基础化学第一章(绪论).ppt

1,八年制临床医学专业“基础化学”钮因尧上海交通大学医学院基础医学院化学教研室,2,第一章绪论第一节基础化学课程的地位和任务一、化学是一门中心科学,Chemistryisthebranchofsciencethatstudiesthecompositionandpropertiesofmatterandthechangesthatmatterundergoes.,3,化学的历史1.古代及中古时期17世纪中叶前：炼金术(alchemychemistry)、炼丹术、医药学萌芽。,炼金术-催化、孵生了现代化学，是化学科学的基础,早期的炼金术士总是偷偷地进行活动。在昏暗的实验室，炼金术士利用冶炼炉，使用风箱重复炼金术的试验。带有自我迷惑的神秘色彩。,4,炼金术士无意中发现的冶炼技术与某些化学反应，对后来的化学家都有很大的启发价值。通过不断试验，催生了某些新化学药品与医疗药品，并确定了类似分离、精炼、蒸馏与发酵等试验程序。现代化学实验室内使用的设备和技术，有许多是从中发展而来的。,伟人牛顿-曾狂热而持久地投身于炼金术的研究。1936年，一批“不具科学价值”的牛顿手稿被拍卖。其中留下的有关炼金术资料竟超过100万字。,5,在罗马帝国，炼金术得到宫廷资助某种程度上，炼金术士对开启现代化学这门学科作出了贡献。,6,炼丹术：炼丹家把天然丹砂（红色硫化汞）置于炼丹炉中加热，使其分解为汞和硫，汞和硫又会化合为黑色硫化汞，再经加热而升华，回复为红色硫化汞。炼丹家把所得的红色硫化汞称为“还丹”，重复多次制得的丹砂称“九转还丹”。荒谬的认识：人服食了还丹，就会像它一样脱胎换骨，飞升成仙，长生不老。但炼丹利用化学和物理的方法。为什么要反复炼？,7,炼丹术和是中华民族对世界文化发展作出贡献的一部分，涉及到汞化学、铅化学、砷化学、矾化学、火药以及植物化学等方面。,炼金术、炼丹术虽然是古人企图“点石成金”或炼制“长生不老”药物的方术，但都以古代物质理论和化学工艺知识相结合而形成的“类化学实验”活动，积累了相当丰富的化学知识，成为近代科学化学产生的前躯或基础。特点：实用性、经验性、零散性。,8,2.近代化学时期17世纪末-19世纪末：BoyleR的科学元素说、DaltonJ原子论、LavoisierAL燃烧的氧化学说、AvogadroA分子假说、M元素周期表特点：四大化学（无机化学，有机化学，分析化学，物理化学）相继建成。化学成为一门独立的科学。,9,3.现代化学时期19世纪末：X射线、放射性、电子的发现。20世纪：高分子材料、核化学、仪器分析、量子力学（1924-1926）。边缘学科：生物化学、环境化学、材料化学、药物化学等特点：化学与其他学科之间的联系愈来愈密切。是一门中心科学。,10,化学与医学、药学等学科的重要关系,化学,药学,临床检验,预防医药学,医用材料,病生理研究,二、化学与医学的交叉和融合,11,化学是医学和药学中各学科的基础医学：研究人体中生理、心理和病理现象的规律，进而寻疾病诊断、治疗乃至预防有效方法。当代医学重要成就之一：战胜细菌性感染疾病（1）第一个医用消毒剂石炭酸喷剂的诞生19世纪80年代，Lister用石炭酸（Carbolicacid）制剂处理伤口和手术创口的方法，开辟了消毒手术的新时代；。从此，欧洲的医院不再是病人等待死亡的场所，而是康复的希望之地。,12,（2）磺胺的应用1908年，安氮磺胺（Prontosil）被合成。1932年，Domagk（1939年Nobel生理奖）发现安氮磺胺的抗菌作用。之后研究发现磺胺是这一药物在体内被转化后的有效成分。（3）青霉素的应用1929年，Fleming（1945年Nobel医学奖）发现青霉素，在二战期间，Fleming利用新的化学制备方法（冷冻干燥技术），成功提纯了具有生物活性的青霉素，并利用生物合成技术大规模制备青霉素。人类战胜病菌道路的一个里程碑。,13,化学、物理、生物学交叉合作，使化学的边界越来越漠糊。1、哈佛大学化学系教授GeorgeWhitesides利用传统化学方法研究细菌在表面如何生长，在实验室合成人工细胞膜，利用这些合成的生物膜来研究生物酶和糖分子如何吸附并识别活细胞的表面。2、哈佛大学化学教授StuartSchreiber教授通过合成有机小分子来研究蛋白质的功能。这些有机分子会与蛋白质结合并改变蛋白质的功能（比如，使某些蛋白酶的功能被关闭）。3、分子生物学的实验技术（凝胶电泳、PCR技术）均建立在化学基础上。,14,诺贝尔化学奖、医学奖,2002年诺贝尔化学奖：美国科学家约翰-B-芬恩、日本科学家田中耕一(KoichiTanaka)、瑞士科学家库特-乌特里希，以表彰他们在生物大分子研究领域的贡献。2003年度化学奖：美国科学家阿格里（发现一种被称为水通道蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道）和罗德里克麦金农（利用射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工作原理）。2003年医学奖：美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德在核磁共振成像技术领域的发现而获奖。2004年诺贝尔化学奖：以色列科学家阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什科和美国科学家伊尔温-罗斯（他们突破性地发现了人类细胞如何控制某种蛋白质的过程，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白质的“废物处理”过程）,15,当今时代，生物医学建立在生物化学和分子生物学的基础上、在基因和蛋白质分子结构层次上认识疾病的本质，发现新的预防和治疗药物；而化学方法和手段渗透于生物医学研究和实践的各个领域和阶段，在从医学检验到化学治疗等方面发挥着不可缺少的重要作用。,16,三、“基础化学”教学内容简介在自然科学（理学和医学）的各个学科中，“基础化学”历来都是重要的基础课之一。“基础化学”教学内容根据医学专业的特点选定,为学习后续化学及生物医学课程如有机化学、生物化学、生理学等打下基础。医学、生物学已进入了分子水平、药物的结构与疗效、体内的代谢反应。为了解新技术（纳米技术）、新科学（基因）充实必要的化学基础知识。为医学专业一年级学生学习,定量构效关系QSAR:QuantitativeStructure-ActivityRelationship,17,1、基本理论：（1）溶液的基本性质（2）化学反应本质和规律(化学的基本原理)：化学热力学（化学反应的能量变化、方向、限度），化学动力学（化学反应的速率）。（3）化学中的数学原理(化学平衡):酸碱平衡、氧化还原平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡，其基本原理相同。（4）物质的结构和性质:原子结构、分子结构（5）其它：胶体化学、基本分析化学理论和方法（酸碱滴定法等）。,18,2、常规化学分析测试技术：基本原理以及在医学上的应用等。3、常规化学软件的应用，化学文献的检索4、综述和论文的撰写5、医学中的化学原理应用6、基础化学实验,19,四、怎样学好基础化学,1.学习方式的转型：知识传授式交流和更新式（中学）（大学/终生）2.提高自学能力听课前预习，学会看书，多记笔记（笔记整理），问题和提出，不搞题海战术。3.一种思维方法的训练。微观的角度，严密的逻辑思维方法。4.化学是一门实验科学。掌握实验中的一些基本技能。,20,5.积极利用资源：参考书科技文献（JournalArticles）专题讲座科技会议（ScientificWorkshop&Conference）实验室,InformationTechnology和Internet计算机网络系统无限和开放的知识空间，人类的外部大脑和无限扩展的、共享的记忆单元关键词和Internet搜索引擎-轻轻松松的查阅和学习多媒体-学习成为快乐的经历网络教育-随意地选择学习的“时间、地点、方式和老师”,21,五、教学方式和对学生能力培养1、理论课：化学基本原理、方法和分析技术与人体中生理、心理和病理现象、相关治疗药物等紧密结合。掌握基本理论，具备用化学知识应用于医学的能力。提高学生的专业英语水平、英语题在考试中占10-15%。,22,2、实验课：通过实验训练，让学生掌握基本实验技能，建立实验研究概念，培养动手能力(Experimentalskills)。3、讨论课：提高学生表达能力(Presentation)和交流能力(Communication)，帮助学生建立化学思维和启发学生的创新精神，为将来从事专业工作创造一个高水平的起点。,考试和成绩期末考试：65%作业：10%实验：15%综述：10%,23,SI基本单位：长度：米质量：千克时间：秒电流强度：安培温度：开尔文光强：坎德拉物质的量：摩尔,第二节我国的法定计量单位,国际单位制：SI(法文leSystemeInternationaldUnites),24,第三节溶液的组成标度,一、物质的量（amountofsubstance）,即：1mol=0.012kg12C所包含的原子个数=6.0221023个基本单元（Avogadroconstant）,1.表示物质数量的基本单位，用nB表示。,2.基本单位：摩尔mol,3.摩尔的定义：系统中所包含的基本单元(elementaryentity)数与12C的原子数目相等（P4）,25,6.计算：nB=mB/MBP.5例题1-1思考题：98g硫酸的物质的量为多少？,5.摩尔质量MB：硫酸的摩尔质量=98gmol-1（错误）,M(H2SO4)=98gmol-1M(1/2H2SO4)=49gmol-1,4.难点：基本单元可以是原子（Cl）、分子（HCl）、离子（Cl-）及其特定组合（H2+1/2O2、1/2H2SO4）。,26,二、物质的量浓度(amount-of-substanceconcentration),4.同样必须注明基本单元,P.5例1-2、例1-3,1.简称浓度。用cB或B,2.定义：cB=nB/V,3.基本单位：molm-3常用单位：moldm-3即molL-1或：mmolL-1、molL,27,三、摩尔分数和质量摩尔浓度,xB=nB/(nA+nB)xA=nA/(nA+nB)xA+xB=1,3.基本单位：1,（一）摩尔分数（molefraction）,1.用xB表示,2.定义（两组分混合物）：,28,P.5例1-4,（二）质量摩尔浓度(molality),1.用bB表示,2.定义：bB=nB/mA注意：分母为溶剂的质量。,3.基本单位：molkg-1,cB=nB/V,29,体积分数：B=VB/V总例：75%酒精,除上述组成标度外，另有：,质量浓度：B=mB/V,常用单位：gL-1、mgL-1、gL-10.9%NaCl：(NaCl)=0.910=9gL-1,质量分数：wB=mB/(mA+mB),30,100mLCuSO4溶液中m(CuSO4)=1000.1=10gm(H2O)=1001.1-10=100g,补充题一：称取CuSO45H2O10g，加入密度为1.1gmL-1质量浓度为100gL-1的CuSO4溶液100mL中去，求所得溶液的b(CuSO4).已知M(CuSO45H2O)=250gmol-1,M(CuSO4)=160gmol-1,解：10gCuSO45H2O中m(CuSO4)=10160/250=6.4gm(H2O)=1090/250=3.6g,31,补充题二：Asolutioncontaining121.8gZn(NO3)2perliterhasadensityof1.107gmL-1,calculate:1.theamount-of-substanceconcentrationofZn(NO3)22.themolalityofZn(NO3)23.themolefractionofwaterM(Zn(NO3)2)=189gmol-1,c(Zn(NO3)2)=121.8/189=0.644molL-1,b(Zn(NO3)2)=0.644/(1.107103-121.8)10-3,x(H2O),32,思考题（1）15.4gNaCl溶于94.6g水中，所得溶液的密度为1.10kgL-1，求质量浓度（NaCl）、m（NaCl）、c（1/2NaCl）、x（NaCl）、c（NaCl）。（答案：154gL-1，2.78molkg-1，5.26molL-1，0.0476，2.63molL-1）,思考题（2）100g浓H2SO4中含有纯H2SO495.0g，将此100g浓硫酸加入400g水中，混合后溶液密度为1.13kgL-1，计算此溶液的c(H2SO4),m(H2SO4),x(H2SO4)（答案：2.19molL-12.39molkg-10.0413）,作业：P85,6,7,33,本章小结,3.物质的组成标度：物质的量浓度、摩尔分数、质量摩尔浓度、质量浓度、质量分数、体积分数。,1.七个SI基本单位,2.物质的量：要注明基本单元,