1化学定义的发展

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1、1.1.化学定义的发展 化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪，恩格斯认为化学是原子的科学（参见自然辩证法），因为化学是研究化学变化，即改变原子的组合和排布，而原子本身不变的科学。到了20世纪，人们认为化学是研究分子的科学，因为在这100年中，在美国化学文摘上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种，增加到1999年年底的2340万种。没有别的科学能象化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交，我们大家深深地感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。化学定义的发展化学是研究物质的组成、结构、性质与

2、变化的一门自然科学。（太宽泛）化学研究的是化学物质。化学研究分子的组成、结构、性质与变化。化学是研究分子层次以及超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。化学是一门研究分子和超分子层次的化学物种的组成、结构、性质和变化的自然科学。2121世纪化学研究的六大趋势世纪化学研究的六大趋势1.1.更加重视国家目标，更加重视不同学科之间的交更加重视国家目标，更加重视不同学科之间的交叉和融合叉和融合。在世纪之交，中国和世界各国政府都更加重视国在世纪之交，中国和世界各国政府都更加重视国家目标，在加强基础研究的同时，要求化学更多家目标，在加强基础研究的同时，要求化学更多地来改造世界，

3、更多地渗透到与下述地来改造世界，更多地渗透到与下述1010个门类的个门类的科学的交叉和融合：（科学的交叉和融合：（1 1）数理科学（）数理科学（2 2）生命科）生命科学（学（3 3）材料科学（）材料科学（4 4）能源科学（）能源科学（5 5）地球和生态）地球和生态环境科学（环境科学（6 6）信息科学（）信息科学（7 7）纳米科学技术（）纳米科学技术（8 8）工程技术科学（工程技术科学（9 9）系统科学（）系统科学（1010）哲学和社会科）哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养本原因。所以培养2121世纪的化学家要有宽广的

4、知世纪的化学家要有宽广的知识面，多学科的基础。识面，多学科的基础。2.2.理论和实验更加密切结合理论和实验更加密切结合 1 9 9 8 1 9 9 8 年 诺 贝 尔 化 学 奖 授 予年 诺 贝 尔 化 学 奖 授 予 W.K o h nW.K o h n 和和J.A.PopleJ.A.Pople。颁奖公告说：。颁奖公告说：“量子化学已经发展量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具，将化学带入一成为广大化学家所使用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯

5、粹的实验科学了的实验科学了”。所以在。所以在2121世纪，理论和计算世纪，理论和计算方法的应用将大大加强，理论和实验更加密切方法的应用将大大加强，理论和实验更加密切结合。结合。3.3.在研究方法和手段上，更加重视尺度效应。在研究方法和手段上，更加重视尺度效应。20 20世纪的化学已重视宏观和微观的结合，世纪的化学已重视宏观和微观的结合，2121世世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度（纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度（1-1-100 nm100 nm），并注意到从小的原子、分子组装成），并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子，以至微型分子机器。大的纳米分子，以至微型分子机器。4.4.合成化

6、学的新方法层出不穷合成化学的新方法层出不穷 合成化学始终是化学的根本任务，合成化学始终是化学的根本任务，2121世纪的合世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成，目的在于得到能实际组装等在内的广义合成，目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。应用的分子器件和组装体。合成方法的十化：芯片化，组合化，模板化，合成方法的十化：芯片化，组合化，模板化，定向化，设计化，基因工程化，自组装化，手定向化，设计化，基因工程化，自组装化，手性化，原子经济化，绿色化。性化，原子经济化，绿色化。5.5.造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋

7、势造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势 21 21世纪的化工企业的信条是五个世纪的化工企业的信条是五个“为了为了”和五个和五个“关心关心”。（1 1）为了社会而关心环保（）为了社会而关心环保（Environmental care for the Environmental care for the societysociety）；（）；（2 2）为了职工而关心安全、健康和福利）为了职工而关心安全、健康和福利（SafetySafetycare for the employeecare for the employee）；（）；（3 3）为了顾客而）为了顾客而关心质量、声誉和商标（关心质

8、量、声誉和商标（QualityQualitycare for the care for the customerscustomers）；（）；（4 4）为了发展而关心创新（）为了发展而关心创新（Innovation-Innovation-care for the developmentcare for the development）；（）；（5 5）为了股东而关心效）为了股东而关心效益（益（Profit-care for the stockProfit-care for the stockholdersholders）6.6.分析化学已发展成为分析科学分析化学已发展成为分析科学 分析化学已吸

9、收了大量物理方法、生物学方法、分析化学已吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学的方法，发展成为分析科学，电子学和信息科学的方法，发展成为分析科学，应用范围也大大拓宽了。应用范围也大大拓宽了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在线分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化化、实时化(real time)(real time)、原位化、原位化(in situ)(in situ)，在，在体化体化(in vivo)(in vivo)、智能化信息化，高灵敏化，高选、智能化信息化，高灵敏化，高选择性化，单原子化和单分子化。择性化，单原子化和单分子化。单分子光谱、单单分子光谱、单分子

10、检测，搬运和调控的技术受到重视。分子检测，搬运和调控的技术受到重视。分离和分析方法的连用，合成和分离方法的连用，分离和分析方法的连用，合成和分离方法的连用，合成、分离和分析方法的三连用。合成、分离和分析方法的三连用。2121世纪化学的四大难题（中长期）世纪化学的四大难题（中长期）1.1.化学的第一根本规律化学的第一根本规律-化学反应理论和定律化学反应理论和定律严格的彻底的微观的化学反应理论，包括决定严格的彻底的微观的化学反应理论，包括决定某两个或几个分子之间能否发生化学反应？能某两个或几个分子之间能否发生化学反应？能否生成预期的分子？需要什么催化剂才能在温否生成预期的分子？需要什么催化剂才能在

11、温和条件下进行反应？如何在理论指导下控制化和条件下进行反应？如何在理论指导下控制化学反应？如何计算化学反应的速率？如何确定学反应？如何计算化学反应的速率？如何确定化学反应的途径等，是化学反应的途径等，是2121世纪化学应该解决的世纪化学应该解决的第一个难题。第一个难题。2 化学的第二根本规律-结构和性能的定量关系 这里“结构”和“性能”是广义的，前者包含构型、构象、手性、粒度、形状和形貌等，后者包含物理、化学和功能性质以及生物和生理活性等。虽然W.Kohn从理论上证明一个分子的电子云密度可以决定它的所有性质，但实际计算困难很多，现在对结构和性能的定量关系的了解，还远远不够。所以这是21世纪化学

12、的第二个重大难题。3 3 纳米尺度的基本规律纳米尺度的基本规律 现在中美日等国都把纳米科学技术定为优先发展的国家目标。在复杂性科学和物质多样性研究中，尺度效应至关重要。尺度的不同，常常引起主要相互作用力的不同，导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别。例如金的熔点为1063，纳米金的融化温度却降至3304.4.活分子运动的基本规律活分子运动的基本规律 充分认识和彻底了解人类和生物体内活分子(living molecules)的运动规律，无疑是21世纪化学亟待解决的重大难题之一。例如利用太阳能把很稳定的CO2和H2O分子的化学键打开，合成碳水化合物，并放出氧气O2，供人类和其它动物使用。在这个伟

13、大的过程中，活分子催化剂叶绿素是怎样作用的？我们必须把这个过程的全部反应机理搞清楚，然后研究能否在化学工厂中，在温和的条件下，实现这个伟大的催化反应。“新化学”与100年以前有何区别？2.无机化学概述无机化学概述 化学学科的分类化学学科的分类：lInorganic Chemistry(无机化学)lAnalytical Chemistry(分析化学)lOrganic Chemistry(有机化学)lPhysical Chemistry(物理化学)lStructural Chemistry(结构化学)lPolymer Chemistry(高分子化学)S t o c k 等等:乙 硼 烷 的 氢 桥

14、 键乙 硼 烷 的 氢 桥 键;硅 的 研 究硅 的 研 究W e r n e r 等等:过 渡 金 属 配 合 物 化 学过 渡 金 属 配 合 物 化 学Karus 等等:非水溶剂非水溶剂,放射化学放射化学Ziegler-Natta:Ziegler-Natta:烷基铝和三氯化钛烷基铝和三氯化钛Wilkinsen:Wilkinsen:二茂铁，夹心化合物二茂铁，夹心化合物超导、光磁记录材料、稀有元素化合物超导、光磁记录材料、稀有元素化合物无机化学学科是随着元素发现而逐步发展无机化学学科是随着元素发现而逐步发展起来的。起来的。无机化学课程的主要内容无机化学课程的主要内容物质的形物质的形态与结构态

15、与结构气液固体气液固体原子结构原子结构分子结构分子结构晶体结构晶体结构物物 质质 的的变化规律变化规律化学热力学化学热力学化学动力学化学动力学酸碱平衡酸碱平衡沉淀平衡沉淀平衡氧化还原氧化还原络合平衡络合平衡物质的制物质的制备与性质备与性质元素通论元素通论s,ds区元素区元素p区元素区元素d区元素区元素f区元素区元素3.如何学习无机化学如何学习无机化学1.预习预习;2.课堂笔记课堂笔记;3.习题与答疑习题与答疑;4.课外参考书及配套习题集课外参考书及配套习题集;无机化学无机化学 (武汉大学编）基本化学原理基本化学原理(申泮文 南开大学编)无机化学例题与习题无机化学例题与习题（吉林大学、武汉大学编）考试成绩评定考试成绩评定1.平时作业20%2.半期考试20%3.期末考试 60%演讲完毕，谢谢观看！