无机化学2012文稿 1

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1、 无机化学无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry授课教师：授课教师： 刘春兰刘春兰教学安排 讲课：13周 考试： 平时成绩 （10） 期中成绩 （30） 期末成绩 （60） 注：平时成绩依据作业、课堂回答问题、 小论文和出勤情况而定绪 论一、 化学的重要性二、化学研究的对象、内容三、无机化学的发展史四、无机化学的研究对象及发展前景五、本课程的学习方法绪 论一、重要性从古代开始人们就有了与化学有关的生产实践。例 如制陶、金属冶炼、火药的应用等等。当今世界化学更是 与国民经济各部门及人民的衣食住行各方面密切相关。目 前，国际上最关心的几个重大问题，例如

2、环境保护、能源 的开发利用、功能材料的研究、生命现象奥秘的探索都与 化学紧密相关化学的地位和作用v 化学仍是解决食物短缺问题的主要学科 之一化学使人类丰衣足食v 化学继续推动材料科学发展化学是人类使用新 材料的源泉 v 化学是提高人类生存质量和生存安全 的有效保障(化学能保护和改善人类赖以生存的环境) v 化学在能源和资源的合理开发和高效 安全利用中起关键作用化学提供人类合理使用能源的方 法 v 化学是生命科学的重要支柱化学帮助人类延 年益寿人的出生、成长、繁衍、衰老、疾病和死亡等所有 的生命过程都是化学变化的表现。目前正处于再 分子水平上研究这些复杂生物过程的路口，急需 化学及其它学科来揭示

3、生命过程的分子科学本性 ，合成新的生物活性化合物、药物、医疗材料， 从而减轻各种疾病带来的痛苦。化学还可以在生物科学研究中所用的特殊试剂、各种探剂、各种酶制剂、人工细胞一级标记细胞等方面做出贡献。DNA 化学是一门使人类生活更美好的基础科学 化学使人类世界五彩缤纷化学是中心科学，化学与许多其它科 学领域相关, 这些领域包括: 农业, 电子 学, 药学, 生物学, 环境科学, 计算机科 学, 工程学, 地质学, 物理学, 冶金学等 。 专业地位专业地位学科渗透学科渗透学 科 渗 透学 科 渗 透材料能源环境化学环境保护环境治理，环境监测新型纳米材料新型复合材料能源保护、利用新能源开发生物催化剂仿

4、生材料生物化 学计算与 信息科学物理学数 学天文学地质与环 境科学工程 科学生命 科学材料 科学化学还将在三个方面担负重要作用：1.开展化学反应的基础研究，以利于开发新化学过程； 2.揭示组成结构性能之间的关系和有关的规律，以 利于设计分子或结构并创造新物质； 3.利用新技术和新原理强化分析和测试方法的威力，使 化学工作的“耳目”趋于灵敏和可靠。 是自然科学的核心一级学科。 是自然科学中处于承上启下地位的中心 学科。生物化学 一. 生物化学的含义生物化学即可认为是生命的化学。它是用化学的 理论与方法来研究生命现象，阐明生命现象的化学 本质的学科。二. 生物化学的研究对象生物化学的研究对象：一切

5、生物有机体，包括 动物、植物、微生物和人体。研究它们的化学组 成及其化学变化的规律。化学是生命科学的基础，生命科学与化学的关系更加密切。我们为什么还 要学习化学？三. 生物化学的研究内容1.构成生物有机体的物质基础，即静态生物化学。3.生物物质的结构、功能、代谢与整个生命现象的 关系，即机能生物化学。2.生物物质在体内的运动规律，即动态生物化学或 新陈代谢的规律。4.生物遗传信息的传递、表达及其调控。人类基因组计划（HGP） 1986年，达尔贝科提出 1990年，美国国会批准“HGP”，9月， 中国获准加入，负责测定人类基因组序 列的1% 2000年6月26日，草图绘制成功 2003年4月14

6、日，人类基因组序列图绘 制成功 进入后基因组时代 阐明人类基因组30亿个碱基 对的序列，发现所有人类基 因，并搞清其在染色体上的 位置; 破译人类全部遗传信息，使 人类第一次在分子水平上全 面地认识自我; 解码生命、了解生命的起源 、了解生命体生长发育的规 律; 认识种属之间和个体之间存 在差异的起因、认识疾病产 生的机制以及长寿与衰老等 生命现象、为疾病的诊治提 供科学依据。DNA测序的方法化学降解法测序 基本原理:在选定的核苷酸碱基 中引入化学集团,再 用化合物处理,使 DNA分子在被修饰 的位置降解.技术路线将双链DNA样品变为单链每个单链的同一方向末端都用放射性同位素 标记,以便显示D

7、NA条带分别用不同方法处理,获得只差一个核苷酸的 降解DNA群体电泳,读取DNA的核苷酸顺序DNA双螺旋结构生物学无机化学生物无机化学研究生物体系内金属元素和其它无机元素 在生物体内的形态、结构、特性和功能 StructurePropertyActivity Relationship生物无机化学对处于生命环境中的金属离子进行研究的学科机体中固有的无机元素环境接触中外来的以及 人为引入机体的无机元素在天然物质中，由5 个氨基酸、2 个六碳糖和1 个氨基 侧链构成的博来霉素（bleomycin）可导致DNA链的断裂,从 而作为一族广谱抗菌抗肿瘤药物。导致DNA链的 断裂原因是由于博 来霉素分子的一

8、部 分是铁或铜的配合 物，这类配合物能 够产生导致DNA链 断裂的自由基。抗癌抗菌抗病毒抗酸造影剂抗风湿抗溃疡胰岛素模拟物抗精神病金属药物2008年诺贝尔化学奖成果：绿色荧光蛋白 Green fluorescence protein (GFP) (Roger Y. Tsien, Osamu Shimomura, Martin Chalfie)生命科学中的化学钱永健等三位美国科学家因发现并发展了绿色 荧光蛋白而获该奖。绿色荧光蛋白为生物与医 学实验带来革命，它发出的荧光像一盏明灯， 帮助研究人员照亮生命体在分子层面和细胞层 面的诸多反应。2009年诺贝尔化学奖 “核糖体结构和功能的研究” （fo

9、rstudies ofthestructurandfunctionof theRibosome）万卡特拉曼-莱马克里斯南(Venkatraman Ramakrishnan) 、托马 斯-施泰茨(Thomas Steitz) 和阿达-尤纳斯(Ada Yonath)科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为 上游,中游和下游.数学,物理学是上游,化学是中游,生 命,材料,环境等朝阳科学是下游.上游科学研究的对象 比较简单,但研究的深度很深.下游科学的研究对象比 较复杂,除了用本门科学的方法以外,如果借用上游科 学的理论和方法,往往可收事半功倍之效.化学是中心 科学,是从上游到下游的必经之地,永远

10、不会像有些人 估计的那样将要在物理学与生物学的夹缝中逐渐消亡.总之，化学已成为中心科学，与21世纪的四个重大课题（能源、材料、环境和生命 科学）都有关。作业：查资料写一篇3000字左右的综述小论文： 化学在生命科学中的作用二、化学研究的对象、内容宇宙间到处都是存在于我们意识之外的物质 。物质的表现形式千差万别，有象星球那么 大的天体，也有象我们肉眼看不到的微生物 等，还有象空气、水、矿物质和各种动植物 等。这些物质都在不断地发生变化。天体在 演变，岩石在风化，生物在不断地新陈代谢 。它们都是自然科学研究的对象。1、包括地球在内的天体 2、组成天体的单质和化合物 3、组成单质和化合物的原子、分子

11、、离子 4、组成原子、分子、离子的电子、质子、 中子 化学研究的对象：在原子、分子、离子这一 层次的物质物质的构造可分为以下层次：1.化学变化 2.物理变化 3.物质的组成、结构和性质、外界条件化学研究的内容：通常说：化学是一门在原子、分子、离子 这一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条件的科学什么是化学？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:现代化学的研究对象 1997年我国化学家、中国科学院院士徐光宪徐光宪提出 了现代化学的定义：化学是研究从原

12、子、分子 片、分子、超分子、生物大分子到分子的各 种不同尺度和不同程度的聚集态的合成和反 应、分离和分析、结构和形态、物理性能和 生物活性及其规律和应用的科学。1）分离、鉴定和表征。这是化学研究的主要内容之一。 2）合成新物质。这是化学研究的核心，是化学区别于所有其他科学的特色。美国化学文摘2004年9月21日登录的化学物 质总数3000万。3) 化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学问题等。实践、认识、再实践、再认识是我们研究化学 的正确途径。多看课外参考资料扩大知识 面；勤于思考，重视培养自学的能力；重视实 验技能的提高，培养自己的发现问题、分析问 题、解决的问题的能力。化学研究的方法

13、化学的发展史化学的发展史无机化学是化学科学中发展最早 的一个 分支学科，在无机化学形成一门独立 化 学分支学科以前， 化学发展史也就是无 机化学发展史一、化学研究的对象、内容火的认识和利用标志着化学史的发端。你了解化学吗？三、无机化学的发展史三、无机化学的发展史化学的历史发展大致可分为三个时期： (1)17世纪中叶以前的古代和中古时期 主要特点：实用性、经验性和零散性 主要包括：炼丹术、炼金术以及医药化学的萌芽 (2）17世纪后半叶到19世纪末的近代化学时期。这一时 期四大基础学科相继建立，分别是无机化学、有机化学 、物理化学和分析化学，实现了从经验到理论的重大飞 跃，真正被确立为一门独立的学

14、科。 （3）从20世纪开始即现代化学时期。衍生出新的分支 ，如高分子化学、核化学和放射化学、生物化学等。化 学已被公认是一门中心科学。35英国化学家，物理学家波义耳 1661年提出化学 元素的概念，标 志着近代化学的 诞生。法国化学家拉瓦 锡,1777年建立燃 烧现象的氧化学 说，使近代化学 取得了革命性的 进展。俄国化学家门捷列夫 1869年发现元素周期 率，把化学元素及其 化合物纳入一个统一 的理论体系。英国化学物理学 家道尔顿1803年 提出原子学说,为 近代化学奠定了 坚实的基础。阿伏加德罗毕生致力于 原子-分子学说的研究 。1811年首先引入了“ 分子”概念，并把它与 原子概念相区别

15、,提出 阿伏加德罗定律。 无机化学的分支学科和边缘交叉学科 无机合成化学 放射化学与核化学 配位化学 丰产元素化学 同位素化学 固体无机化学 物理无机化学 生物无机化学 材料无机化学四、无机化学的研究对象及发展前景无机化学是研究除碳氢化合物及其衍生物以外的其它元素的单质和化合物的组成、结构、性质及反应的一门学科 .无机化学涉猎的范围很宽，周期表中的100 多种元素以及除烃和烃衍生物以外的所有化合 物都是无机化学的研究对象。现代无机化学既有理论又有事实，它把最新 的量子力学成就作为自己阐述元素和化合物性质 的理论基础，也力图用热力学、动力学的知识去 揭示无机反应的方向和历程。因此无机化学的研究任

16、务异常繁重，但同时也 说明它是一门丰富多彩具有无限发展前途的学科 。无机化学发展的两个趋势一是在广度上的拓宽：与有机化学相互渗透， 形成元素有机化学，金属有机化学，物理有机化学；与材料科学结合，形成固体无机化学， 固体材料无机化学；向生物化学渗透，形成生 物无机化学。二是深度上的推进：采用物理学和物理化学的 实验手段与理论方法深入到原子、分子研究物 质的结构与性能的关系。学习无机化学的目的掌握无机化学的基本原理及其实验基本技能，为学习后继课程后继课程打基础无机化学课程的主要内容物质的变 化规律物质的制 备与性质物质的形 态与结构气液固体原子结构分子结构晶体结构化学热力学化学动力学酸碱平衡沉淀平衡氧化还原配位平衡元素通论s, ds区元素p区元素d区元素f区元素五、本课程的学习方法1. 课堂认