目全书达190多万字,除记载了许多植物的药用价值外,他对许多无机物作了分类,记载了它们的性质和用途。西方以巴拉赛尔斯为代表,他认为:化学的目的并不是为了制造金子和银子,而是为制造药剂。 冶金化学出现。明人宋应星宋应星所著天工开物详尽地记录了当时的手工业和化学生产过程,如金属冶炼、制瓷、造纸、染色、酿造、火药等。西方以阿格里克拉为代表,
15、他总结了采矿和冶金技术,著有巨著“论金属”。q q 水、土、金、玉、石、鹵0-2-1 化学发展历史的简单回顾化学发展历史的简单回顾q燃素学说(公元燃素学说(公元17001774年)年) 史塔尔提出燃素学说(约史塔尔提出燃素学说(约1700年左右):认年左右):认为任何能燃烧的物质体里都含有一种叫燃素的物为任何能燃烧的物质体里都含有一种叫燃素的物质,当物质燃烧时该物质就失去燃素,若在矿物质,当物质燃烧时该物质就失去燃素,若在矿物中加入含有燃素的物质(如煤)就可以得到金属。中加入含有燃素的物质(如煤)就可以得到金属。 燃素学说彻底清除了亚里斯多德的燃素学说彻底清除了亚里斯多德的“原性原性”学说。学
16、说。 燃素学说的危机:无法解释所有被氧化的金燃素学说的危机:无法解释所有被氧化的金属总是比未氧化前重些。属总是比未氧化前重些。q1777年拉瓦锡提出年拉瓦锡提出氧化理论氧化理论,由此萌发近代化学,由此萌发近代化学的萌芽。的萌芽。 总之,这一时期明显的特点是:实用性、经实用性、经验性和零散性验性和零散性。化学作为一门科学尚未诞生。 q第二个时期第二个时期近代化学时期(17世纪后半叶19世纪末)q 特点特点:化学从一般的知识积累发展为系统整理。q 社会基础: 资本主义生产的发展积累了物质变化的新知识; 数学、物理学、天文学等学科也取得了显著的进步。 成立科学研究机构和团体。 一些哲学家论述了正确的
17、科学研究方法。 天平的使用:是化学的研究进入定量阶段。 例如,培根培根(Bacon F,15611626)就曾指出:“一切知识来源于感觉,感觉是可靠的。科学在整理感性材料时,用的是归纳、分析、比较、观察和实验的方法” 。“掌握知识的目的是认识自然,征服自然” 。“知识就是力量”0-2-1 化学发展历史的简单回顾化学发展历史的简单回顾 1661年玻意耳首次提出了科学的元素概念。玻意耳还明确地把化学看成是认识自然的一门学问。 现在我们对元素的定义是以原子结构为根据的。不同元素能化合而形成化合物。同一种化学元素的原子所组成的均匀物质是单质。单质。相对于这个定义来看,玻意耳所指的元素实际上是单质。 0
18、-2-1 化学发展历史的简单回顾化学发展历史的简单回顾这一时期可以分为前后两个时期。前期自17世纪中叶到18世纪末。从1661年玻意耳玻意耳提出科学元素说元素说,到1803年道尔顿道尔顿提提出原子论出原子论之前,是近代化学的孕育时期。后期从原子学说的建立,到1869年门捷列夫发现元素周期系年门捷列夫发现元素周期系,属于近代化学的发展时期。是玻意耳把化学确立为科学是玻意耳把化学确立为科学 。 恩格斯恩格斯元素是由某些不由任何其他物质所构成的原始的和简单物质或完全纯净的物质,它们是用一般方法不能再分解的更简单的物质”q 这一时期是一个这一时期是一个大发展的阶段大发展的阶段,无机化学、有机化,无机化
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