大学化学chapter1绪论 39页

大学化学\n课程考核方式：总成绩＝考试成绩（满分80分）+平时成绩（满分20分）考试方式：闭卷考试考试内容：重点为作业及课堂上讲述内容平时成绩：课堂纪律(考勤等）+作业完成情况\n第一章绪论1.化学的过去、现在和未来2.工程化学的研究内容和学习目的3.化学学习的重要性——化学与化学工业、化学与生活、化学与非化工类学科4.化学－科学中的双刃剑5.扩展内容－诺贝尔化学奖\n化学研究的对象和性质化学是研究分子层次范围内的物质的组成、结构、性能及其变化规律和变化过程中能量关系的科学；其研究对象包括：原子、分子、生物大分子、超分子和物质凝聚态等。化学是分子科学，是物质科学的基础学科之一；化学是一门中心的、实用的创造性的科学\n学习化学的重要意义在人类面临的能源、粮食、环境、人口与资源等大问题、诸如天然能源的有效利用、新能源的开发、环境保护、肥料、农药、人口的控制、资源的合理开采与利用、人们的衣食住行都离不开化学学科。由于各学科之间的相互渗透日益增强，化学已经渗透到每个工程技术领域。材料、能源、信息是现代文明的三大支柱．而材料又是能源和信息技术的物质基础。例如信息采集、处理和执行都需要各种功能材料，可以肯定，现代工程技术上所面临的课题．需要的化学知识会越来越多。\n化学是二十一世纪的核心学科之一化学家徐光宪院士化学是自然科学中承上启下的中心科学学习化学的重要意义\n简话化学发展(1)实用和自然哲学时期(～公元前后)古代化学(15世纪以前)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、制造陶器公元前2500-2000年，中国铜的冶炼技术，殷代青铜公元前一世纪，中国发明了造纸术商代青铜器(铜锡合金)\n古代化学关于宇宙的结构问题，最早的见解是我国商末（约公元前1140年）出现在“易经”中的“八卦”和“五行”学说。公元前五世纪，安培多克尔(Empedocles)提出宇宙是由水、火、气、土“四原质”构成的。公元前400年德谟克利特提出朴素的原子论。公元前四世纪，亚里斯多德(Aristotle)提出冷、热、干、湿的“四原性”学说简话化学发展\nImmortalPhilosopherofAntiquityAristotle384-322B.C.Plato427-347B.C.简话化学发展\n简话化学发展(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，东晋葛洪著有炼丹术巨著，发现了反应的可逆性（HgS←→Hg;Pb3O4←→Pb）以及金属间的取代（Fe和Cu盐）这段时期，化学走入了歧途，但积累了更多的化学知识，提高了实验技术，制作了操作器皿。古代化学\n简话化学发展(3)医化学时期(公元1500～1700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.古代化学\n简话化学发展(4)燃素说时期(公元1700～1774年)英国的波义尔(Boyle)提出各种物质的微粒都是由基本粒子的不同聚集体构成的。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。法国拉瓦锡(Lavoisier)的燃烧的氧学说，近代化学由此萌芽。古代化学\nJustusvonLiebigFriedrichAugustKekuléFriedlichWöhler欧洲近代化学家\nJ.WillardGibbsSvanteAugustArrhenius电离学说J.WillardGibbs化学热力学\nFritzHaberThelaboratoryapparatusdesignedbyFritzHaberandRobertLeRossignolforproducingammoniafromhydrogenandnitrogen\n近代化学的发展趋势和特点(1)从宏观到微观(2)从体相到表相(3)从定性到定量(4)从单一学科到交叉学科(5)从研究平衡态到研究非平衡态\n化学学科的发展趋势单用宏观的研究方法是不够的，只有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。(1)从宏观到微观\n化学学科的发展趋势在多相体系中，化学反应总是在表相上进行，随着测试手段的进步，了解表相反应的实际过程，推动表面化学和多相催化的发展。(2)从体相到表相\n化学学科的发展趋势随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行人工模拟和自动记录，使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行定量监测。(3)从定性到定量\n化学学科的发展趋势化学学科与其他学科以及化学内部更进一步相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的交叉科学，如生物化学、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。(4)从单一学科到交叉学科\n化学学科的发展趋势经典热力学只研究平衡态和封闭体系或孤立体系，然而对处于非平衡态的开放体系的研究更具有实际意义，自1960年以来，逐渐形成了非平衡态热力学这个学科分支。(5)从研究平衡态到研究非平衡态\n现代化学的若干基本问题反应过程与控制合成化学基于能量转换的化学反应新反应途径与绿色化学设计反应纳米化学与单分子化学复杂体系的组成、结构与功能间关系研究物质的表征、鉴定与测试方法\n工程化学的目的和内容“工程化学”课程的教学学习是为了进行高素质的化学通才教育。使大家的基础知识、科学素质得到提高。使工科背景的同学能将化学理论、方法与工程技术结合，分析、认识工程技术中的化学问题。“工程化学”课程是现代化学导论课程。介绍物质的基本结构理论和化学反应的基本规律，细分为一下内容：1.理论化学：化学热力学、化学动力学、物质结构理论。2.基本知识和应用化学：物质的性质、与其他学科的渗透。3.实验化学：基本操作、数据测定、性质或理论的验证。\n化学的作用和未来1.目前全球关注的四大热点问题：环境的保护能源的开发和利用新材料的研制生命科学\n化学与国防化学对健康和生命的贡献（药物化学）化学与衣——服装食——农业，食品住——住房和家庭陈设品方面的作用（建筑材料）行——交通工具、燃料2.化学是一门实用的科学：\n3.化学与其他学科交叉渗透——生命科学1953年英国《自然》杂志发表了英国克里克和美国沃特森的DNA双螺旋结构的分子模型，通过X-射线结构分析确定了生命物质-核酸的空间结构。DNA双螺旋结构的解析奠定了当今分子生物学的基础。二人因此而获得1962年诺贝尔生理和医学奖。\n化学在应用中的教训吗啡阿片是罂粟科植物罂粟未成熟果的浆汁，其中至少含有25种生物碱，而吗啡含量最高可达20%左右。自古人们就知道阿片有镇痛止咳等功效。1805年从阿片中提取分离得到纯品吗啡（Morphine)，1952年全合成吗啡。吗啡结构：\n吗啡的作用及缺陷：吗啡的药理作用主要是（1）镇痛。吗啡有强大的镇痛作用，并且持续时间长。（2）镇静。吗啡可有效改善因疼痛引起的焦虑、恐惧等不愉快情绪。（3）止咳。能抑制大脑呼吸中枢和咳嗽中枢活动，使呼吸减慢并产生镇咳作用；（4）止泻、通便。能兴奋胃肠道平滑肌、括约肌，有止泻和通便的作用吗啡缺点：容易成瘾，抑制呼吸中枢\n吗啡的“改性”二乙酰基吗啡1874年，为了提高吗啡的止痛性能降低其成瘾性，英国伦敦圣玛丽医院对吗啡性能进行了人工改性。其简要过程是：从罂粟果实中收取浆汁,风干后制成鸦片,将鸦片溶于水,经化学过程制成吗啡,再将吗啡经过乙酰化处理得到成品。\n吗啡的“改性”二乙酰吗啡，俗称海洛因(Heroin)， 是吗啡的半合成品,化学名称叫呈灰白色粉末状,也就是人们所说的“白粉”、“白面”。1898年,拜尔(Bayer)药物化学公司将海洛因作为戒断药批量生产,用其治疗吗啡成瘾,但在应用中发现其成瘾性比吗啡更为强烈,其药效与毒性达到同等数量吗啡的3～5倍。此后,各国取消了海洛因在临床上的应用。海洛因的合成，不仅没有成为药品造福人类,反而成了危害人类的“白色瘟疫”。\n麻黄素到甲级苯丙胺麻黄素的功效①防治腰麻时出现的低血压。②预防支气管哮喘发作和轻度哮喘的治疗。③治疗荨麻疹和神经血管性水肿等过敏性疾病。④治疗鼻粘膜充血肿胀引起的鼻塞。\n麻黄素去羟基化去年3月5日，湖北省襄樊市警方成功侦破了我国首例利用互联网出售麻黄素去羟基化配方案，时年17岁的犯罪嫌疑人胡飞因涉嫌出售该反应配方而被警方刑事拘留。去羟基化\n甲基苯丙胺甲基苯丙胺,外观为纯白结晶体,晶莹剔透,故被吸毒、贩毒者称为“冰”(Ice)。即冰毒。该药小剂量时有短暂的兴奋抗疲劳作用,故其丸剂又有“大力丸”之称。“冰毒”最早由日本人发明，在二次大战时，日本侵略者给士兵服用冰毒，以提高战斗力。50年代在我国叫“抗疲劳素片”，1957年在重庆曾出现过吸食冰毒的成瘾人群。1962年，在山西、内蒙古等地也发生过滥用的问题。后来国家禁止了去氧麻黄素的生产、销售与使用。冰毒是一种致幻剂，影响人的中枢神经系统、可引起感觉和情绪上的变化、对时间和空间产生错觉、幻觉直至导致自我歪曲、妄想和思维分裂的天然或人工合成的一类精神药品。冰毒属苯丙胺类中枢神经兴奋剂，是我国规定管制的精神药品。吸食冰毒可产生强烈的依赖性，在人体内的作用快而强，一旦断药，会出现戒断症状。用药后精神兴奋、性欲亢进，对食物和睡眠的要求降低，常导致激动不安和暴力行为。\n反应停：五十年恩怨反应停具有一定的镇静安眠的作用，而且对孕妇怀孕早期的妊娠呕吐疗效极佳。反应停便成了“孕妇的理想选择”，在欧洲、亚洲、非洲、澳洲和南美洲被医生大量给予孕妇以治疗妊娠呕吐。50年代后期，德国生产一种叫“反应停”的新药。该药属非巴比妥类药，有镇静和止吐作用。在小鼠动物实验中证实反应停对胎仔无致畸作用，对孕妇也无毒性反应，因此曾广泛用来治疗早孕反应。但此后不断发现似海豹的无肢、短肢畸形儿出生，经过多年悉心研究，并在猴子的动物实验中得到证实，那些畸形儿系母亲在早孕期间服用“反应停”所致。这才通令禁止，但为时已晚。在1959年～1961年德国就生下了6000多例海豹胎，英国8000余例，日本3000余例，历史上称为“海豹胎”悲剧。\n(S)-thalidomide(R)-thalidomide手性药物\n五、诺贝尔化学奖1901化学动力学1902年合成了糖类等1903电解质溶液1904年惰性气体1905年有机染料1906氟元素1907年酵素和酶1908年卢瑟福1909催化作用1910脂环式化合物1911发现镭和钋1912格林尼亚试剂1913原子化合价1914原子量1915叶绿素1916---1917年未1918固氮法1919未颁奖1920电化学1921放射性同位素1922非放射性、质谱仪1923微量分析法1924未颁奖1925胶体化学1926分散系统1927胆酸化学结构1928甾醇与维生素1929糖发酵和酶1930血红素和叶绿素1931高压化学方法1932表面化学1933未颁奖1934重氢1935人工放射性元素1936分子磁耦极矩1937碳水化合物Vc1938胡萝卜素维生素1939性激素1940—1942未颁奖1943放射性示踪1944重核裂变反应1945农业化学营养化学1946分离提纯酶1947生物碱1948电泳技术吸附色谱1949化学热力学1950狄尔斯–阿尔德反应1951超铀元素1952分配色谱法1953环状高分子化合物1954化学结合的本性1955合成含硫生物体1956气相反应化学动力学1957核酸酶及核酸辅酶\n诺贝尔化学奖(续)1958胰岛素结构1959极普法1960碳素年代测定法1961植物光合作用1962蛋白质的精细结构1963新型催化剂聚合1964XRD与分子结构1965有机合成法1966量子力学1967测定快速化学反应1968不可逆过程热力学1969立体化学理论1970糖核苷酸1971自由基电子结构1972核糖核苷酸酶区位197有机金属化合物1974高分子化学1975酶催化反应1976甲硼烷的结构1977“耗散结构”理论1978生物膜能量转换1979新的有机合成法1980核酸的生物化学1981核酸的碱基排列序1982结晶学电子衍射法1983金属配位化合电子反应1984极简便的肽合成法1985XRD晶体结构计算1986位能面运动过程动力学1987合成冠醚化合物1988光合作用反应中心1989RNA自身酶的催化功能1990逆合成分析理论1991核磁共振1992溶液中电子转移反应1993聚合酶链式反应1994烃类研究1995臭氧层破坏1996C601997人细胞离子传输酶2000导电塑料2001手性催化氢化2002质谱分析法2003细胞膜通道2004人体蛋白质2005分子部件重组2006DNA复制过程2007固体表面物理化学2008生物发光2009绿色荧光蛋白2010钯催化交叉偶联2011准晶体\n诺贝尔化学奖－阴暗的一面滴滴涕（杀虫还是杀人？）诺贝尔奖的黑哨阿伦尼乌斯（不公平的较量）——门捷列夫、卢瑟福、居里夫人人工固氮（科学的进步与道德的退步）\n诺贝尔化学奖－中国与诺贝尔奖最亲密的一次接触（1）我国人工合成胰岛素研究成果是在“文化大革命”期间向诺贝尔奖委员会推荐的；（2）美籍华裔物理学家杨振宁教授推荐了两次（3）候选人超额1965我国在世界上首次实现人工合成胰岛素