化学与社会精.ppt

《化学与社会精.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学与社会精.ppt（42页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、化学与社会第1页，本讲稿共42页主讲：化学化工学院主讲：化学化工学院殷长龙殷长龙Tel:86984629Tel:86984629 E-mail: E-mail:20112011年年2 2月月绪论第2页，本讲稿共42页探索化学的奥妙:通过丰富的图片,栩栩如生的演示,贴近日常生活的事例,最新的化学进展,使每一次的航行满载而归!Study chemistry,enjoy chemistry,spread chemistry.第3页，本讲稿共42页什么是化学？什么是化学？化学是以研究物质的化学变化为主的科学。化学是以研究物质的化学变化为主的科学。化学是一门化学是一门实用的、中心的和创造性的实用的、中心

2、的和创造性的科学。科学。化学家做什么？化学家做什么？研究自然界并试图了解她研究自然界并试图了解她 创造自然界不存在的新物质和完成化学变化的新途径创造自然界不存在的新物质和完成化学变化的新途径 认识世界的重要武器认识世界的重要武器-从小到大（从原子、分子到星际空从小到大（从原子、分子到星际空间），从无机到有机（无生命体到有生命体）。间），从无机到有机（无生命体到有生命体）。例如，对地球、月球和其他星体的化学成分的分析，得出了元素分布的规律，发现了例如，对地球、月球和其他星体的化学成分的分析，得出了元素分布的规律，发现了星际空间有简单化合物的存在，为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据，还丰富了自然

3、星际空间有简单化合物的存在，为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据，还丰富了自然辩证法的内容。辩证法的内容。什么是化学？第4页，本讲稿共42页什么是化学？化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学 世界是由物质组成的，化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，它的成就是社会文明的重要标志。改造世界的重要武器从古至今，从内到外改造世界的重要武器从古至今，从内到外 从开始用火的原始社会，到使用各种人造物质的现代社会，人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善，化学的贡献在其中起了重要的

4、作用。第5页，本讲稿共42页中国石油大学v在人类生活的地球上，有数不清的千千万万种物质。v在这种错综复杂的生活环境中，人们对自然界的认识经历了一个漫长的过程。现代化学时期近代化学时期Your text in here古代实用化学时期化学发展史 第6页，本讲稿共42页 中国古代中国古代中国古代中国古代v产生了“五行说”，认为组成物质的基 本材料是水、火、木、金、土。古希腊古希腊古希腊古代印度古代印度古代印度v流传着一种把世界万物的本原归结为四种基本原始性质，这四种原始物性是冷、热、干、湿。v有些哲学家们认为世界上万物皆是由地、水、火、风(气)和“以太”构成。古代实用化学时期中国石油大学化学发展史

5、 第7页，本讲稿共42页古埃及古埃及古埃及古埃及v则把空气、水和土看成是世界的主要组成元素。在古希腊也有人认为世界万物的本源归结为一种物，一切都由它衍生出来。大约从公元前三世纪到十六世纪，中外各国都先后兴起过炼丹术，它是近代化学的前身，也是化学的原始形式。英语的“chemistry”起源于“alchemy”，即炼金术/炼丹术。“chemist”至今还保留着两个相关的含义：化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。中国石油大学化学发展史 第8页，本讲稿共42页炼丹术炼丹术化学的雏形炼丹术化学的雏形。公元前。公元前2 2世纪的秦汉时代，炼丹术已颇为盛世纪的秦汉时代，炼丹术已

6、颇为盛行，大致在公元行，大致在公元7 7世纪传到阿拉伯国家，与古希腊哲学相融合而形成阿世纪传到阿拉伯国家，与古希腊哲学相融合而形成阿拉伯炼丹术，阿拉伯炼金术于中世纪传入欧洲，形成欧洲炼丹术，后逐步拉伯炼丹术，阿拉伯炼金术于中世纪传入欧洲，形成欧洲炼丹术，后逐步演进为近代的化学。演进为近代的化学。炼丹是古人为追求炼丹是古人为追求“长生长生”而炼制丹药的方术。而炼制丹药的方术。丹丹即指丹砂或称即指丹砂或称硫化汞硫化汞，是硫与汞（水银）的无机化合物，因呈红色，是硫与汞（水银）的无机化合物，因呈红色，陶弘景故谓陶弘景故谓“丹砂即朱砂也。丹砂即朱砂也。”丹砂与草木不同，不但烧而不烬，丹砂与草木不同，不但

7、烧而不烬，而且而且“烧之愈久，变化愈妙。烧之愈久，变化愈妙。”丹砂化汞所生成的水银属于金属物质，丹砂化汞所生成的水银属于金属物质，但却呈液体状态，具有金属的光泽而又不同于五金（金、银、铜、铁、但却呈液体状态，具有金属的光泽而又不同于五金（金、银、铜、铁、锡）的锡）的“形质顽狠，至性沉滞。形质顽狠，至性沉滞。”。唐代丹砂唐代丹砂(HgSHgS)第9页，本讲稿共42页v封建社会发展到一定的阶段，生产力有了较大提高的时封建社会发展到一定的阶段，生产力有了较大提高的时候，统治阶级对物质享受的要求也越来越高，皇帝和贵候，统治阶级对物质享受的要求也越来越高，皇帝和贵族自然而然地产生了两种奢望：第一是希望掌

8、握更多的族自然而然地产生了两种奢望：第一是希望掌握更多的财富，供他们享乐；第二，当他们有了巨大的财富以后，财富，供他们享乐；第二，当他们有了巨大的财富以后，总希望永远享用下去。于是，便有了长生不老的愿望总希望永远享用下去。于是，便有了长生不老的愿望v秦始皇统一中国以后，便迫不及待地寻求长生不老药，秦始皇统一中国以后，便迫不及待地寻求长生不老药，不但让不但让徐福徐福等人出海寻找，还召集了一大帮方士等人出海寻找，还召集了一大帮方士(炼丹家炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂日日夜夜为他炼制丹砂-长生不老药。长生不老药。炼丹术第10页，本讲稿共42页v炼金家想要炼金家想要点石成金点石成金(即用人工方法制造金

9、银即用人工方法制造金银)。他们认。他们认为，可以通过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为，可以通过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。为金、银等贵金属。v希腊的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金，然希腊的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金，然后把它放入多硫化钙溶液中浸泡。后把它放入多硫化钙溶液中浸泡。v于是，在合金表面便形成了一层于是，在合金表面便形成了一层硫化锡硫化锡，它的颜色酷似，它的颜色酷似黄金黄金(现在，金黄色的硫化锡被称为金粉，可用作古建筑现在，金黄色的硫化锡被称为金粉，可用作古建筑等的金色涂料等的金色涂料)。这祥炼金家主观地认为。这祥炼金家主观地认为“黄

10、金黄金”已经炼已经炼成了。成了。炼金术第11页，本讲稿共42页虔诚的炼丹家和炼金家辛勤的劳动并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化学实验室”中，应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训，甚至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提出：“丹砂(硫化汞)烧之成水银，积变(把硫和水银二者放在一起)又还成(变成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结，即“物质之间可以用人工的方法互相转变”。（氧化-还原反应）物质的性质与反应。炼丹家进一步分类研究了各种物质的性质，特别是相互反应的性能。这些都为近代化

11、学的产生奠定了基础，许多器具和方法经过改进后，仍然在今天的化学实验中沿用。炼丹术与炼金术的贡献第12页，本讲稿共42页炼丹家在实验过程中发明了火药，发现了若干元素，制成了某些合金，还制出和提纯了许多化合物，这些成果我们至今仍在利用。其中很多都是今天常用的其中很多都是今天常用的酸、碱和酸、碱和盐。盐。发明了发明了蒸馏器、熔化炉、加热坩埚、烧杯及过滤装置蒸馏器、熔化炉、加热坩埚、烧杯及过滤装置等等为了把试验的方法和经过记录下来，他们还创造了技术为了把试验的方法和经过记录下来，他们还创造了技术名词，写下了许多著作。名词，写下了许多著作。正是这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、正是这些理论、化学

12、实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金著作，开挖了化学这门科学的先河。炼金著作，开挖了化学这门科学的先河。炼丹术与炼金术的贡献第13页，本讲稿共42页近代化学时期随着化学知识的增多，炼丹家们对炼丹术进行总随着化学知识的增多，炼丹家们对炼丹术进行总结，力图将当时已知的支离破碎的化学知识串合结，力图将当时已知的支离破碎的化学知识串合起来，对各种化学现象做出满意的解释。化学真起来，对各种化学现象做出满意的解释。化学真正被确立成为一门科学大约在正被确立成为一门科学大约在1818世纪后期。世纪后期。1717世纪世纪法国科学家拉瓦锡证实燃烧的实质是物质和空法国科学家拉瓦锡证实燃烧的实质是物质和空气中的氧气发生的

13、化合反应，提出了氧化燃烧气中的氧气发生的化合反应，提出了氧化燃烧理论，并揭示了众所周知的质量守恒定律。因理论，并揭示了众所周知的质量守恒定律。因此拉瓦锡被公认为此拉瓦锡被公认为“化学之父化学之父”。1818世纪世纪中国石油大学化学发展史 第14页，本讲稿共42页英国科学家道尔顿提出了英国科学家道尔顿提出了“原子原子”的新思想，他的的新思想，他的原子论合理地解释了当时已知的一些化学定律，而原子论合理地解释了当时已知的一些化学定律，而且开始了原子量的测定工作，并得到了第一张原子且开始了原子量的测定工作，并得到了第一张原子量表。化学由此进入了以原子论为主线的新时期。量表。化学由此进入了以原子论为主线

14、的新时期。1919世纪世纪俄国化学家门捷列夫在总结前人经验的基础上俄国化学家门捷列夫在总结前人经验的基础上发现著名的化学元素周期律，这是自然界中重发现著名的化学元素周期律，这是自然界中重要的规律之一。要的规律之一。18691869年年中国石油大学化学发展史 第15页，本讲稿共42页现代化学时期v现代化学是二十世纪以来的化学。v现代化学不仅是研究宏观方面的化学问题，同时深入到微观领域开展了广泛的研究，成为区别于十九世纪化学的显著特点。涌现出了量子化学、核化学等新学科。v二十世纪六十年代以来，随着对原子结构的深入认识，人们从原子外部，深入到原子内部。从只懂得原子之间相互作用发生质变，进而懂得了原子

15、核发生质变的问题。到1939年底，人类研究过的核反应已达200多种。中国石油大学化学发展史 第16页，本讲稿共42页现代化学的兴起化学家们运用化学的观点来观察和思考社会问题，用化学的知识来分析和解决社会问题，例如能源危机、粮食问题、环境污染等。化学与其他学科的相互交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证，在改善人民生活，提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。化学从无机化学和有机化学的基础上，发展成为多分支学科的科学。第17页，本讲稿共42

16、页（1）结构与量子化学在结构化学方面，由于电子的发现开始并确立的现代的有核原子模型，不仅丰富和深化了对元素周期表的认识，而且发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构，产生了量子化学。从氢分子结构的研究开始，逐步揭示了化学键的本质，先后创立了价键理论、分子轨道理论和配位场理论。化学反应理论也随着深入到微观境界。应用X射线作为研究物质结构的新分析手段，可以洞察物质的晶体化学结构。测定化学立体结构的衍射方法，有X射线衍射、电子衍射和中子衍射等方法。其中以X射线衍射法的应用所积累的精密分子立体结构信息最多。第18页，本讲稿共42页（2）近代仪器分析研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱

17、扩展到核磁共振谱、电子自旋共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等，与计算机联用后，积累大量物质结构与性能相关的资料，正由经验向理论发展。电子显微镜放大倍数不断提高（高分辨），人们以可直接观察分子的结构。第19页，本讲稿共42页（3）放射化学和核化学经典的元素学说由于放射性的发现而产生深刻的变革。从放射性衰变理论的创立、同位素的发现到人工核反应和核裂变的实现、氘的发现、中子和正电子及其它基本粒子的发现，不仅是人类的认识深入到亚原子层次，而且创立了相应的实验方法和理论；不仅实现了古代炼丹家转变元素的思想，而且改变了人的宇宙观。作为20世纪的时代标志，人类开始掌握和使用核能。放射化学和核化学

18、等分支学科相继产生，并迅速发展；同位素地质学、同位素宇宙化学等交叉学科接踵诞生。元素周期表扩充了，已有109号元素。与现代宇宙学相依存的元素起源学说和与演化学说密切相关的核素年龄测定等工作，都在不断补充和更新元素的观念。第20页，本讲稿共42页（4）微观反应动力学在化学反应理论方面，由于对分子结构和化学键的认识的提高，经典的、统计的反应理论以进一步深化，在过渡态理论建立后，逐渐向微观的反应理论发展，用分子轨道理论研究微观的反应机理，并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用，使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实，从而化学动力学已有可能从经典的、统计的宏观

19、动力学深入到单个分子或原子水平的微观反应动力学。第21页，本讲稿共42页（5）计算机在化学中的应用计算机技术的发展，使得分子、电子结构和化学反应的量子化学计算、化学统计、化学模式识别，以及大规模术技的处理和综合等方面，都得到较大的进展，有的已经逐步进入化学教育之中。第22页，本讲稿共42页（6）催化科学的发展关于催化作用的研究，以提出了各种模型和理论，从无机催化进入有机催化和生物催化，开始从分子微观结构和尺寸的角度和生物物理有机化学的角度，来研究酶类的作用和酶类的结构与其功能的关系。第23页，本讲稿共42页（7）分析和分离技术的革新分析方法和手段是化学研究的基本方法和手段。一方面，经典的成分和

20、组成分析方法仍在不断改进，分析灵敏度从常量发展到微量、超微量、痕量；另一方面，发展出许多新的分析方法，可深入到结构进行分析，构象测定，同位素测定，各种活泼中间体如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等的直接测定，以及对短寿命亚稳态分子的检测等。分离技术也不断革新，离子交换、膜技术、色谱法等等。第24页，本讲稿共42页（8）无机合成与材料化学合成各种物质，是化学研究的目的之一。在无机合成方面，首先合成的是氨。氨的合成不仅开创了无机合成工业，而且带动了催化化学，发展了化学热力学和反应动力学。相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物 在电子技术、核工业、航天

21、技术等现代工业技术的推动下，各种超纯物质、新型化合物和特殊需要材料的生产技术都得到了较大发展。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。第25页，本讲稿共42页（9）高分子酚醛树脂的合成，开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成，使高分子的概念得到广泛的确认。后来，高分子的合成、结构和性能研究、应用三方面保持互相配合和促进，使高分子化学得以迅速发展。各种高分子材料合成和应用，为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术，以及人们衣食住行各方面，提供了多种性能优异而成本较低的重要材料，成为现代物质文明的重要标志。

22、高分子工业发展为化学工业的重要支柱。第26页，本讲稿共42页（10）有机合成化学20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展，许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决，还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂，在此基础上，精细有机合成，特别是在不对称合成方面取得了很大进展。一方面，合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物；另一方面，合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核酸等生命基础物质。这些成就对促进科学的发展起了巨大的作用；为合成有高度生物活性的物质，并与其他学科协同解决有生命物质的合成问题及解决前生命物质的化学问题等，提供了有利的条件。第2

23、7页，本讲稿共42页化学的学科分类化学的学科分类在20世纪20年代以前，化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20年代以后，由于化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起，导致这门学科从30年代以来飞跃发展，出现了崭新的面貌。现在把化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等五大类共80项，实际包括了七大分支学科。根据当今化学学科的发展以及它与天文学、物理学、数学、生物学、医学、地学等学科相互渗透的情况，化学可作如下分类：第28页，本讲稿共42页无机化学无机化学：元素化学、无机合成化学、无机固体化学、配位化

24、学、生物无机化学、有机金属化学等。：元素化学、无机合成化学、无机固体化学、配位化学、生物无机化学、有机金属化学等。有机化学有机化学：天然有机化学、一般有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生：天然有机化学、一般有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生物有机化学、有机分析化学。物有机化学、有机分析化学。物理化学物理化学：化学热力学、结构化学、化学动力学、分子物理化学。：化学热力学、结构化学、化学动力学、分子物理化学。分析化学分析化学：化学分析、仪器和新技术分析。：化学分析、仪器和新技术分析。高分子化学高分子化学：天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物

25、理化学、高聚物应用。：天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用。核化学核放射性化学核化学核放射性化学：放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。：放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。生物化学生物化学：一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食：一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。品化学等。其它与化学有关的边缘学科还有：地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化其它与化学有关的边缘学科还有：地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。学、星际化

26、学等。化学的学科分类化学的学科分类第29页，本讲稿共42页化学在社会发展中化学在社会发展中的作用和地位的作用和地位第30页，本讲稿共42页Chemistry is the central scienceIt is by far the largest branch of science,whether measured by the number of practitioners,by the size of the scientific literature,or by the diversity of the activities of chemists.This is due not o

27、nly to the inherent interest of the subject but also to the large chemical component of other disciplines.Many aspects of the Life Sciences-medicine,biochemistry,pathology,veterinary science,biology,etc-are increasingly involved with molecular(and therefore chemical)phenomena.Work on pollution contr

28、ol and environmental protection,conservation of resources,solutions to the energy crisis,modern medical treatments,new materials and many industries depend on the chemical properties of matter.第31页，本讲稿共42页化学在社会发展中化学在社会发展中的作用和地位的作用和地位第32页，本讲稿共42页化学在社会发展中化学在社会发展中的作用和地位的作用和地位第33页，本讲稿共42页化学在社会发展中化学在社会发展

29、中的作用和地位的作用和地位第34页，本讲稿共42页化学在社会发展中化学在社会发展中的作用和地位的作用和地位第35页，本讲稿共42页化学在社会发展中化学在社会发展中的作用和地位的作用和地位第36页，本讲稿共42页化学与人类的关系2121世纪的人类面临的世纪的人类面临的4 4个重大问题个重大问题：资源、能源、环境、健康资源、能源、环境、健康化学是一门使人类生活更美好的基础科学化学是一门使人类生活更美好的基础科学化学提供人类合理使用资源和能源的方法化学提供人类合理使用资源和能源的方法化学使人类丰衣足食化学使人类丰衣足食化学能保护和改善人类赖以生存的环境化学能保护和改善人类赖以生存的环境化学是人类使用

30、新材料的源泉化学是人类使用新材料的源泉化学使人类世界五彩缤纷化学使人类世界五彩缤纷化学帮助人类延年益寿化学帮助人类延年益寿第37页，本讲稿共42页化学与未来21世纪的世纪的4大新技术：大新技术：新能源、新材料、生物技术、环境新能源、新材料、生物技术、环境化学提供人类合理使用能源和创建新能源的方法化学提供人类合理使用能源和创建新能源的方法化学能保护和改善人类赖以生存的环境化学能保护和改善人类赖以生存的环境化学是人类使用新材料的源泉化学是人类使用新材料的源泉化学与生物的结合分子生物学：生物科学的基础化学与生物的结合分子生物学：生物科学的基础第38页，本讲稿共42页4 41 12 23 35 5化学

31、与健康化学与健康（6 6学时）学时）化学与生活化学与生活 （6 6学时）学时）化学与环境化学与环境（3 3学时）学时）化学与能源化学与能源（6 6学时）学时）中国石油大学7 7绿色化学与科技发展绿色化学与科技发展（3 3学时）学时）化学与材料化学与材料 （3 3学时）学时）6 6第39页，本讲稿共42页n展望展望2121世纪的化学，化学工业出版社世纪的化学，化学工业出版社.2000 2000 n化学与社会化学与社会，唐有祺，唐有祺 王夔编，高教出版社王夔编，高教出版社2002005.5.9 9n材料科学与材料世界材料科学与材料世界，杨瑞成，杨瑞成,化学工业出版化学工业出版n化学与现代社会化学与

32、现代社会，吴旦，科学出版社，吴旦，科学出版社，20022002年年n化学与现代社会化学与现代社会，大连理工大学出版社，大连理工大学出版社，2002006 6年年n 其他：大量互联网的上的化学资料和新闻其他：大量互联网的上的化学资料和新闻参考书：参考书：参考书：参考书：中国石油大学第40页，本讲稿共42页How to learn in this class Listen Listen，理解课程内容（精简笔记内容），理解课程内容（精简笔记内容）Ask and DiscussAsk and Discuss，提出和讨论问题，提出和讨论问题Search (from the net)Search (from the net)，最感兴趣的化学问题，最感兴趣的化学问题PresentationPresentation，以随堂作业和考试的形式，以随堂作业和考试的形式 随堂作业，随堂作业，4040；考试（开卷），；考试（开卷），6060 第41页，本讲稿共42页第42页，本讲稿共42页