祝贺大家来到内蒙
古大学化学化工学院学习 !
让我们
相互认识、
合作愉快!
化学化工学院专业及学位点
设置:
? 专业设置:
? 化学系:化学专业基地班, 应用化学专业;
? 化工系:材料化学专业, 化学工程与工艺
? 学位点设置:
? 无机化学学位点:稀土配位化学, 金属羰基
? 簇化学, 无机材料化学 。
? 有机化学学位点:
? 物理化学学位点:
? 环境化学学位点:
化学专业基础课程安排:
? 第一学期:无机化学一, 无机化学实验一
? 第二学期:无机化学二, 无机化学实验二,
? 第三学期:物理化学一, 分析化学, 分析化学实验
? 第四学期:物理化学二, 物理化学实验一
? 第五学期:有机化学, 有机化学实验;物理化学实
验二, 化工原理 。
? 第六学期:有机化学, 有机化学实验, 结构化学
? 第七学期:专业课程
? 第八学期:毕业论文
?,无机化学一 〉 课程的学分及考试方法:
?48学时, 3学分 。 考试及格即可获得 3学分 。
?考试方法:笔试 。平时测验占,10%;作业
占 20%;期末考试占 70%。
?对大家的几点要求:
?( 1) 要认真的预习:
?( 2) 上课要认真听讲, 记好笔记:
?( 3) 课后认真看书复习, 时间配置 ( 1:
? 3), 同时认真完成作业 。
?( 4) 选一个课代表或由学习委员兼:与辅导老
? 师联系, 订出辅导答时间, 收交作业时间
? 等 。
?谈谈关于学习方法的探索和学习能力的提高:
?大学的授课方式与中学有很大的不同, 主要表
现在:课堂授课内容上 。 大学一次课所讲的内
容很多相当于中学一周所讲的内容, 因此要求
你们要改变中学的那种学习方法, 寻找一种新
的适合大学学习的方法 。
? 要培养自学能力,以适应科技飞速发展的
时代。 21世纪科技发展将越来快,新知识新
技术不断出现,要不断的学习才不能落后。这
就要求你必须要有很强的自学能力。这一能力
的培养一定在四年的大学中获得。 获得的秘诀:
平时多看书多总结。
?最后预祝大家圆满完成学习任务 。 请记住:
先做绿色的梦,
才有金色的秋 。
引入:
? 我们每学一门新课程时, 都会提出这样
一些问题:
?( 1) 它是研究什么的? 有什么用?
?( 2) 它有那些内容? 怎样才能学好? -------
?这些问题正是绪论这一章要给大家介绍的问
题 。
? 第一章:绪论
?主要内容
?一, 化学在社会发展中的地位及作用
?二, 化学研究的对象, 内容及目的
?三, 研究化学的方法
?四, 无机化学包括的内容
?五, 化学发展简史 ( 自学内容 )
?一, 化学在社会发展中的地位及作用
?化学是使人类继续生存的关键科学, 是自然科
学的中心科学, 是一门满足社会需要的中心科
学 。 因为它与人类的生活息息相关, 与社会的
发展息息相关 。
.化学与人类的生活息息相关:
因为人们的衣, 食, 住, 行, 美, 健等都与
化学紧密相连 。
?衣,人们穿的衣服是由色彩鲜艳的衣料做成的 。
它包含了及多的化学物质, 如:各种化学染料,
各种合成纤维 。 它使人们的穿着更加美丽, 对
生活充满信心 。
?食,饮食是人类生存的决定因素之一。在人们
的食物中,调味品 是必不可少的。如味精,甜
味剂;另外食品 保鲜剂 等,这些都是化学产品。
所以说人们的饮食离不开化学。
住,居住是人类生存的基本条件之一 。 各种 建
筑装潢材料 无一不是化学产品 。 如:钢材, 水
泥, 油漆, 玻璃, 塑料板材等, 正是有了这些
材料, 才使我们能够居住在温暖舒适的房间里 。
?行,用以代步的各种交通工具如:汽车、轮
船、飞机、自行车等都是由化学产品构成的。
车体是由 钢材 构成的、轮胎是由 橡胶 制作的,
汽油、柴油、润滑剂、防冻剂 等都是化学产
品。
?美,各种洗涤化装用品如,洗涤剂, 肥皂, 去
污剂, 美容霜, 香水等等, 都是化学产品 。
?健,用以保证人们健康, 抵御疾病的 各种药物,
都是经过化学合成出来化学药品, 数不胜数 。
?以上各因素表明:
我们生活在化学的世界里,
人的生活离不开化学, 它与人的
生活息息相关 。
2.化学与社会的发展息息相关
社会的发展依赖与农业, 工业, 国防, 科
学技术现代化的发展, 而农业, 工业, 国防,
科学技术现代化的发展又离不开化学的发展 。
( 1) 社会的发展是以农, 林, 牧, 副, 鱼各
行业的发展为基础的, 而农, 林, 牧, 副, 鱼
各行业的发展在很大程度上依赖于化学的科学
成就 。
如:化肥, 农药, 植物生长素, 除草剂等,
这
些化学产品可以使产量大大提高, 并且改变了
耕
作方式, 更重要的是它解决了我们 13亿的人口
大国的吃饭问题 。
?( 2) 社会的发展同时依赖于工业和国防现代
化的发展, 而工业和国防现代化的发展, 又依
赖于化学的发展 。
? 比如:在国防现代化中, 制作导弹, 卫星,
原子弹, 氢弹需要各种性能优异的金属材料,
非金属材料和高分子材料, 这些材料在自然界
不存在, 必须通过化学合成才能获得;
? 另外导弹卫星原子弹氢弹所需的高能燃料,
高能电池, 高敏胶片和耐辐射材料等也都必须
通过化学合成而获得;
?( 3) 各种具有特殊性质的功能材料的产生,
大大推动了社会的进步和科学的发展 。
如高温超导材料, 高效永磁材料和发光
材料 。 其中许多已被用于科学研究的前沿 。 例
如:由包头稀土研究院研制的稀土永磁材料
Nd-Fe-B,被作成 α-磁谱仪用于探测反物质 。
( 在 1998.6.20,由美籍华人丁兆忠博士研制
的 α-磁谱仪, 在肯尼迪航天中心, 用发现者号
航天飞机送入太空, 去探索反物质, CCTV从
清晨 5时开始进行实况转播 ) 。
再例如:
由于各种发光材料的出现, 提高了人们的
生活水平, 使人们看上了彩色电视 。 彩色电视
机中的三基色红绿蓝荧光粉, 都是化学合成的
物质 。 它使我们的家中告别了白炽灯, 用上了
明亮的荧光灯, 亮度高又节能 。 这些荧光材料
无一不是化学产品 。
?( 4) 社会的发展依赖于能源的供给 。
?天然的能源如, 煤炭, 石油, 天然气的开发
和炼制包含了极为丰富的化学知识, 已经形成
了煤化学, 石油化学等专门的研究领域 。 随着
社会的发展, 天然的能源的供给会日趋紧张,
急待开发新的能源 。
如:怎样能更有效的利用太阳能, 怎样利用
海是水制氢, 怎样合理安全的使用氢能源, 这
些都是化学研究领域中的前沿课题 。
( 5) 环境的保护离不开化学 。
随着工业的发展, 废气, 废水废渣所带来的
环境污染越来越严重, 如何治理三废是化学工
作者所面临的重要任务 。
废气的排放主要污染空气:
CO2含量增多, 产生温室效应, 使全球气候变
暖, 海水融化, 疾病增加 。
N2O等氮氧化物增多 ( 汽车尾气 ), 氟里昂
CF2Cl2污染空气, 使臭氧层受到破坏, UV线
地球含量增多, 使地球生命受到威胁 。
?CF2Cl2__hv Cl + CF2Cl
?O3+Cl_____ ClO+ O2
?O+ClO Cl+O2
?O+O3_____O2 +O2
?
?N2O__hv___N +NO
?NO +O3 ___ NO2 +O2
?O+NO2___NO+NO
?O+O3____O2+O2
SO2,NO2气体污染空气:造成酸雨, 严重
破坏地表的植物 。
怎样来保护我们自己的家 !
怎样来保护我们生存的环境?
作为一个化学工作者, 重任在肩 !
( 6) 探索生命的奥秘是化学工作者面临的重
大任务
? 从分子原子水平上, 对生命的过程作出
化学的解释, 这是生命科学中的重大课题,
属于化学和生命科学的交叉领域 。 对这一问
题的研究, 离不开化学的知识, 它需要几代
化学人不懈的努力 。
综上所述:
我们不难理解化学在社会发展中的地位及作
用:
化学是使人类继续生存的关键科
学, 是自然科学的中心科学, 是
一门满足社会需要的中心科学 。
因为它与人类的生活息息相关,
与社会的发展息息相关 。
二, 化学研究的对象, 内容和目的
1,化学研究的对象, 内容
化学是研究 物质变化 的科学 。
物质是化学研究的对象 。
实物 → 若干层次:
外层(天体地球等) → 次外层(单质和化合物) → 次
内层(组成单质和化合物的:原子分子离子) → 内层
(电子、质子、和中子、光子),光子属于场。
场,包括引力场、电磁场,光子场等。
物质 { 实物
场
因此:
化学研究的是对象只限于原子分子离子这一层
次上的实物粒子, 常常称为物质 。
2.化学变化或化学运动 是化学研究的 内容 。
? 化学变化依赖于物质的性质, 性质又于物质
的结构有关 。 变化同时也于外界的条件有关 。
因此 性质结构外界条件都是化学研究的内容 。
?例如,H2+Cl2__hv___2HClg +Δ, 工业制盐酸
的反应, 虽然该反应放热, 但在常温下不反应,
反应需要光引发或点燃的条件 。 由此看来化学
反应与外界条件有极大的关系 。
?所以我们 定义:
?化学是在原子分子离子水平上研究物质的组
成结构性质变化及外界条件的科学, 即研究
物质变化的科学 。
2.化学研究的目的
?化学研究的目的是,通过认识物质的化学变
化规律去驯服物质, 改造物质, 把自然界的
原料经过加工变成更好的或自然界没有的新
物质, 使它为人类服务 。
人类社会赖以生存和发展的基础是物质资
料的生产。
在自然界中有些物质可以直接使用,
如:煤炭、天然气等。但是绝大部分必须经
过化学加工处理,如铁矿石需经化学加工处理
冶炼后才能炼成钢铁;石油需经化学裂解才能
分馏出汽油、柴油、烷烃类等,再合成各种纤
维、塑料等;各种化妆品、各种药物、各种材
料等 -------
因此我们说:化学在提高我国人民生活
水平和满足人民的精神生活方面发挥着巨大
的作用。
所以说研究化学的目的是:
使它更好的为人类服务 。
三, 研究化学的方法
实践 → 认识 → 再实践 → 再认识
实践是检验真理的最高标准, 是认识世
界的基础 。 人们要想认识世界, 就必须实践 。
物质世界中千变万化的化学现象都是通过化
学实验观察到的, 化学中的一些学说, 定律
都是在实验的基础上综合归纳而得到的, 并
且在实验中鉴别修正, 反过来再指导实验 。
因此有人说,化学是一门实验科学 。 这句话
充分强调了实验的重要性 。
我们可以从一些实例中看出这一点 。
稀有气体及其化合物的的发现过程就充分
说明了化学理论来源于实验, 理论反过来又
指导实验的道理 。
英国物理学家 Ramsay领导的科研小组在
1894~1900期间,用他们敏锐的洞察力和高
超的实验技术,发现了从 He到 Rn的六种稀有
气体元素。
( 1904年获得了诺贝尔化学奖)
Ar的发现:
1894,ramsay的科研小组从空气中分离出 1升
N2气测得其重为 1.257g.,而从氮化物中分离出的 1
升 N2气测得其重为 1.251g。
小数点后第三位的差异引起了他们的注意, 经多
次实验所得结果仍是相同的, 于是排除了实验误差
的因素, 他们断定, 引起小数点后第三位的差异的
原因肯定是从空气中分离出的 N2气中还含有其他物
质, 于是经过进一步的分离, 除去了氮气后, 还剩
下 1%的气体, 这些气体极其稳定, 不与任何物质反
应, 在放电管中发出特殊的辉光 ——
于是他们兴奋的宣布:发现了一个新的元素, 根
据它的特殊的稳定性, 于是命名为氩 Ar,拉丁文的意
思是:不活泼 。
这一发现振动了当时的化学界, 因为当时
人们认为空气已经研究的很清楚了, 而 Ramsay
小组又从空气中分出了其它气体, 所以说
Ramsay的工作具划时代的意义 。
1895年,他们又从空气中分离出了 He元
素,而这一元素在当时被认为只有太阳大气中
才
有的元素。
1898年他们又陆续发现了 Ne,Kr,Xe
1900年他们在放射性矿物中发现了 Rn.至此
完成了周期表中的零族元素, 并命名为, 惰性
气
体, 。 这一发现充分说明化学来源与实验, 化
学
人们的认识是永无休止的。
1962年,加拿大 年轻的化学家 N.Bartlett
的工作又使人们对已经认识的, 惰性气体,
有了新的认识,知道了, 惰性气体, 并非绝
对惰性。
N.Bartlett当时是在做一项实验:
使下列反应进行,O2 +PtF6 → O2+[ PtF6]-,
制备 O2+[PtF6]-晶体 。 实验的过程中 Bartlett联想
到,O2的第一电离能为 1171.5KJ/mol,
而 Xe的第一电离能为 1175.7KJ/mol,两者非常
相近 。 既然 O2可以电离出一个电子发生这个反
应, Xe也应该可以失去一个电子发生这个反
应, 生成 Xe+[PF6]-。
然后 Bartlett又用晶格能理论推算了一旦生成
Xe+[ PF6]-的晶格能仅比 O2+[PF6]-的晶格能小
41.8KJ/mol,这一结果表明,Xe+[ PF6]- 一旦生成
尚能稳定存在 。
于是 N.Bartlett在室温下, 将 Xe和 PtF6的
蒸气通入一个密闭的容器中,
结果:产生了 红色的晶体 Xe+[PF6]-。
这是第一个真正的稀有气体化合物, 这一
发现振动了当时的化学界, 动摇了人们的, 稀
有气体绝对惰性, 的概念 。 于是人们将惰性气
体更名为稀有气体, 从此揭开了稀有气体研究
的新篇章, 同时修正了化学键理论:既稳定的
八偶体, 在一定的条件下仍可发生化学反应 。
现在看来, Bartlett的发现是在化学电
离理论和晶格能理论指导下产生的, 这一发
现充分说明了理论指导实践的道理 。
因此我们认为研究化学的方法就是:
实践 → 认识 → 再实践 → 再认识 。
通过以上事实说明:化学家不仅要有一个
好脑子, 还要有一双 敏锐的眼睛, 一副 灵巧
的双手, 只有这样才能及时发现问题, 产生
好的想法, 在用双手去实现自己的想法, 才
能成为一个优秀的化学家 。
四, 无机化学一研究的内容
无机化学一介绍的是,化学中的一些基
本原理和基本概念, 是化学学科中最基础的一
门课程 。 它是工具, 用来解决后续课程中所遇
到的问题, 是为后续课程的学习打基础的一门
课程 。
它包括的内容:
绪论、气体和溶液理论、化学平衡理论、
电解质理论、原子结构理论、分子结构理论、
氧
化还原理论、氢和稀有气体、氧 H2O和 H2O2、
碱金属和碱土金属,共十个章节。
无机化学一和无机化学二的关系:
无机化学二,主要研究周期表中各元素的单质
及化合物的组成, 性质, 结构, 变化规律及外
界影响因素的科学 。
无机化学一,主要介绍化学中的一些基本原理
和基本概念, 用这些基本概念去解释无机化学
及其它化学中所出现的问题 。
由此可见:无机化学一和无机化学二联系密切,
无机化学一是工具, 可帮助学习无机化学二的
内
容 。
五, 化学发展简史 ( 自学 )
学习化学发展简史, 可使我们了解化学前辈们为化
学所做出的杰出贡献, 他们严谨治学的科学态度和
百折不挠的毅力值得我们学习, 他们的成功经验和
失败的教训值得我们借鉴 。
人类第一个化学发明是:火, 在公元前 50万年 。
公元前 3000年 ( 奴隶社会时期 ),埃及人学会了
炼铁, 制造有色玻璃, 鞣制皮革, 从植物中提取药
物, 香料等;
中国的冶炼技术的发展约在公元前 2000— 2500年
间 。 从出土的殷代青铜器 ( 铜, 锡, 铅合金 ) 来看:
铸件精美技术很高 。
我国两汉时期 ( 公元前 100年 ),
发明了造纸术 。
( 在这个时期已经积累了不少化学知识, 有些
人开始思考宇宙及物质的构成, 最早的见解出
现在我国的, 易经, 中的, 八卦, 和, 五行,
学说中 。 但后来被神话而失去了好的作用 。 比
中国晚 300年后, 古希腊才出现了有关宇宙的
构想, Empedocles指出宇宙是由 水, 火, 土,
气四种原质构成的 。 后来 Aristotle指出,四种
原性 —— 热, 冷, 干, 湿成对组合可以得出四
种原质, 这种错误的哲学思想使化学走上了炼
金术, 炼丹术的歧途 。
公元前后 —— 公元 1500年间:
炼金术, 炼丹术 ( HgS和 Pb3O4)
在中国和世界风行, 这段时期, 化学走
入了歧途, 但也积累了不少知识, 提高了实
验技术 。 制作了许多实验仪器 。
公元 1500—— 1700年,医药化学时期。
欧洲人放弃了炼金术、炼丹术,开始了
制药,这也是生命本身提出的要求。
巴拉塞尔斯写到:,化学的目的并不是
为了制作金子和银子,而是为了制造药剂”。
当时用化学法制得了许多无机药剂,成
功的医治了许多疾病。
我国明代医药化学家、医生李时珍著有
一药物巨著:“本草纲目”。书中列有 1000
多种药材、矿物的制备方法。
燃素学说时期 ( 公元 1700—— 1774年间 ),
Stahl提出了燃素学说 。 他认为能燃烧的物质
里都含有一种燃素 。 物质燃烧就失去燃素, 在
矿石中加入燃素, 就可以得到金属 。 这一学说,
在某总程度上统一说明了当时积累的几乎全部
实验材料 。 他的功绩是彻底清除了 Aristole的
原性学说, 但本身存在着致命的缺点:所有被
氧化的物质总比被氧化前重, 这和预期的结果
相反 。 1774年在燃素学说失败 以后 拉瓦锡提
出了氧化理论 。 实验证实:燃烧不是放出燃素,
相反, 是燃烧物质和空气中的氧所起的化合反
应, 由此萌发了近代化学反应 。
近代化学的萌芽
近代化学时期的到来首先应归功于天平的使
用 。 它使化学的研究进入了定量的阶段 。 出现
了一系列的基本定律和原子分子学说 。
如:质量不灭定律, 氧化理论, 定比定律,
当量定律, 相对原子量概念, 阿佛加得罗定律
等 。 这些定理使化学构成了一门科学 。
1869年门捷列夫把当时已知的 60多种元素按
原子量和性质之间的递变规律排列起来 -----元素
周期表并找出了它们的规律 —— 元素周期律,
它使化学科学提高到了唯物主义的高度, 充分
体现了从量变到质变的客观规律 。
化学的现状
化学发展到目前这个阶段, 研究领域十分关广
阔, 已不是每个化学家所能全面涉猎的, 必须进一步
专业化 。
化学最早被分成两部分,无机化学和有机化学;
后来又划分为四个分之学科:
无机化学 ( 研究元素及化合物, 除碳氢化合物及衍
生物以外 )
有机化学 ( 研究碳氢化合物及其衍生物以外
分析化学 ( 研究鉴定方法及分析原理 )
物理化学 ( 用物理和数学的方法研究物质之间本质
的联系规律 )
由于化学的发展, 化学知识的广泛应用,
不同学科的交叉渗透, 化学科学有进一步分出
了许多分之学科:
高分子化学, 放射化学,
地球化学, 工业化学,
农业化学, 环境化学,
生物化学等 。
最近 20年来,化学有了突飞猛进的发展,
20世纪 90年代已合成出 1000万种化合物,合成
速度还在增加。
石英光导纤维比头发丝还细,同时共 25000通话
互不干扰。
1987年发现了 Yba2Cu3Ox的 90K温度超导,液氮
温
度下超导。这意味着长距离输电不损失。
目前人们正试图从分子水平上认识药物的化学作
用,使我们在分子水平上治疗疾病,达到理想的效
果。
?以上例子说明:
化学是自然科学的
轴心科学是当之无愧的 。
我国的化学发展:
建国 50多年来, 我们取得了许多化学研究
成果:
胰岛素的合成具有国际水, 它说明了我国结构化
学
和精密有机合成的领先地位;
原子弹氢弹研制成功说明我国核物理, 核化学, 材
料科学的发展以赶上国际水平;
洲际导弹, 卫星的发射成功离不开高能燃料, 耐热
材料和半导体材料的研究和发展 。
近来在高温超导材料合成方面我国也跻身于世界的
行列 。
我们今后的任务还很重,我们还需要
不断的努力去赶超世界先进水平。
古大学化学化工学院学习 !
让我们
相互认识、
合作愉快!
化学化工学院专业及学位点
设置:
? 专业设置:
? 化学系:化学专业基地班, 应用化学专业;
? 化工系:材料化学专业, 化学工程与工艺
? 学位点设置:
? 无机化学学位点:稀土配位化学, 金属羰基
? 簇化学, 无机材料化学 。
? 有机化学学位点:
? 物理化学学位点:
? 环境化学学位点:
化学专业基础课程安排:
? 第一学期:无机化学一, 无机化学实验一
? 第二学期:无机化学二, 无机化学实验二,
? 第三学期:物理化学一, 分析化学, 分析化学实验
? 第四学期:物理化学二, 物理化学实验一
? 第五学期:有机化学, 有机化学实验;物理化学实
验二, 化工原理 。
? 第六学期:有机化学, 有机化学实验, 结构化学
? 第七学期:专业课程
? 第八学期:毕业论文
?,无机化学一 〉 课程的学分及考试方法:
?48学时, 3学分 。 考试及格即可获得 3学分 。
?考试方法:笔试 。平时测验占,10%;作业
占 20%;期末考试占 70%。
?对大家的几点要求:
?( 1) 要认真的预习:
?( 2) 上课要认真听讲, 记好笔记:
?( 3) 课后认真看书复习, 时间配置 ( 1:
? 3), 同时认真完成作业 。
?( 4) 选一个课代表或由学习委员兼:与辅导老
? 师联系, 订出辅导答时间, 收交作业时间
? 等 。
?谈谈关于学习方法的探索和学习能力的提高:
?大学的授课方式与中学有很大的不同, 主要表
现在:课堂授课内容上 。 大学一次课所讲的内
容很多相当于中学一周所讲的内容, 因此要求
你们要改变中学的那种学习方法, 寻找一种新
的适合大学学习的方法 。
? 要培养自学能力,以适应科技飞速发展的
时代。 21世纪科技发展将越来快,新知识新
技术不断出现,要不断的学习才不能落后。这
就要求你必须要有很强的自学能力。这一能力
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平时多看书多总结。
?最后预祝大家圆满完成学习任务 。 请记住:
先做绿色的梦,
才有金色的秋 。
引入:
? 我们每学一门新课程时, 都会提出这样
一些问题:
?( 1) 它是研究什么的? 有什么用?
?( 2) 它有那些内容? 怎样才能学好? -------
?这些问题正是绪论这一章要给大家介绍的问
题 。
? 第一章:绪论
?主要内容
?一, 化学在社会发展中的地位及作用
?二, 化学研究的对象, 内容及目的
?三, 研究化学的方法
?四, 无机化学包括的内容
?五, 化学发展简史 ( 自学内容 )
?一, 化学在社会发展中的地位及作用
?化学是使人类继续生存的关键科学, 是自然科
学的中心科学, 是一门满足社会需要的中心科
学 。 因为它与人类的生活息息相关, 与社会的
发展息息相关 。
.化学与人类的生活息息相关:
因为人们的衣, 食, 住, 行, 美, 健等都与
化学紧密相连 。
?衣,人们穿的衣服是由色彩鲜艳的衣料做成的 。
它包含了及多的化学物质, 如:各种化学染料,
各种合成纤维 。 它使人们的穿着更加美丽, 对
生活充满信心 。
?食,饮食是人类生存的决定因素之一。在人们
的食物中,调味品 是必不可少的。如味精,甜
味剂;另外食品 保鲜剂 等,这些都是化学产品。
所以说人们的饮食离不开化学。
住,居住是人类生存的基本条件之一 。 各种 建
筑装潢材料 无一不是化学产品 。 如:钢材, 水
泥, 油漆, 玻璃, 塑料板材等, 正是有了这些
材料, 才使我们能够居住在温暖舒适的房间里 。
?行,用以代步的各种交通工具如:汽车、轮
船、飞机、自行车等都是由化学产品构成的。
车体是由 钢材 构成的、轮胎是由 橡胶 制作的,
汽油、柴油、润滑剂、防冻剂 等都是化学产
品。
?美,各种洗涤化装用品如,洗涤剂, 肥皂, 去
污剂, 美容霜, 香水等等, 都是化学产品 。
?健,用以保证人们健康, 抵御疾病的 各种药物,
都是经过化学合成出来化学药品, 数不胜数 。
?以上各因素表明:
我们生活在化学的世界里,
人的生活离不开化学, 它与人的
生活息息相关 。
2.化学与社会的发展息息相关
社会的发展依赖与农业, 工业, 国防, 科
学技术现代化的发展, 而农业, 工业, 国防,
科学技术现代化的发展又离不开化学的发展 。
( 1) 社会的发展是以农, 林, 牧, 副, 鱼各
行业的发展为基础的, 而农, 林, 牧, 副, 鱼
各行业的发展在很大程度上依赖于化学的科学
成就 。
如:化肥, 农药, 植物生长素, 除草剂等,
这
些化学产品可以使产量大大提高, 并且改变了
耕
作方式, 更重要的是它解决了我们 13亿的人口
大国的吃饭问题 。
?( 2) 社会的发展同时依赖于工业和国防现代
化的发展, 而工业和国防现代化的发展, 又依
赖于化学的发展 。
? 比如:在国防现代化中, 制作导弹, 卫星,
原子弹, 氢弹需要各种性能优异的金属材料,
非金属材料和高分子材料, 这些材料在自然界
不存在, 必须通过化学合成才能获得;
? 另外导弹卫星原子弹氢弹所需的高能燃料,
高能电池, 高敏胶片和耐辐射材料等也都必须
通过化学合成而获得;
?( 3) 各种具有特殊性质的功能材料的产生,
大大推动了社会的进步和科学的发展 。
如高温超导材料, 高效永磁材料和发光
材料 。 其中许多已被用于科学研究的前沿 。 例
如:由包头稀土研究院研制的稀土永磁材料
Nd-Fe-B,被作成 α-磁谱仪用于探测反物质 。
( 在 1998.6.20,由美籍华人丁兆忠博士研制
的 α-磁谱仪, 在肯尼迪航天中心, 用发现者号
航天飞机送入太空, 去探索反物质, CCTV从
清晨 5时开始进行实况转播 ) 。
再例如:
由于各种发光材料的出现, 提高了人们的
生活水平, 使人们看上了彩色电视 。 彩色电视
机中的三基色红绿蓝荧光粉, 都是化学合成的
物质 。 它使我们的家中告别了白炽灯, 用上了
明亮的荧光灯, 亮度高又节能 。 这些荧光材料
无一不是化学产品 。
?( 4) 社会的发展依赖于能源的供给 。
?天然的能源如, 煤炭, 石油, 天然气的开发
和炼制包含了极为丰富的化学知识, 已经形成
了煤化学, 石油化学等专门的研究领域 。 随着
社会的发展, 天然的能源的供给会日趋紧张,
急待开发新的能源 。
如:怎样能更有效的利用太阳能, 怎样利用
海是水制氢, 怎样合理安全的使用氢能源, 这
些都是化学研究领域中的前沿课题 。
( 5) 环境的保护离不开化学 。
随着工业的发展, 废气, 废水废渣所带来的
环境污染越来越严重, 如何治理三废是化学工
作者所面临的重要任务 。
废气的排放主要污染空气:
CO2含量增多, 产生温室效应, 使全球气候变
暖, 海水融化, 疾病增加 。
N2O等氮氧化物增多 ( 汽车尾气 ), 氟里昂
CF2Cl2污染空气, 使臭氧层受到破坏, UV线
地球含量增多, 使地球生命受到威胁 。
?CF2Cl2__hv Cl + CF2Cl
?O3+Cl_____ ClO+ O2
?O+ClO Cl+O2
?O+O3_____O2 +O2
?
?N2O__hv___N +NO
?NO +O3 ___ NO2 +O2
?O+NO2___NO+NO
?O+O3____O2+O2
SO2,NO2气体污染空气:造成酸雨, 严重
破坏地表的植物 。
怎样来保护我们自己的家 !
怎样来保护我们生存的环境?
作为一个化学工作者, 重任在肩 !
( 6) 探索生命的奥秘是化学工作者面临的重
大任务
? 从分子原子水平上, 对生命的过程作出
化学的解释, 这是生命科学中的重大课题,
属于化学和生命科学的交叉领域 。 对这一问
题的研究, 离不开化学的知识, 它需要几代
化学人不懈的努力 。
综上所述:
我们不难理解化学在社会发展中的地位及作
用:
化学是使人类继续生存的关键科
学, 是自然科学的中心科学, 是
一门满足社会需要的中心科学 。
因为它与人类的生活息息相关,
与社会的发展息息相关 。
二, 化学研究的对象, 内容和目的
1,化学研究的对象, 内容
化学是研究 物质变化 的科学 。
物质是化学研究的对象 。
实物 → 若干层次:
外层(天体地球等) → 次外层(单质和化合物) → 次
内层(组成单质和化合物的:原子分子离子) → 内层
(电子、质子、和中子、光子),光子属于场。
场,包括引力场、电磁场,光子场等。
物质 { 实物
场
因此:
化学研究的是对象只限于原子分子离子这一层
次上的实物粒子, 常常称为物质 。
2.化学变化或化学运动 是化学研究的 内容 。
? 化学变化依赖于物质的性质, 性质又于物质
的结构有关 。 变化同时也于外界的条件有关 。
因此 性质结构外界条件都是化学研究的内容 。
?例如,H2+Cl2__hv___2HClg +Δ, 工业制盐酸
的反应, 虽然该反应放热, 但在常温下不反应,
反应需要光引发或点燃的条件 。 由此看来化学
反应与外界条件有极大的关系 。
?所以我们 定义:
?化学是在原子分子离子水平上研究物质的组
成结构性质变化及外界条件的科学, 即研究
物质变化的科学 。
2.化学研究的目的
?化学研究的目的是,通过认识物质的化学变
化规律去驯服物质, 改造物质, 把自然界的
原料经过加工变成更好的或自然界没有的新
物质, 使它为人类服务 。
人类社会赖以生存和发展的基础是物质资
料的生产。
在自然界中有些物质可以直接使用,
如:煤炭、天然气等。但是绝大部分必须经
过化学加工处理,如铁矿石需经化学加工处理
冶炼后才能炼成钢铁;石油需经化学裂解才能
分馏出汽油、柴油、烷烃类等,再合成各种纤
维、塑料等;各种化妆品、各种药物、各种材
料等 -------
因此我们说:化学在提高我国人民生活
水平和满足人民的精神生活方面发挥着巨大
的作用。
所以说研究化学的目的是:
使它更好的为人类服务 。
三, 研究化学的方法
实践 → 认识 → 再实践 → 再认识
实践是检验真理的最高标准, 是认识世
界的基础 。 人们要想认识世界, 就必须实践 。
物质世界中千变万化的化学现象都是通过化
学实验观察到的, 化学中的一些学说, 定律
都是在实验的基础上综合归纳而得到的, 并
且在实验中鉴别修正, 反过来再指导实验 。
因此有人说,化学是一门实验科学 。 这句话
充分强调了实验的重要性 。
我们可以从一些实例中看出这一点 。
稀有气体及其化合物的的发现过程就充分
说明了化学理论来源于实验, 理论反过来又
指导实验的道理 。
英国物理学家 Ramsay领导的科研小组在
1894~1900期间,用他们敏锐的洞察力和高
超的实验技术,发现了从 He到 Rn的六种稀有
气体元素。
( 1904年获得了诺贝尔化学奖)
Ar的发现:
1894,ramsay的科研小组从空气中分离出 1升
N2气测得其重为 1.257g.,而从氮化物中分离出的 1
升 N2气测得其重为 1.251g。
小数点后第三位的差异引起了他们的注意, 经多
次实验所得结果仍是相同的, 于是排除了实验误差
的因素, 他们断定, 引起小数点后第三位的差异的
原因肯定是从空气中分离出的 N2气中还含有其他物
质, 于是经过进一步的分离, 除去了氮气后, 还剩
下 1%的气体, 这些气体极其稳定, 不与任何物质反
应, 在放电管中发出特殊的辉光 ——
于是他们兴奋的宣布:发现了一个新的元素, 根
据它的特殊的稳定性, 于是命名为氩 Ar,拉丁文的意
思是:不活泼 。
这一发现振动了当时的化学界, 因为当时
人们认为空气已经研究的很清楚了, 而 Ramsay
小组又从空气中分出了其它气体, 所以说
Ramsay的工作具划时代的意义 。
1895年,他们又从空气中分离出了 He元
素,而这一元素在当时被认为只有太阳大气中
才
有的元素。
1898年他们又陆续发现了 Ne,Kr,Xe
1900年他们在放射性矿物中发现了 Rn.至此
完成了周期表中的零族元素, 并命名为, 惰性
气
体, 。 这一发现充分说明化学来源与实验, 化
学
人们的认识是永无休止的。
1962年,加拿大 年轻的化学家 N.Bartlett
的工作又使人们对已经认识的, 惰性气体,
有了新的认识,知道了, 惰性气体, 并非绝
对惰性。
N.Bartlett当时是在做一项实验:
使下列反应进行,O2 +PtF6 → O2+[ PtF6]-,
制备 O2+[PtF6]-晶体 。 实验的过程中 Bartlett联想
到,O2的第一电离能为 1171.5KJ/mol,
而 Xe的第一电离能为 1175.7KJ/mol,两者非常
相近 。 既然 O2可以电离出一个电子发生这个反
应, Xe也应该可以失去一个电子发生这个反
应, 生成 Xe+[PF6]-。
然后 Bartlett又用晶格能理论推算了一旦生成
Xe+[ PF6]-的晶格能仅比 O2+[PF6]-的晶格能小
41.8KJ/mol,这一结果表明,Xe+[ PF6]- 一旦生成
尚能稳定存在 。
于是 N.Bartlett在室温下, 将 Xe和 PtF6的
蒸气通入一个密闭的容器中,
结果:产生了 红色的晶体 Xe+[PF6]-。
这是第一个真正的稀有气体化合物, 这一
发现振动了当时的化学界, 动摇了人们的, 稀
有气体绝对惰性, 的概念 。 于是人们将惰性气
体更名为稀有气体, 从此揭开了稀有气体研究
的新篇章, 同时修正了化学键理论:既稳定的
八偶体, 在一定的条件下仍可发生化学反应 。
现在看来, Bartlett的发现是在化学电
离理论和晶格能理论指导下产生的, 这一发
现充分说明了理论指导实践的道理 。
因此我们认为研究化学的方法就是:
实践 → 认识 → 再实践 → 再认识 。
通过以上事实说明:化学家不仅要有一个
好脑子, 还要有一双 敏锐的眼睛, 一副 灵巧
的双手, 只有这样才能及时发现问题, 产生
好的想法, 在用双手去实现自己的想法, 才
能成为一个优秀的化学家 。
四, 无机化学一研究的内容
无机化学一介绍的是,化学中的一些基
本原理和基本概念, 是化学学科中最基础的一
门课程 。 它是工具, 用来解决后续课程中所遇
到的问题, 是为后续课程的学习打基础的一门
课程 。
它包括的内容:
绪论、气体和溶液理论、化学平衡理论、
电解质理论、原子结构理论、分子结构理论、
氧
化还原理论、氢和稀有气体、氧 H2O和 H2O2、
碱金属和碱土金属,共十个章节。
无机化学一和无机化学二的关系:
无机化学二,主要研究周期表中各元素的单质
及化合物的组成, 性质, 结构, 变化规律及外
界影响因素的科学 。
无机化学一,主要介绍化学中的一些基本原理
和基本概念, 用这些基本概念去解释无机化学
及其它化学中所出现的问题 。
由此可见:无机化学一和无机化学二联系密切,
无机化学一是工具, 可帮助学习无机化学二的
内
容 。
五, 化学发展简史 ( 自学 )
学习化学发展简史, 可使我们了解化学前辈们为化
学所做出的杰出贡献, 他们严谨治学的科学态度和
百折不挠的毅力值得我们学习, 他们的成功经验和
失败的教训值得我们借鉴 。
人类第一个化学发明是:火, 在公元前 50万年 。
公元前 3000年 ( 奴隶社会时期 ),埃及人学会了
炼铁, 制造有色玻璃, 鞣制皮革, 从植物中提取药
物, 香料等;
中国的冶炼技术的发展约在公元前 2000— 2500年
间 。 从出土的殷代青铜器 ( 铜, 锡, 铅合金 ) 来看:
铸件精美技术很高 。
我国两汉时期 ( 公元前 100年 ),
发明了造纸术 。
( 在这个时期已经积累了不少化学知识, 有些
人开始思考宇宙及物质的构成, 最早的见解出
现在我国的, 易经, 中的, 八卦, 和, 五行,
学说中 。 但后来被神话而失去了好的作用 。 比
中国晚 300年后, 古希腊才出现了有关宇宙的
构想, Empedocles指出宇宙是由 水, 火, 土,
气四种原质构成的 。 后来 Aristotle指出,四种
原性 —— 热, 冷, 干, 湿成对组合可以得出四
种原质, 这种错误的哲学思想使化学走上了炼
金术, 炼丹术的歧途 。
公元前后 —— 公元 1500年间:
炼金术, 炼丹术 ( HgS和 Pb3O4)
在中国和世界风行, 这段时期, 化学走
入了歧途, 但也积累了不少知识, 提高了实
验技术 。 制作了许多实验仪器 。
公元 1500—— 1700年,医药化学时期。
欧洲人放弃了炼金术、炼丹术,开始了
制药,这也是生命本身提出的要求。
巴拉塞尔斯写到:,化学的目的并不是
为了制作金子和银子,而是为了制造药剂”。
当时用化学法制得了许多无机药剂,成
功的医治了许多疾病。
我国明代医药化学家、医生李时珍著有
一药物巨著:“本草纲目”。书中列有 1000
多种药材、矿物的制备方法。
燃素学说时期 ( 公元 1700—— 1774年间 ),
Stahl提出了燃素学说 。 他认为能燃烧的物质
里都含有一种燃素 。 物质燃烧就失去燃素, 在
矿石中加入燃素, 就可以得到金属 。 这一学说,
在某总程度上统一说明了当时积累的几乎全部
实验材料 。 他的功绩是彻底清除了 Aristole的
原性学说, 但本身存在着致命的缺点:所有被
氧化的物质总比被氧化前重, 这和预期的结果
相反 。 1774年在燃素学说失败 以后 拉瓦锡提
出了氧化理论 。 实验证实:燃烧不是放出燃素,
相反, 是燃烧物质和空气中的氧所起的化合反
应, 由此萌发了近代化学反应 。
近代化学的萌芽
近代化学时期的到来首先应归功于天平的使
用 。 它使化学的研究进入了定量的阶段 。 出现
了一系列的基本定律和原子分子学说 。
如:质量不灭定律, 氧化理论, 定比定律,
当量定律, 相对原子量概念, 阿佛加得罗定律
等 。 这些定理使化学构成了一门科学 。
1869年门捷列夫把当时已知的 60多种元素按
原子量和性质之间的递变规律排列起来 -----元素
周期表并找出了它们的规律 —— 元素周期律,
它使化学科学提高到了唯物主义的高度, 充分
体现了从量变到质变的客观规律 。
化学的现状
化学发展到目前这个阶段, 研究领域十分关广
阔, 已不是每个化学家所能全面涉猎的, 必须进一步
专业化 。
化学最早被分成两部分,无机化学和有机化学;
后来又划分为四个分之学科:
无机化学 ( 研究元素及化合物, 除碳氢化合物及衍
生物以外 )
有机化学 ( 研究碳氢化合物及其衍生物以外
分析化学 ( 研究鉴定方法及分析原理 )
物理化学 ( 用物理和数学的方法研究物质之间本质
的联系规律 )
由于化学的发展, 化学知识的广泛应用,
不同学科的交叉渗透, 化学科学有进一步分出
了许多分之学科:
高分子化学, 放射化学,
地球化学, 工业化学,
农业化学, 环境化学,
生物化学等 。
最近 20年来,化学有了突飞猛进的发展,
20世纪 90年代已合成出 1000万种化合物,合成
速度还在增加。
石英光导纤维比头发丝还细,同时共 25000通话
互不干扰。
1987年发现了 Yba2Cu3Ox的 90K温度超导,液氮
温
度下超导。这意味着长距离输电不损失。
目前人们正试图从分子水平上认识药物的化学作
用,使我们在分子水平上治疗疾病,达到理想的效
果。
?以上例子说明:
化学是自然科学的
轴心科学是当之无愧的 。
我国的化学发展:
建国 50多年来, 我们取得了许多化学研究
成果:
胰岛素的合成具有国际水, 它说明了我国结构化
学
和精密有机合成的领先地位;
原子弹氢弹研制成功说明我国核物理, 核化学, 材
料科学的发展以赶上国际水平;
洲际导弹, 卫星的发射成功离不开高能燃料, 耐热
材料和半导体材料的研究和发展 。
近来在高温超导材料合成方面我国也跻身于世界的
行列 。
我们今后的任务还很重,我们还需要
不断的努力去赶超世界先进水平。