1,你知道电子的波函数和 s,p,d,f四个量子数吗？
2,你知道 H2O的结构吗？试绘出。
3,你对“毒酒”和“毒大米”等食品问题是否感到恐慌？
原因？
4,对该课程的建议和要求
Organic farming enters the mainstream
Nature 428,783 (22 April 2004)
从有机农业说起
ORGANIC FARMING:
1,Is it the future of farming?
2,Organic movement.
Avoiding synthetic fertilizers,pesticides
and herbicides.
Organic standards also differ in their
details from country to country.
Chilean nitrate,a mined source of sodium nitrate,
permitted under US rules
Genetically modified (GM)?
什么方法可以证明是 organic products？
1,Higher proportion of the isotope nitrogen-15
inorganically farmed soil.
15N
This is because nitrogen-fixing plants accumulate more of
this heavy isotope than is present in synthetic fertilizers.
2,Investigating whether concentrations of trace
elements such as calcium(Ca),boron(B),
magnesium(Mg) and selenium(Se) differ between
organic and conventional produce.
研究物质的 形成, 结构 与 性质 和 变化
的科学
? 合成 新物质 (Synthesis)
? 物质的 组成与结构
? 物质的 结构与性质的关系
? 变化的 原因
化学研究什么?
研究的层次：
宏观物体（物理）
分子，原子，离子（化学）
电子，质子，中子等基本粒子（物理）
主要是分子层次 （原子，离子）
以及分子以上的层次：超分子，纳米层次
例如下面的超分子化合物
[Na?Fe6(?2-OMe)12 (dbm)6]+
的 x-射线结晶学的超分子结构
化学
日化
地质
物理
材料
纺织
电子
医学
农业
环境
石油
食品
制药
法学
生物
数学
化学与其他学科的关系
化学的特点：实验性强的科学
没有实验就没有发现：居里夫妇发现铀矿石的放射性比提纯
后铀化合物强，估计有一种放射性更强的新元素存在,1899-
19024年内，经过上万次的重结晶，从 8吨沥青铀矿得到 0.1g的
RaCl2,测定了 Ra的原子量。
没有实验就没有理论的进步和发展,1986年氧化物高温超导
的发现，促进了超导理论。
1,现代光、电、磁和计算机的发展和测试水平
的进步
例：宏观 ?微观
STM(扫描隧道电镜）和 AFM(原子力显微镜） ? 原子
的真实大小
由间接的推导到直接观察到原子
化学的近年来发展和进步
现代化学 理论上：量子力学等技术上：电子技术和计算机
量子力学：
现象 ? 理论 （波函数的概念应用于化学，原子轨道，分子轨
道 ）
结构 ? 化学性质
认识分子 ?设计分子
实验化学 ?计算化学
Cu原子在 Si表面的 STM照片（放大 250 million)
WO3-x晶体剪切面的高分辩
电镜图，研究固体的缺陷
NMR(核磁共振）,X光衍射等推断 C60的结构
C60,旋转 100万次 /秒
对 C60进行化学修饰，
生成与 Os的配合物：
[Os(O)4(py)2(C60)]
91年,Berkeley
的 Hawkins用此
化合物得到 C60
的 X射线照片
2,新化合物的大量出现
近 3000万 种（ CA登录到 2000年）、
20世纪末，每年报导 100万 种，
美国的化学物质的产值为 4000亿美元
惰气化合物
电子化物
超分子化合物（主客化合物）
非整比化合物（缺陷）
3,化学与其他学科的渗透和交叉
化学与生命,
例如,cis-Pt(NH3)2Cl2与 DNA作用的抗癌特性
有机化合物的非对称合成（手性合成）
化学与材料,
磁性材料，非线性光学材料，超导材料，发光材料
例：彩色显示器,CRT ? 液晶 ? FED平板显示，
照明：三基色灯 ?LED
纳米技术和纳米材料,
C60,碳纳米管，碳笼包合物,peapods,
Cross-sectional image of a rope comprising hexagonally packed
parallel single-walled carbon nanotubes,单层碳纳米管束
Nature 396,323 - 324 (1998) DAVID E,LUZZI*
The smallest carbon
nanotube
High-resolution electron
microscope image of a 4 ?
tubule (side walls are marked
by lines) confined inside an
18-shell carbon nanotube
Sumio Iijima et al
Nature 408,50 (2000)
多层碳纳米管
金属富勒烯包合物
（ EMF,endohedral metallofullerenes)
4,化学与日常生活和社会生活密切相关
实用科学
正效应,人体健康、药物化学、自然资源利用、能源、环保
负效应,有害于环境和人类的健康
化学使正负作用两者平衡，发展正效应，消除负效应
叶绿素的分子结构
咖啡因的分子结构
药品、食品、染料、食品添加剂、化妆品
咖啡因的分子结构
药品、食品、染料、食品添加剂、化妆品
例 1：高分子材料,塑料，纤维，工程塑料，医用塑料
例 2：日化产品：洗涤用品，化妆品
例 3：汽车的排污问题，尾气处理，燃料电池（ fuel cells )
主要内容：
?原子、分子和晶体的 结构基础 (实验方法）
?化学反应的 能量 关系（平衡和热力学）
?化学原理的 应用 (结合生命、材料、环境、生活）
,大学化学, 主要学习什么？
,大学化学, 的特点和重点
起点较高, 大学主要化学课程的综合和提炼
无机、有机、物化,结构
系统性, 既不是科普讲座，又不是专业课
要求掌握最基本的概念、原理和实验方法
选课要求：
（ 化学、医学、生命、地质、环化等除外）
对化学是否有兴趣？
与所学专业的关系？
与日常生活和社会生活的关系？
提倡课堂讨论、提问和讲演
教科书, 结构和物性 ( 部分）
周公度，高教出版社
如何学习, 大学化学,？
1、明确本人的对化学的兴趣和要求。
2、正确估计的自己的化学基础，至少达到最基本的要求。
掌握教科书中的指定阅读部分和完成要求的习题。
3、希望有兴趣和有余力的同学加深和加宽自己的知识面和
对化学的理解。
作业 10%
期中 20%
期末考 70%
化学院主页 ?教师 ftp?无机化学 ?姚光庆 ?大学化学
（大纲，安排，每章的 ppt内容）
Email,yaogq@pku.edu.cn
2,你知道 H2O的结构吗？试绘出。
3,你对“毒酒”和“毒大米”等食品问题是否感到恐慌？
原因？
4,对该课程的建议和要求
Organic farming enters the mainstream
Nature 428,783 (22 April 2004)
从有机农业说起
ORGANIC FARMING:
1,Is it the future of farming?
2,Organic movement.
Avoiding synthetic fertilizers,pesticides
and herbicides.
Organic standards also differ in their
details from country to country.
Chilean nitrate,a mined source of sodium nitrate,
permitted under US rules
Genetically modified (GM)?
什么方法可以证明是 organic products？
1,Higher proportion of the isotope nitrogen-15
inorganically farmed soil.
15N
This is because nitrogen-fixing plants accumulate more of
this heavy isotope than is present in synthetic fertilizers.
2,Investigating whether concentrations of trace
elements such as calcium(Ca),boron(B),
magnesium(Mg) and selenium(Se) differ between
organic and conventional produce.
研究物质的 形成, 结构 与 性质 和 变化
的科学
? 合成 新物质 (Synthesis)
? 物质的 组成与结构
? 物质的 结构与性质的关系
? 变化的 原因
化学研究什么?
研究的层次：
宏观物体（物理）
分子，原子，离子（化学）
电子，质子，中子等基本粒子（物理）
主要是分子层次 （原子，离子）
以及分子以上的层次：超分子，纳米层次
例如下面的超分子化合物
[Na?Fe6(?2-OMe)12 (dbm)6]+
的 x-射线结晶学的超分子结构
化学
日化
地质
物理
材料
纺织
电子
医学
农业
环境
石油
食品
制药
法学
生物
数学
化学与其他学科的关系
化学的特点：实验性强的科学
没有实验就没有发现：居里夫妇发现铀矿石的放射性比提纯
后铀化合物强，估计有一种放射性更强的新元素存在,1899-
19024年内，经过上万次的重结晶，从 8吨沥青铀矿得到 0.1g的
RaCl2,测定了 Ra的原子量。
没有实验就没有理论的进步和发展,1986年氧化物高温超导
的发现，促进了超导理论。
1,现代光、电、磁和计算机的发展和测试水平
的进步
例：宏观 ?微观
STM(扫描隧道电镜）和 AFM(原子力显微镜） ? 原子
的真实大小
由间接的推导到直接观察到原子
化学的近年来发展和进步
现代化学 理论上：量子力学等技术上：电子技术和计算机
量子力学：
现象 ? 理论 （波函数的概念应用于化学，原子轨道，分子轨
道 ）
结构 ? 化学性质
认识分子 ?设计分子
实验化学 ?计算化学
Cu原子在 Si表面的 STM照片（放大 250 million)
WO3-x晶体剪切面的高分辩
电镜图，研究固体的缺陷
NMR(核磁共振）,X光衍射等推断 C60的结构
C60,旋转 100万次 /秒
对 C60进行化学修饰，
生成与 Os的配合物：
[Os(O)4(py)2(C60)]
91年,Berkeley
的 Hawkins用此
化合物得到 C60
的 X射线照片
2,新化合物的大量出现
近 3000万 种（ CA登录到 2000年）、
20世纪末，每年报导 100万 种，
美国的化学物质的产值为 4000亿美元
惰气化合物
电子化物
超分子化合物（主客化合物）
非整比化合物（缺陷）
3,化学与其他学科的渗透和交叉
化学与生命,
例如,cis-Pt(NH3)2Cl2与 DNA作用的抗癌特性
有机化合物的非对称合成（手性合成）
化学与材料,
磁性材料，非线性光学材料，超导材料，发光材料
例：彩色显示器,CRT ? 液晶 ? FED平板显示，
照明：三基色灯 ?LED
纳米技术和纳米材料,
C60,碳纳米管，碳笼包合物,peapods,
Cross-sectional image of a rope comprising hexagonally packed
parallel single-walled carbon nanotubes,单层碳纳米管束
Nature 396,323 - 324 (1998) DAVID E,LUZZI*
The smallest carbon
nanotube
High-resolution electron
microscope image of a 4 ?
tubule (side walls are marked
by lines) confined inside an
18-shell carbon nanotube
Sumio Iijima et al
Nature 408,50 (2000)
多层碳纳米管
金属富勒烯包合物
（ EMF,endohedral metallofullerenes)
4,化学与日常生活和社会生活密切相关
实用科学
正效应,人体健康、药物化学、自然资源利用、能源、环保
负效应,有害于环境和人类的健康
化学使正负作用两者平衡，发展正效应，消除负效应
叶绿素的分子结构
咖啡因的分子结构
药品、食品、染料、食品添加剂、化妆品
咖啡因的分子结构
药品、食品、染料、食品添加剂、化妆品
例 1：高分子材料,塑料，纤维，工程塑料，医用塑料
例 2：日化产品：洗涤用品，化妆品
例 3：汽车的排污问题，尾气处理，燃料电池（ fuel cells )
主要内容：
?原子、分子和晶体的 结构基础 (实验方法）
?化学反应的 能量 关系（平衡和热力学）
?化学原理的 应用 (结合生命、材料、环境、生活）
,大学化学, 主要学习什么？
,大学化学, 的特点和重点
起点较高, 大学主要化学课程的综合和提炼
无机、有机、物化,结构
系统性, 既不是科普讲座，又不是专业课
要求掌握最基本的概念、原理和实验方法
选课要求：
（ 化学、医学、生命、地质、环化等除外）
对化学是否有兴趣？
与所学专业的关系？
与日常生活和社会生活的关系？
提倡课堂讨论、提问和讲演
教科书, 结构和物性 ( 部分）
周公度，高教出版社
如何学习, 大学化学,？
1、明确本人的对化学的兴趣和要求。
2、正确估计的自己的化学基础，至少达到最基本的要求。
掌握教科书中的指定阅读部分和完成要求的习题。
3、希望有兴趣和有余力的同学加深和加宽自己的知识面和
对化学的理解。
作业 10%
期中 20%
期末考 70%
化学院主页 ?教师 ftp?无机化学 ?姚光庆 ?大学化学
（大纲，安排，每章的 ppt内容）
Email,yaogq@pku.edu.cn
