化学与人类--第一章-绪论.ppt

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,*,2,.,化学与人类,的主要内容,第一章 绪论,(2,学时,),第二章 化学与能源,(6,学时,),第三章 化学与环境,(6,学时,),第四章 化学与材料,(6,学时,),第五章 化学与人类生活,(6,学时,),第六章 化学与人类健康,(4,学时,),第七章 化学与粮食,(4,学时,),第八章 化学的明天,(2,学时,),1,.,化学的研究内容,物理变化,:不产生新物质，只是改变了物质的状态。例如水的结冰，液态的水变成了固态的冰；再如碘的升华，固态的碘变为碘蒸气，这类变化称为物理变化。,化学变化,:一些物质转化为性质不同的另一些物质，例如煤的燃烧，碳转变为二氧化碳气体；再如金属锈蚀和某些食物腐败等。,化学,是一门在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。简而言之，化学是以研究物质的化学变化为主的科学。,国家自然科学基金委员会共分七个部:,数理科学部,化学科学部,生命科学部,地球科学部,工程学与材料科学部,信息科学部,管理科学部,3,.,化学与人类生活及社会发展息息相关,化学与衣、食、住、行的关系,衣：合成纤维，衣料的化学处理与印染,食：丰足粮食、丰富蔬菜、食品添加剂,住：水泥、石灰、油漆、玻璃和塑料,行：汽油、柴油、防冻剂、润滑油,化学与社会发展的关系,农业：化肥、农药、植物生长激素、,除 草剂,工业：煤炭、石油、天然气的开发、,炼制和综合利用,国防：子弹制造、导弹的生产、,人造卫星的发射,化学是一门中心科学，它与社会发展各方面的需要都有密切关系。,化学不仅是化学工作者的专业知识，也是广大人民科学知识的组成部分，化学教育的普及是社会发展的需要，是提高公民文化素质的需要。,三 化学与其它相关科学的密切关系,1.化学与环境科学,2.化学与能源科学,3.化学与材料科学,4.化学与生命科学,5.化学与信息科学,1.化学与环境科学,环境问题主要有大气环境，水环境，土壤环境。,大气环境：酸雨、臭氧层的破坏、,温室效应,水环境与水体污染,水是宝贵的自然资源,淡水量总和仅占总水量的0.63,水体污染会严重危害人体健康,2,.,化学与能源科学,常见的能源：,煤炭、石油、天然气、,核能,(,不可再生,),新能源,:,太阳能、生物质能、风能、地热能,3.化学与材料科学,化学是材料科学发展的源泉，也可以说，材料科学的发展为化学研究开辟了一个新的领域。化学与材料科学保持这相互依存、相互促进的关系。,材料按来源分为：,天然材料：棉花、蚕丝、羊毛、毛皮,人工合成材料：无机材料、有机材料,耐磨耐高温材料,新型陶瓷材料,磁性材料,超导材料,光导纤维与激光材料,纳米材料,新型无机材料,有机高分子材料,工程塑料,合成橡胶,合成纤维,合成胶粘剂及导电聚合物（聚乙炔、聚吡咯、聚萘、聚噻吩、聚苯胺）,医用高分子,4,.,化学与生命科学,科学家米勒做了一个实验：,在一个真空容器中，充填了大气的四种气体，并且放电，一星期后发现，有某种组成生命的,氨基酸,。,可见，生命是源于化学的进化反应。,碳,氧,氢,氮,蛋白质,碳水,化合物,核酸,脂肪,构成生命的重要物质,5,.,化学与信息科学,单晶硅为代表的半导体微电子材料、光纤通信材料、数据存储材料、压电晶体等，这些基础材料及其产品支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等现代信息产业的发展。,信息科学的发展，促进了化学信息网络的建立和发展，促进了化学软件的建立和发展，也促进了计算机化学的建立。,四 化学的分支,化学分支学科：,分析化学、无机化学、有机化学和物理化学,。,分析化学,:,自19世纪初，原子量的准确测定，促进了分析化学的发展，这对原子量数据的积累和周期律的发现，都有很重要的作用。借助于光学性质和电学性质的光度分析法以及测定物质内部结构的,X,射线衍射法、红外光谱法、紫外光谱法、核磁共振法等近代的仪器分析方法可以快速灵敏地进行检测。,无机化学,的形成以1870年前后,Mendeleev D I,和,Meyer J L,发现周期律和公布周期表为标志。他们把当时已知的63种元素及其化合物的零散知识，归纳成一个统一整体。一个多世纪以来，化学研究的成果还在不断丰富和发展周期律，周期律的发现是科学史上的一个勋业。,有机化学,的结构理论和有机化合物的分类，形成于19世纪下半叶。如1861年,Kekul F A,提出碳的四价概念及1874年,Vant Hoff,和,Lebel,的四面体学说，至今仍是有机化学最基本的概念之一，世界有机化学权威杂志就是用,Tetrahedron(,四面体)命名的。有机化学是：最大的化学分支学科，它以碳氢化合物及其衍生物为研究对象，也可以说有机化学就是“碳的化学”。医药、农药、染料、化妆品等等无不与有机化学有关。,物理化学,是从化学变化与物理变化的联系入手，研究化学反应的方向和限度(化学热力学)、化学反应的速率和机理(化学动力学)以及物质的微观结构与宏观性质间的关系(结构化学)等问题，它是化学学科的理论核心。随着电子技术、计算机、微波技术等的发展，化学研究如虎添翼，空间分辨率现已达10,-10,m，,这是原子半径的数量级，时间分辨率已达飞秒级(1,fs=10,-10,s)，,这和原子世界里电子运动速度差不多。肉眼看不见的原子，借助于仪器的延伸已经变得可以摸得着，看得见的实物，微观世界的原子和分子不再那么神秘莫测了。,化学学科在其发展过程中还与其他学科交叉结合形成多种边缘学科，如,生物化学、环境化学、农业化学、医药化学、材料化学、地球化学、放射化学、激光化学、计算化学、星际化学,等等。在21世纪，社会需要化学科学做什么?化学工作者能为社会做哪些贡献?这是世人关心的话题之一。,五 化学的前景与展望,1,.,亚微观体系受到重视,如纳米材料，除了反应特性不同，如果用来构筑功能器件，如设想中的分子计算机和生物计算机,。,2,.,计算机化学,预测反应的进程。,演示化合物的结构。,化合物的命名。,指示合成的方向。,化合物图谱的模拟与解析。,化学资料的检索。,3,.,绿色化学,绿色化学是利用化学的原理、技术和方法减少或消灭对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。,绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。它是一门从源头上阻止污染化学。,