化学人类进步的关键

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,绪言,化学,人类进步的关键,1951,诺贝尔化学奖获得者,西博格,博士,提纲,一、,化学研究的对象,二、,化学发展的阶段,三、,我国在化学发展中的成就,四、,化学材料,五、,能源,六、,环境及生命科学,七、,为什么要学化学？,一、化学研究的对象,化学研究的对象是自然界中的各种各样的物质。,二、化学发展的阶段,（,1,）,化学的发展经历了古代、近代和现代等不同阶段,（,2,）,原子分子学说的建立，是近代化学发展的里程碑，同时也揭示了 物质世界的一项基本的规律,元素周期律,远古实用技术 近代化学 现代化学,（冶金、火药、造纸）（原子分子学说）（物质结构）,超真空扫描隧道显微镜,操纵原子的纳米技术,（,3,）,原子核结构的建立,现代物质结构理论的形成,交叉分子束实验,研究化学反应机理,拉瓦锡,、,道尔顿,、,阿伏伽德罗,、,门捷列夫,鲍利,、,唐敖庆,、,李远哲,扫描隧道显微镜,这种显微镜是基于量子力学的隧道效应，通过一个由压电陶瓷驱动的探针在物体表面作精确的二维扫描，其扫描精度达到几分之一毫微米（即纳米,=10-9,）。该探针尖端可以制成只有一个原子大小的粗细，并且位于距样品表面足够近的距离内，以使探针尖端与样品表面之处的电子支有些微重叠。这时若在探针与样品表面之间加一上定的偏压，就会有一种被称作为隧道电流的电子流流过探针。这种隧道电流对探针与物体表的间距十分灵敏，从而在探针扫描时通过感知这种隧道电流的变化就可以记录下物体表面的起伏情况。这些信息再经计算机重建后就可以计算机屏幕上获得反映物体表面形貌的直观图象。这就是扫描隧道显微镜的工作原理,安托万洛朗,拉瓦锡生于巴黎。拉瓦锡与他人合作制定出化学物种命名原则，创立了化学物种分类新体系。拉瓦锡根据化学实验的经验，用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作，特别是他所提出的新观念、新理论、新思想,为近代化学的发展奠定了重要的基础，因而后人称拉瓦锡为近代化学之父。,化学是在近代兴起的一门学科，无数的科学先驱者为这门学科奠定了理论基础，英国物理学家、化学家约翰,道尔顿就是其中的一位。道尔顿既具有敏锐的理论思维头脑，又具有卓越的实验才能，尤其是在对原子的研究方面取得了非凡的成果，成为近代化学的奠基人。,1803,年,9,月,6,日，道尔顿在他笔记中写下了原子论的要点：（一）原子是组成化学元素的、非常微小的、不可在分割的物质微粒。在化学反应中原子保持其本来的性质。（二）同一种元素的所有原子的质量以及其他性质完全相同。不同元素的原子具有不同的质量以及其他性质。原子的质量是每一种元素的原子的最根本特征。（三）有简单数值比的元素的原子结合时，原子之间就发生化学反应而生成化合物。化合物的原子称为复杂原子。（四）一种元素的原子与另一种元素的原子化合时，他们之间成简单的数值比。,意大利化学家,AmLedeo,Avogrvadro,(,阿伏伽德罗，,1776,1856,年,),，,1776,年,8,月,9,日生于都灵。,1792,年进入都灵大学学习法学。,1796,年获得法学博士学位，开始从事律师工作。从,1800,年起，他又开始学习数学和物理学。,1809,年被聘为维切利皇家学院的物理学教授。,1811,年被选为都灵科学院院士。,阿伏伽德罗的主要贡献是提出了阿伏伽德罗假说。,1811,年，他指出在,同温同压同体积的气体中含有相同数目的粒子,，并把这种粒子叫做分子。认为气体分子，如氢、氧、氮含有两个（或,2,的倍数个）原子，而不是象道尔顿所想的那样只含一个原子。这个假设可以很好地解决道尔顿原子论和盖,吕萨的气体化合体积定律之间的矛盾。阿伏伽德罗懂得许多国家的文字。他尤其喜欢“为科学而研究科学”。他埋头工作，因而无论在意大利还是在国外，一直默默无闻。然而，他那不朽的功绩却不会被后人所遗忘。当人们求得,1 mol,粒子的数目后，就把这个数字叫做,阿伏伽德罗常数。,在化学教科书中，都附有一张“元素周期表”。这张表揭示了物质世界的秘密，把一些看来似乎互不相关的元素统一起来，组成了一个完整的自然体系。它的发明，是近代化学史上的一个创举，对于促进化学的发展，起了巨大的作用。看到这张表，人们便会想到它的最早发明者,德米特里,伊万诺维奇,门捷列夫,门捷列夫发现了元素周期律，在世界上留下了不朽的光荣，人们给他以很高的评价。恩格斯在,自然辩证法,一书中曾经指出。“门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律，完成了科学上的一个勋业，这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。”,门捷列夫除了完成周期律这个勋业外，还研究过气体定律、气象学、石油工业、农业化学、无烟火药、度量衡等。由于他总是日以继夜地顽强地劳动着，在他研究过的这些领域中，都在不同程度上取得了成就。,鲍林,Linus,Pouling1901-,美国化学家。,1901,年,2,月,28,日出生于俄勒冈州皮特兰市一个药剂师家中。,1922,年毕业于俄勒冈州立大学化工系，并继续到加州理工学院攻读化学。于,1925,年获博士位，曾到欧洲各国作访问学者。,1927,年回到加州大学理工学院，,1931,年升任教授。,1969,年任斯坦福大学化学教设一直到休。,1974,年任该校荣誉教授。,鲍林的,主要成就,有：对化学健本质提出独特见解。首先提出化学键有混合特征，即既有共价键又有离子住。此外，还测定一批化合物的健长、健角等。发现氢键，并提出形成氢键的理论。指出氢键本质上跟共价键和范德华力不同。首先提出蛋白质分子的螺旋状结构。提出用维生素抗癌的建议并做了大量研究工作。一生得过两次诺贝尔奖，一次是,1954,年诺贝尔化学奖，另一次是,1962,年诺贝尔和平奖。鲍林晚年致力于和平事业，反对生产毁灭性武器。有“和平老人”的美名。鲍林曾指导我国著名化学家唐有祺、卢嘉锡等化学家工作。他曾两次访问我国，关心我国的化学事业,唐敖庆,(1915-),化学教育家。江苏宜兴人。,1940,年毕业于西南联合大学化学系。,1949,年获美国哥伦比亚大学化学博士学位。回国后，历任北京大学教授，吉林大学教授、副校长、校长，中国科学院主席团成员，国务院学位委员会委员兼第一届化学学科评议组组长，国家自然科学基金委员会主任，中国化学会第二十一届理事长，,高等学校化学学报,主编，国际量子和分子科学研究学会成员，中国科学院化学部委员，中国科协第三届全国委员会副主席。,1958,年加入中国共产党。是中共十大至十二大代表，第二、三届全国人大代表，第六、七届全国政协委员。,1979,年获全国劳动模范称号。专于理论化学。对分子内旋转势能函数等的研究取得重要成果，主持“配位场理论研究”，,1982,年获国家自然科学奖一等奖。在“分子轨道对称守恒原理”的研究中，提出了“局部对称性”的新概念，为“分子轨道图形理论”的发展作出贡献。,李远哲，台湾省新竹市人，,1936,年生，先后就读于新竹国民小学、新竹中学、台湾大学化学系和台北清华大学原子科学研究所。在台北清华大学获硕士学位后，于,1962,年赴美国加州大学柏克莱校区进修，,1965,年得博士学位后，先后在劳伦斯国家研究所与哈佛大学作博士后研究，其后于芝加哥大学任教六年，于,1974,年中转任加州大学柏克莱校区化学教授，并担任劳伦斯国家级主任研究员至今。,李远哲,曾获得美国化学学会的哈里逊豪奖、彼得,.,德拜物理化学奖，美国能源部的劳伦斯奖、美国总统府的国家科学奖章、英国皇家化学学会法拉第奖和一九八六年诺贝尔化学奖等等。此外，各地学术团体、机构授与之荣誉博士学位、荣誉教授、荣誉讲座、杰出校友、杰出学人等等，并发表科学著作两百多篇。同时也参与国际学术团体、美国联邦政府、加州州政府、加州大学和一些私人学术组织中各种委员会咨询工作。,三、我国在化学发展中的成就,司母戊鼎是目前已知的最大的青铜器。,以及冶金、陶瓷、酿造、造纸、火药等,著名医学家李时珍的巨著,本草纲目,，记载了许多有关化学鉴定的试验方法,1965,年，我国的科学工作者在世界上第一次用化学方法合成了具有生物活性的蛋白质,结晶牛胰岛素。,20,世纪,80,年代，我国科学工作者在世界上第一次用人工方法合成了一种具有与天然分子相同化学结构和完整生物活性的核糖核酸,四、化学材料,材料,化学,组成,使用,功能,非金属材料，如陶瓷、玻璃,金属材料，如合金,有机高分子材料，如橡胶、塑料,复合材料 （多功能）,高功能材料 （超导）,结构材料 （耐高温）,信息材料 （液晶）,分类,材料名称,化学,金属、无机非金属、有机高分子,状态,单晶、多晶质、非晶态、复合,物理性质,高强度、高温、超硬、导电、绝缘、磁性、透光、半导体,物理效应,压电、热点、铁电、电光、声光、磁光、激光,用途,建筑、结构、研磨、耐火、耐酸、电工、电子、光学、感光,纳米材料简介,更轻 更高 更强,纳米材料简介,纳米,(nm),和米、微米等单位一样，是一种长度单位，一纳米等于十的负九次方米，约比化学键长大一个数量级。纳米材料是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指，借助于纳米材料和技术，我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体积，使其更轻盈。第一台计算机需要三间房子来存放，正是借助与微米级的半导体制造技术，才实现了其小型化，并普及了计算机。无论从能量和资源利用来看，这种“小型化”的效益都是十分惊人的。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能（如强度和韧性等），对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。,信息材料,能够获取、存储、转换、处理、传递或显示信息的材料。包括,敏感材料：有陶瓷材料、半导体材料和高分子材 料，对温度、压强、湿度、气体、光等敏感,记录材料：磁记录,氧化铁和钴镍合金等,半导体：高速处理信息，有单晶硅、非晶硅、砷化镓等制成集成电路,光导纤维材料：,液晶高分子材料：,光记录,钆钴合金,五、能源,1,、,化石能源（石油、煤、天然气）,不可再生,太阳能、水能、风能等,可再生,核能、氢气能源,新型能源,2,、,解决能源问题的思路：,提高燃料的燃烧效率,寻找新能源,地球上的主要能源追根溯源是来自太阳,自然界中能源的再生,6CO,2,6H,2,O C,6,H,12,O,6,6O,2,光能,叶绿素,我国以人工合成叶绿素，可望实现,CO,2,2H,2,O CH,4,2O,2,光能,燃烧,同时这样地球将会变得更干净,六、环境及生命科学,1,、,环境包括：大气、土地、水、矿产、森林、生物及,风景游览区、自然保护区、生活居住区等,2,、,环境污染包括：大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等,污染源主要有：工业三废、生活垃圾、农用化肥农药、固体废弃物、放射性、噪音等,3,、,食品污染：,氰化物（,CN,）对环境的污染,Cu,、,Hg,、,Pb,、,Ba,、,Sn,、镉 等重金属盐的中毒,NaNO,2,误当食盐用，是人体内血液中,Fe,2,蛋白氧化为,Fe,3,蛋白,甲醇等,4,、,大气污染,：,SO,2,氮氧化物,氟里昂,碳氧化物,碳氢化合物,烟尘等,七、如何学好化学,1,、为什么要学好化学？,化学与材料、能源、环境、声明等息息相关，是人类进步的关键,一种材料的发现往往带动世界技术的革命，世界经济。,如：智能芯片的研制、新药物的开发、纳米材料的应用等,更主要的是,2,、如何学好化学？,多记,勤练,常问,多