《化学与人类生活 教学课件 ppt 作者 柳一鸣 主编第一章 化学的任务与作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学与人类生活 教学课件 ppt 作者 柳一鸣 主编第一章 化学的任务与作用（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 概 述 第二节 化学在现代社会中的作用 第三节 化学在未来社会中的作用 第四节 化学科学发展的总趋势,第一章 化学的任务与作用,第一节 概述,化学的历史很长，人类的化学活动在有历史记载以前就开始了。我国著名化学家唐敖庆先生曾经说过：化学是总管物质在原子、分子层次变化的学科。也就是说，化学是一门试图从原子、分子层次上了解物质的性质和物质发生反应的学科。,化学工作者的任务,从宏观上来说：其一是研究和改造自然界，其二是创造和建设新自然界。 从微观上来讲：就是在分子原子水平上研究物质变化。,化学与其他学科的关系,图1-1 化学与其他学科的关系,随着化学科学的不断发展，它与工业、农业、电子、信息
2、、计算机、生物、药学、环境、工程、地质、冶金、物理等各个学科间的关系越来越紧密。特别是20世纪60年代以来，化学学科的结构及其与相邻学科之间的关系已发生了根本的变化。物理学提供了先进的测试手段，使化学的实验手段和方法大为扩展。在计算机科学的帮助下，使计算化学在化学研究中的比重越来越大。,化学与其他学科的关系,化学与社会的关系,化学科学不但使人类由古代的野蛮生活进化到现代高度文明的环境中，更使社会的文明进步和人类生存环境有了翻天覆地的变化，向着人类向往的方向发展。 同时，社会的进步和发展以及其它学科的不断进步又反过来促进了化学学科的进步和发展，也对化学提出了更多的问题和更高的要求，或者说赋予了化
3、学学科更新和更深的内涵，使化学成为了现代社会的一门中心学科。,第二节 化学在现代社会中的作用,化学是一门古老而实用的学科，它不但使人类由古代穴居人的野蛮生活进化到现代高度文明和谐的环境中，使人类社会的文明进步和人类生存环境及质量都有了翻天覆地的变化，同时，也使人类生活的各个方面以及社会发展的种种需要都与化学息息相关。,一、化学与人类的衣食住行,尼龙66树脂,涤纶短纤维,一、化学与人类的衣食住行,橡胶生产,聚乙烯制造,世界年产能力达1200万T合成纤维1500万T塑料6000T这三大合成材料其世界体积总产量一超过全部金属的产量，故称20世纪为聚合物时代。,衣,人们的衣着原料有毛、丝、棉、麻和皮革
4、，但也有大量的人造纤维和合成纤维等，并且在其制造和纺织过程中都用了大量的化学品，如棉、麻、丝绸和皮毛的处理、着色、加工都有化学的功劳。在其处理过程中大量地使用了染料、软化剂、整理剂、洗涤剂、干洗剂、鞣剂、加脂剂、光亮剂、漂白剂等各种助剂。,食,在粮食、酒、饮料、瓜果、蔬菜、肉类等的种植、饲养、酿造过程中都使用了大量的化学品，如肥料、农药、发酵剂、碳酸气、保鲜剂、饲料添加剂等。 无论是动植物的生成和发育、还是食物保护（防腐剂、包装、储藏）或者是水和空气的净化和处理，以及符合人类生存的卫生和营养标准的建立和监督都离不开化学知识。,食,装满粮袋子、丰富菜篮子关键之一是发展化学和农药生产；加工制造色味
5、俱佳的食品离不开食品添加剂、甜味剂、防腐剂、香料、色素等。,住,在住房、装修和家庭陈设品等材料中，除了天然的木材、沙石外，钢铁、水泥、玻璃、陶瓷产品、地毯、空调机、灯具、电源、卫生用品和各种装饰材料等也都用了大量的化学品。 现在从卧室到客厅，从厨房到浴室，从家具到餐具，从照明到彩电、冰箱、洗衣机、空调及计算机无一例外都离不开化学制品。,现代化住房,行,汽车、飞机、火车、摩托车、自行车等交通工具需要钢铁、合金、塑料、橡胶、合成纤维、皮革制品等，以及在整个制造过程中所使用的各种助剂均为化工产品。,高级轿车,看：人们生活中所观察到的各种文化用品及电视摄像所用的器具和材料，如纸、印刷品、电视机、照相机
6、、胶卷、眼镜、望远镜等在其制造过程中均需用大量化学品。 听：收音机、随身听、乐器、唱片、录音录像带等用品，是用化学晶为原料制造出来的，也使用了大量的化学助剂。,综上所述,总而言之，无论是在衣、食、住、行、看、听过程中所用的各种原料还是器具的制造过程中用到的各种助剂，都是用高新技术组合和制造出来，而每一种助剂均为一个精细化工行业。化学给人类生活水平和质量的提高，给现代物质文明的进步所作的贡献是我们大家有目共睹的。,二、化学与工、农业生产,化学在工业生产中占有着举足轻重的地位，无论是石油化工、机械、电子、冶金、钢铁、地质勘探、轻工业、纺织、医药卫生、国防工业无一例外地都与化学有关同时各种行业又都需
7、要能源和资源，而各种能源和资源的开发利用更需要化学家的积极参与，无论是煤的高效和清结化、天然气和石油的开采、利用，还是核能和新能源的研制以及各种材料的生产，都离不开化学工作者。,工业,化学工业在世界经济发展中占有相当重要的地位，它是国民经济的重要支柱产业，是很多国家的基础产业和支柱产业。 目前，世界化学品年总产值已超过15000亿美元。石油化工的产品有3000多种涉及到国计民生的各个部门，如轻工、纺织、医药、农药、机械、电子等领域。20世纪世界乙烯生产能力达5000万吨/a，30万吨/a乙烯生产装置已超过100套。,农业,农业要大幅度增产，农、林、牧、副、渔各业要全面发展，很大程度上要依赖于化
8、学学科的成就。1999年世界人口已达60亿，预计2025年将达80亿。到2050年，全球人口将再增加22亿。我国人口1995年已达12亿，预计2020年将达14.5亿。地球人口将以每秒2.6人的速度增加，其中发展中国家的人口增长尤其迅速，目前，世界上82%的人口即57亿人生活在发展中国家和地区。靠什么来养活这么多人？,除增加食物产量靠改良品种和扩大耕地面积外，要提高单位面积内产量及粮食质量，而解决这一问题的唯一途径是依靠科学。 首先是优良品种的培养，如把高产量的植物基因转入到粮食作物中来，这是解决人类食物的最有成效的途径之一。,解决途径,其次是化肥农药、植物生长激素和除草剂等化学产品不仅可以提
9、高产量，而且也改进了耕作方法。高效、低污染的新型农药研制，长期复合化肥的生产，农、副产品的综合利用，合理储运也需要化学知识。,解决途径,化学在武器进攻和防御两方面都发挥着重要的作用。从中国古代发明的黑火药到诺贝尔的硝化甘油炸药，都是通过化学反应产生大量的热和气体而导致爆炸的。,三、化学与国防建设,化学与近代军事,现代武器和弹药的生产，均包含着相当多的化学研究成果，如美国的F16战斗机和B2轰炸机以及俄罗斯的潜艇均有防雷达作用，美国攻打伊拉克的电站所使用的石墨炸弹使其城市的电力完全瘫痪，从二次世界大战中使用的毒气到越南战场上使用的细菌以及本拉登使用的炭疽（病毒）。这些事例都充分说明化学在近代军事
10、上起到的巨大作用。,美国的西点军校都开有化学专业课，美国的军队所有部门都有计划的支持相关领域的化学研究工作，这些都说明化学在国防军事上的重要性。,西点军校,化学在现代社会中的作用综述,综上所述：化学与人民生活的各个方面、国民经济的各个部门以及尖端科学、技术的各个领域都有着千丝万缕的联系。它既是一门重要的基础学科也一门是实用性、创造性的中心学科。普及它既是科学发展的要求，也是社会发展与人类生活的要求。,第三节、化学在未来社会中的作用,在未来社会发展中，化学将起到哪些作用呢？如要解决好人口、环境、粮食、资源、能源等人类生存的难题要依赖各个学科，但是无论如何总是要依靠物质基础。那就要优化资源利用、更
11、有效地控制自然的和人为的过程、提供更有效、更安全的化学品。 在这些方面未来化学将仍然是提供解决人类赖以进步的物质基础这一难题的核心科学。,一、环境资源开发和利用,环境现状： 发达国家还在使用矿物燃料, 发展中国家的森林还在不断被沙漠侵蚀。21世纪, 许多大型经济实体仍需将煤作为燃料。人类活动引起的问题: CO2、煤烟、甲烷等对大气影响逐渐加剧，使地球温度不断提高。,石 油 污 染,大气污染,酸雨危害,温室效应,首先, 有很多有效的措施都可以减少CO2 的排放量, 如用高效柴油代替汽油, 开发高效燃料电池, 利用太阳能和风能, 加大核能发电等。 另外, 增加开发绿色工艺的投资, 可以减少工业污染
12、。,改变环境现状的措施：,在21世纪中,化学在能源和环境产业中大有可为。目前环境治理问题已经刻不容缓。对于防治大气和水污染以及处理污水,化学不但有用武之地,而且还有解铃还须系铃人的关系。化学界已对绿色工艺十分重视。环境问题在很大程度上也与能源结构密切相关。,化学在能源和环境产业中的作用,当前的能源结构是不可能持续很久的。利用太阳能发电和制氢以及回收CO2都是化学与有关学科需要一起解决的重要问题。在能源和环境产业中,电化学在解决化学能源问题和催化化学在发展绿色工艺方面都将起到极为重要的作用。,化学在能源和环境产业中的作用,目前能源开发和利用方面的情况如下,研究开发清洁高效且用之不竭的能源开发也是
13、21世纪的首要任务。,第一，要研究高效洁净的转化技术和控制低品位燃料的化学反应，使之既能保护环境又能降低能源的成本。 第二，要开发新能源，新能源必须满足高效、洁净、经济、安全的要求。,能源开发利用计划,二、 化学继续推动材料科学发展,通过总结结构性质功能关系设计和寻找新材料。 探求特定结构的形成规律和方法，包括合成、组装和构筑是今天一个广阔的研究领域。 物理学家提供器件设计思路，化学家则设计、合成所需的物质和材料。,化学将在设计、合成功能分子和结构材料以及从分子层次阐明和控制生物过程的机理等方面，为研究开发高效安全肥料、饲料和肥料饲料添加剂、农药、农用材料、环境友好的生物肥料、小物农药等打下基
14、础。,DNA双螺旋结构,三、化学解决人机融合,人类将物种分成有生命和无生命的, 或者动物和机器, 他们是完全不同的。 由于动物是有生命的, 因此受到一定的道德和伦理方面的约束。但机器不同, 它是由人类设计、用各种材料制造的, 理论上机器可以不断进行重造, 不具有道义上的责任。 然而，随着科学的进步, 这种传统的区别已经在一些层面上不存在了。,人类与机器的融合才刚刚开始。现代技术可以通过植入传感器控制心脏律动和葡萄糖水平, 植入耳蛾使聋者复聪, 视网膜芯片可以使盲者重见光明。将电极植入昆虫和鼠类可使其按环境信息活动, 而且可以将人类的思维传输给机器使其动作。未来,人类和机器将在更大层面上相互融合
15、。,另外, 要实现人机融合, 不仅需要包括生物分子组织, 还需要生物和计算机网络的有关部件, 才能成为有感觉的实体, 达到模拟人类的程度。 虽然分子只是传输和转译信息器官系统的组成部分, 但其可在生物体和非生物体间建立界面, 成为离子和电子间的转移器。专用于神经组织的基因工程手段需要化学对基因物质的操作技术, 而生物兼容性也是分子和材料问题。,四、人类生存质量和生存安全,化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障。 首先，化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一，食物问题是涉及人类生存和生存质量的最大问题。,今后任务的严重性在于：既要增加食物产量保证人类生存；又要保证质量以保证人类安全；还要保护
16、耕地草原，改善农牧业生态环境，以保持农牧业可持续发展；生物学将在提供优良物种、提供转基因生物等方面作出贡献。但是这一切必须得到化学的支撑。,粮食问题的化学对策,化学支撑其它学科的发展，为粮食增产提供了保障：（基因工程进展） 大力发展肥料化学 (氮肥及合成氨;化学模拟生物固氮;人工模拟光合作用) 大力发展农药化学介 开发动、植物激素及生长调节剂 开展节育化学研究,再进步看，未来的食品将不只满足人类生存的需要，还要在提高人类生存质量、提高健康水平和身体素质方面起作用。因此，人类对食品的要求将从仅仅维持生命到加强营养，并将进一步要求能发挥预防疾病和防止衰老延长寿命的作用。这是食品发展的必然趋势，我们不能因目前保健食品的泛滥无度和虚夸不实而忽视这一趋势。,另外，生存质量高低和安全程度要看生活和健康水平，由饮食、环境和精神等关键因素的合理程度决定。这些都取决于人与自然环境相互作用中外来物质和能量是否满足人体需要，同时维持最佳状态。,其一，通过研究各种物质和能量的生物效应(正面的和负面的)的化学基础，特别是搞清楚两面性的本质，找出最佳利用条件
