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南农无机及分析化学 绪论_图文

无机及分析化学
制作:理学院化学系





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? ? ? 简话化学发展



化学学科的分支及其形成 理论教学内容及学时安排

? 本学科的学习方法 ? 参考书目

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一、简话化学发展
1. 古代化学
1.1 实用及自然哲学阶段(~公元前后) 1.2 炼金术、炼丹术时期 (公元前后~公元1500年) 1.3 医化学时期(公元1500年~公元1700年) 1.4 燃素说时期(公元1700年~公元1774年)

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1.1 实用及自然哲学阶段(~公元前后)
? 100万年前,原始社会,火的利用 ? 公元前3000年左右,奴隶社会,以实 用化学工艺为特征:

? 埃及:炼铁、鞣制皮革、提取药
物香料、制造陶器

商代青铜器 (铜锡合金)

? 中国:公元前2500~2000年,铜的冶炼技术, 殷代青铜器;公元前一世纪,造纸术的发明
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? 关于宇宙的结构问题,最早的的见解是我国商末 (约公元前1140年)出现在易经中的“八卦”和 “五 行”学说 ? 公元前5世纪,安培多克尔(Empedocles) 提出宇宙是由水、火、气、土“四原质” Aristotle 构成的 (384-322 B.C.)
? 公元前400年,德谟克特提出利 朴素的原子论 ? 公元前四世纪,亚里士多德( Aristotle)提出“四原性”学说
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1.2 炼金术、炼丹术时期(公元前后~公元1500年)
? 封建社会,中国道家化学炼 丹(Pb3O4, HgS) ? 公元二世纪,东汉魏伯阳著有 世界最早炼丹术文献 ? 公元四世纪,东汉葛洪著有炼 丹术巨著,发现反应的可逆性 (HgS←→HgPb3O4 ←→Pb)以及 金属间的取代(Fe和Cu的盐)
十五世纪的炼金装置

中世纪炼金术士工作的地方
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1.3 医化学时期(公元1500~公元1700年)
? 16世纪初,欧洲资本主义工业的发展迫使化学 走上正路 ? 炼金术改革,化学方法制成药剂(无机物)

? 明代李时珍《本草纲目》,列有中药材、矿物 1000多种,并附有制备方法,性质介绍
? 明代宋应星著有《天工开物》(1639年)总结 了我国的工业技术
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1.4 燃素说时期(公元1700~公元1774年)
? 英国的波义尔提出各种物质的 微粒都是由基本粒子的不同聚集 体构成。对燃烧现象认为火是由 一种实在的,具有重量的火微粒 构成的 ? 1700年,德国的施塔尔(Stahl) 提出“燃素说”,清除了“原性” 学说

Stahl, Georg (1659~1734)

? 法国拉瓦锡(Lavoisier)的燃烧氧化学说,近代化学 由此萌芽
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2. 近代化学
---四次化学革命及元素周期律的发现

Robert Boyle Lavoisier (1627~1691) (1743~1794) Dalton 化学之父 Pauling 近代化学之父 (1766~1844) 科学原子论创始人(1901~1994) 量子化学奠 四次化学革命 基人之一

的领军人物

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? 第一次化学革命

英国化学家罗伯特· 波义尔“把化学确立为 科学”(恩格斯语),被誉为 “化学之父” (墓碑语)。波义尔是站在古代科学和近代 科学的交叉点上,继往开来的伟大人物。 1661年波义尔发表了名著“怀疑派化学家” (The Sceptical Chymist),指出,“化学不是 为了炼金,也不是为了治病,它应当从炼金 术和医学中分离出来,成为一门独立的科学”。 波义尔极为崇尚实验,指出,“空谈毫无 用途,一切来自实验”。他把严密的实验方法 引入化学研究,使化学成为一门实验科学。 “怀疑派的化学家” ? 有人称为第一次化学革命 一书的扉页
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? 第二次化学革命
法国化学家拉瓦锡1783年出版名著“关于燃素的回顾”,提 出燃烧的氧化学说,1789年出版“初等化学概论”,揭开了困惑 人类几千年的燃烧之谜,以批判统治化学界近百年的“燃素说”

为标志,发动了第二次化学革命,被誉为:“化学中的牛顿”。 拉瓦锡的另一项重大成就以科学元素说取代了传统思辨的旧 元素说他首次给元素下了一个科学和清晰的定义:“元素是用任 何方法都不能再分解的简单物质”。

拉瓦锡再做实验,夫人记录
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漫画:拉瓦锡正在用 拿破仑做呼吸实验

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氧气的发 现

拉瓦锡的 周期表

2 H g ? O 2 ? 2 H gO
2 H gO ? 2 H g ? O 2 ?
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? 第三次化学革命
英国化学家道尔顿创立科学原子论,揭示了 各种化学规律、化学现象的内在了联系,成为说 明化学现象的统一理论,完成了化学领域内一次 极为重大的理论综合。有人称为近代化学史上的 第三次化学革命。 1803年,道尔顿提出了原子学说:元素是由 John Dalton (1766~1844) 非常微小的、看不见的、不可分割的原子组成; 原子既不能创造,不能毁灭,也不能转变,所以 在化学反应中都保持自己原有的性质。 1811年,意大利物理学家阿佛加德罗(1776 ~1856)提出分子假说,最初一直受到冷落,后 经意大利化学家康尼采罗(S.Cannizzaeo, 1826~1910)等的努力,才获得科学界的普遍承 认,最后形成统一的原子-分子学说,前后经历 Avogadro 了半个多世纪。 (1776~1856) Template copyright 2005 www.brainybetty.com 2012-9-15 14

? 第四次化学革命 ---量子化学的诞生

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十九世纪末物理学领域三项划时代的重大发现(X射线1895, 放射性1896,电子1897),首先揭开了物理学革命的序幕,导致 了量子力学的诞生。量子力学在化学领域的实践形成了量子化学, 成为现代化学的理论支柱。 1930年,美国化学家鲍林和德国物理学 家J.C.Slater(1900-1976)把量子力学处理 氢分子的成果推广到多种单质和化合物中, 建立了价键理论,阐明了共价键的方向性和 饱和性,此后鲍林又提出了杂化轨道理论。 鲍林是现代化学最伟大的化学家之一, 他是现代结构化学的奠基人,并把化学结构 理论引入生物大分子结构研究,提出了蛋白 质分子多肽链的螺旋结构。1954年获诺贝尔 Pauling 化学奖,1962年获诺贝尔和平奖。 (1901~1994)
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? 元素周期律的发现
1869年,俄国化学家们捷列夫和德国化学家 迈尔独立发现元素周期律。二者都是在编写教科 书过程中完成这一重要发现的。迈尔对元素性质 的研究偏重于物理性质,而门捷列夫则更多的着 眼元素的化学性质。 元素周期律的发现在化 学发展史上具有划时代的意 D.I.Menderleev 义,它把看起来孤立的、杂 (1834~1907) 乱无章的化学元素知识,纳入到一个严整的自 然体系之中,揭示了自然界一条最基本的规律, 使化学研究进入了系统化阶段,是化学发展史 上继原子论之后又一次重大的总和。成为化学 的主要基石之一。
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二、化学学科的分支及其形成
无机化学

分析化学

四大基础化学

物理化学

有机化学
? 化学与其他学科交叉形成多种边缘学科:
环境化学、农业化学、生物化学、 材料化学……
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2.1 无机化学 定义
除去碳氢化合物和其他衍生物外,无 机化学是对所有元素和它们的化合物及反 应进行实验研究和理论解释的科学。

分支

? ? ? ? ? ? ?

无机材料合成 配位化学 原子簇化学 超导材料 无机晶体化学 稀土化学 生物无机化学
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2.2 有机化学 定义
研究碳氢化合物及其衍生物的化学 分支,也有人称为“碳的化学” 。

Liebig (1803~1873) 有机化学之父 分析了大量有机物
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Wohler (1800~1882) 首次合成尿素 打破无机有机的界限
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Kekule (1829~1896) 发现苯环结构
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分支
? 有机合成化学 ? 金属有机化学和有机催化 ? 天然物有机化学 ? 物理有机化学(研究有机分子 结构与性能的关系,有机化学反 应机理及用理论计算化学的方法 来理解、预见和发现新的有机化 学现象。) ? 生物有机化学
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2.3 分析化学
测量和表征物质的组成和结构的分支学 科。以化学反应为基础的分析方法称为 化学分析法,利用特定仪器并以物质的 物理化学性质为基础的分析方法称为仪 器分析法
原 子贝 量采 使里 用乌 的斯 天测 平定 Berzelius
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定义

现代分析化学正向快速、准确、 微量、微区、表面、自动化等方面发展。
? ? ? ? ? ? ? ? 光谱分析 电化学分析 色谱分析 质谱分析 核磁共振(NMR) 表面分析 放射化分析 单分子(原子)检测
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主要内容

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2.4 物理化学 定 义
是从物质的物理现象和化学现象的 联系入手,用物理学的原理和方法研究 化学变化基本规律的学科。涵盖从微观 到宏观对结构与性质的关系规律、化学 过程机理及其控制的研究。

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阿伦尼乌斯 (1859~1927)

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奥斯瓦尔德 (1853~1932)

范特霍夫 (1852~1911)

物 理 化 学 三 剑 客
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2.5 高分子化学 定 义
研究链状大分子的合成、大分子的链 结构和聚集态结构,以及大分子聚合物作 为高分子材料的成型及应用。

主要 内容

? 高分子合成 ? 高分子高级结构和尺度与 性能的关系 ? 高分子物理 ? 高分子成型 ? 功能高分子 ? 通用高分子材料及合成高 分子的原料
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2.6 化学工程
定 义
化学通过化学工程产生巨大的工业价 值和经济意义。从一个化学反应在实验室 获得样品到中试放大,最后进入工业化生 产,是化学工程所要研究的全部过程。

主要 内容

? ? ? ?

化工过程中的多尺度效应 化学反应—催化—反应器 非传统反应工程 生化反应工程
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三、本学科的学习方法
? 课前预习,找出难点。 ? 课间认真听讲,做好课堂笔记。 ? 课后做适当练习,巩固所学知识。 ? 做好阶段性总结,对所学知识点 进行归纳。

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四、理论教学内容及学时安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 气体、溶液和胶体(7) 化学热力学基础(包括化学平衡)(9) 化学动力学基础(3-4) 物质结构简介(原子结构和分子结构)(9) 分析化学概论(包括定量分析基础)(6) 酸碱平衡与酸碱滴定法(10) 沉淀溶解平衡与沉淀滴定法(3) 配位化合物与配位滴定法(8) 氧化还原反应与氧化还原滴定法(8)

共约67节课
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五、参考书目
? 《无机及分析化学》 呼世斌等编 高等教育出版社 2001年 ? 《无机及分析化学》 董元彦等编 科学出版社 2000年 ? 《无机及分析化学》 陈虹锦主编 科学出版社 2002年 ? 《无机化学》(上册) 武汉大学等校编 高等教育出版社 1996年 ? 《分析化学》 武汉大学等校编 高等教育出版社 第五版 ? 《无机及分析化学》习题解答
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