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1、无机化学,主讲：燕翔（讲师）单位：科学教育系E-mail:,“无机化学基本原理”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问题，包括理论问题和事迹应用问题,教学目标掌握化学研究的对象及分类。了解化学发展的简单历史。了解无机化学研究内容及发展前景。介绍学习方法、课程设置等，进行爱科学、科学方法教育，激发学生学习的积极性。,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
2、灯。,高压钠灯,氧化锆陶瓷,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,现代通信用光缆,光学纤维胃镜,用光导纤维做手术，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，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、俄罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。,富勒烯C60,俄罗斯套娃,C50中国科学院院士、厦门大学教授郑兰荪领导和组织完成 2004年月日出版的美国科学杂志发布了此项成果,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
3、世界,化学改变了世界,海边,“化学是一门中心学科，它与社会发展各方面的需要都有密切关系。”,美Pimentel G C化学中的机会-今天和明天,绪论,0-1 化学的研究对象,0-3 化学的主要分支,0-4 怎样学习化学,0-2 化学发展简史,0-1化学的研究对象,01 化学研究的对象,化学是一门在原子、分子或离子层次上研究物质的组成、结构、性质、变化及其内在联系和外界变化条件的科学。简而言之，化学是研究物质变化的科学。,铂表面上一氧化碳分子排成的“纳米人”,九十年代初的DNA序列分析技术,化学研究的是化学物质（不包括物质的另一基本形态-场）化学物质构成了物体分子：包括各种单原子分子，各种气态原
4、子或单核离子，也包括以共价键结合的传统意义的分子，还包括离子晶体、原子晶体、或者金属晶体等的单晶以及各种聚合度不同的高分子。,0-1 化学的研究对象,化学研究分子的组成、结构、性质与变化组成 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百分比、原子个数比、化学式及分子式。结构包括原子结构、分子结构和晶体结构以及说明物质结构的各种结构理论。性质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，自然也成为化的研究内容。变化不仅研究化学变化，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
5、程相关的物理过程。,0-1 化学的研究对象,总之，化学研究包括对化学物质的 1 分类；2 合成；3 反应；4 分离；5 表征；6 设计；7 性质；8 结构；9 应用；10 它们的相互关系。,0-1 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，智者见智。比如:,中国大百科全书化学卷的定义:化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。（1989）,初中化学教材定义：化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。,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各个物质层
6、次的组成、结构和变化的科学。（1996）,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。指出化学的定义有20多种不同提法。（1986）,化学的定义一直颇有争议。,徐光宪的定义：定义的多维性。（1986、1997、2002）,魏光的定义：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。（1998）.,化学史 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。化学历史的发展，大致可以分为三个时期：（1）古代及中古时期（17世纪中叶以前）（2）近代化学时期（17世纪后半叶到19世纪末）（3）现代化学阶段（20世纪以来）,0-2化学发展历史,1.第一时期古代及中
7、古代化学时期主要特点：实用性、经验性和零散性 火的使用：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。化学知识来源：具体工艺过程的经验，如陶瓷、冶金、酿造等（约公元前后）；人类对自然万物本原、构成及其变因的认识，即古代的物质 观（约公元前后）；炼丹术、炼金术（公元前后公元1500年）；医药化学、冶金化学的萌芽（公元15001700年）。燃素学说（公元17001774年）,先王以土与金、木、水、火杂，以成百物国语郑语,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
8、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。,0-2-1 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
9、-1 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，他总结了采矿和冶金技术，著有巨著“论金属”。,水、土、金、玉、石、鹵,0-2-1 化学发展历史的简单回顾,燃素学说（公元17
10、001774年）史塔尔提出燃素学说（约1700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。燃素学说彻底清除了亚里斯多德的“原性”学说。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。1777年拉瓦锡提出氧化理论，由此萌发近代化学的萌芽。,总之，这一时期明显的特点是：实用性、经验性和零散性。化学作为一门科学尚未诞生。,第二个时期近代化学时期（17世纪后半叶19世纪末）特点：化学从一般的知识积累发展为系统整理。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
11、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(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,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。相对于这个定义来看，玻意耳所指
12、的元素实际上是单质。,0-2-1 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年玻意耳提出科学元素说，到1803年道尔顿提出原子论之前，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，属于近代化学的发展时期。,是玻意耳把化学确立为科学。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”,这一时期是一个大发展的阶段，无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四大基础学科的相继建成。化学实现了从经验到理论的重大飞跃，化学真正被确立为一门独立的科学，并
13、且出现了许多分支。,0-2-1 化学发展历史的简单回顾,(3)第三个时期现代化学阶段（一般从20世纪开始算起，实际上向前推算几年更为合适。）19世纪末的三大发现X射线、放射性和电子，它打开了原子和原子核的大门，使化学家能够从微观的角度和更深的层次上来研究物质的性质和化学变化的根本原因。,现代化学发展到现在已有近百年的历史，这是一个丰收期，无论在化学的理论、研究方法、实验技术以及应用等方面都发生了深刻的变化。原有的四大基础学科已容纳不下新发展的事物，从而又衍生出许多分支。,化学9大类，77分支,无机化学8个,有机化学8个,无机合成化学无机物分离化学元素无机化学配位化学金属簇化合物物理无机化学稳定
14、同位素化学无机固体化学,分析化学16个,物理化学14个,定性分析容量分析重量分析原子光谱法分子光谱法电分析化学色谱法质谱分析,高分子化学6个,有机合成金属有机及元素有机化学天然产物化学物理有机化学有机固体化学有机光化学有机分析化学立体化学,核化学与放射化学9个,环境化学8个,生命化学5个,材料化学3个,0-3 化学的分支学科,化学与其他学科之间的联系也愈来愈密切，许多科学，例如生物、地质、能源、材料、环境等的发展都需要化学知识。1993年国际纯粹与应用化学联合会在北京召开了第34届学术大会，其中心议题就是“化学21世纪的中心科学”。化学已被公认为是一门中心科学。,1从宏观的研究深入到微观的研究
15、。2从描述性的科学向推理性的科学过渡。3大大提高了化学科学的定量化水平，向定量科学发展。4对物质的静态结构和化学反应的动态研究愈趋精细化。5化学学科既分化又综合的发展趋势日益加速。,现代化学的特点,莫勒（Moeller.t）给无机化学下的定义：除去碳氢化合物和其大多数衍生物外，无机化学是对所有元素和它们化合物的性质和反应进行实验研究和理论解释的科学。但简单的含碳的化合物，如：CO、CO2、碳酸盐、氰化物（CN-）硫氰化物（SCN-）、碳化物（如：SiC）仍是无机化学的讨论内容。,无机化学简介,无机化学的发展分为几个阶段：第一阶段：萌芽阶段（1 5世纪后半叶开始)第二阶段：迅速发展阶段（1 8世
16、纪后半叶至1 9世纪初)第三阶段：复兴阶段（二十世纪三十年代以后),无机化学的进展,其特点：产生了酸、碱、盐、元素、化合物和化学试剂等概念，发现了硝酸、硫酸、盐酸、氨和矾等化合物。,其特点：无机化学成为一门独立的学科，质量守恒定律、原子论、分子论、盖斯定律、门捷列夫元素周期律，奠定了无机化学学科的理论基础。这期间也是元素发现最多的时期。,新兴工业和尖端科学的技术的发展推动了无机化学的大发展，特别是结构理论（化学键、配合物）的发展和现代物理方法的引入，使人们对无机物的结构和变化规律有了比较系统的认识，建立了大规模的无机工业体系。,(1)纯的同位素材料将更廉价，这对特定核素的光谱发展 会有极大帮助
17、。(2)合理的设计，将使化学家制备出更多的新的化合物和具有特殊性能的无机材料。(3)有效的立体选择合成能使化学家按照所需要的分子结构合成新的产品。(4)超纯材料、磁性材料、超导材料、常温固氮方法极大发展。(5)计算机的发展使无机化学空间结构测定时间大大缩短。,无机化学的发展前景,应当指出，无机化学作为高等院校课程的名称，与无机化学作为化学的二级学科，内涵并不完全相同。高校无机化学课程中有许多化学基础原理的内容，本质上属于物理化学，只是由于无机化学通常是高校一年级的入门课程，学习这些物理化学基础，不仅为学习元素化学所必需，也有助于后续课程，包括物理化学的学习。本书的物理化学内容不同于物理化学课程
18、的内容，一般不借助微积分等高等数学，因而，本书的前三篇也可以称为普通化学。,1.教学内容和教学要求 无机化学是研究元素的单质和化合物的性质、结构、反应、制备和用途的学科。通过教学活动要求学生用元素周期律、近代物质结构知识、化学热力学、基础电化学、反应速率的理论理解和掌握重要单质及化合物的基本性质、反应、制备、结构和用途，培养学生对一般无机化学问题进行理论分析的能力，并注意训练和培养学生的科学思维能力、自学能力及实验技术。为学生学习专业课和从事初中化学教学奠定坚实基础。,0-4 无机化学的学习方法,2.教学形式：根据高师培养目标，针对中学化学教学需要及无机化学课程的特点，教学形式可以自学、课堂讲
19、授、讨论、理解、掌握。对于了解和一般理解的教学内容，通过学生自学和教师简单介绍的方式学习。对于掌握（熟练运用）的内容，教师要重点讲授，使学生能够对教学内容的重点、难点问题真正理解和掌握。对规律性较强的知识，讲授后可以组织一定的讨论，进一步使学生根据自己的知识讨论深化理解。对于一些难点知识，可以开展研讨课，由教师提出问题，学生准备并研讨，教师最后讲评，使学生认识理解水平有新的提高。3.学时分配：无机化学的课程讲授拟144学时完成。总论部分（前12章）74学时。根据实际安排讲课学时，穿插必要的习题课，讨论课，研讨课。,0-4 无机化学的学习方法,中学的学习模式:每节课的讲授内容少,讲授的内容重复较
20、多,大量作业、课堂练习和课外练习,自学内容少或无。,4.大学教学的特点,0-4 无机化学的学习方法,大学教学的特点：课程内容多，信息量大；课堂讲授进度快、内容多，上过的内容不再重复；无课堂练习，课外作业量少，很少有时间安排集中辅导、讲习题；自习时间相对较多，强调自学能力的提高，主要靠自觉学习。,课堂认真听讲,跟上教师讲授思路,有弄不懂的问题暂且放下,待以后解决,不然,由于讲授速度快,容易积累更多的疑难问题。作好课堂笔记.留下一定的空白处,做标记,提出问题,写出结论。,0-4 无机化学的学习方法,5.学习方法,建议采用如下学习方法：提前预习对要讲的内容有所了解，分出重点、难点、弱点课后复习对已讲
21、述内容做细致、深入了解，力求掌握好做好作业巩固和熟练有关计算方法和理论及应用及时小结便于记忆、查找和为总复习做准备，归纳总结各部分联系对比分类对各种物质之性质、特点做比较，以求找出异同点做好实验对所学理论加以验证，加深理解善于观察、勤于思考，积极动手、不耻下问、互相帮助考前抓住重点，全面复习。考前以课本、笔记和作业或课外练习为基本依据，既抓重点，又全面复习。,0-4 无机化学的学习方法,1.北京师范大学等校无机化学教研室编 无机化学（上下）(第三版)高等教育出版社 1992 2.无机化学 华东师范大学无机化学教研室与南京师范大学无机化学教研室编著 华东师范大学出版社 3 武汉大学,吉林大学等校
22、编 无机化学（上、下）(第三版)高等教育出版社 1994 4 天津大学无机化学教研室等编 无机化学（上、下册）第二版 高等教育出版社 5 孟庆珍 等编著 无机化学上、下册 北京师范大学出版社 6 竺防舜编无机化学习题精解科学出版社 7 贺克强等编 无机化学与普通化学题解 华中理工大学出版社 8 孟凡昌等主编 大学化学 习题集科学技术文献出版社,0-5 参考书,1.中国大百科全书(化学卷)及其11版光盘(第3盘).中国大百科全书出版社2.大学化学编辑部 今日化学 北京大学出版社 19953.中国科学院 国家自然科学基金委展望21世纪的化学化学工业出版社 2000,0-6 课外读物,01 详细阅读
23、本书 p11 以前的所有内容。02从 http:/www.cas.org/cgi-bin/regreport,pl 查截止目前化学物质的总数目。03查阅中国大百科全书(化学卷)或其光盘11版第3盘化学卷：阅读条目“化学”的内容。04将绪论中关于化学的定义和化学的主要分支与中国大百科全书有关内容进行对比，并在课外进行讨论。05讨论学习化学的目的、态度和方法。06翻阅本书的附录，初步理解有哪些附录，特别要熟悉有关Sl单位制的附录。07到图书馆借相关的参考书和习题解、习题集。,课后任务,书 面 作 业P11.0-1、0-2、不用抄题，写清题号即可。下周二交。,考核要求,1.上课纪律、作业20%。旷课1次，扣5分.2.期中考试 30%。3.期末考试 50%,
