第1章绪论(3h) 11化学是一门实用的、创造性的中心科学 1.2化学变化的特征 1.3化学的学科分类 1.4现代化学的新领域 1.5基础化学的学习方法 1.6实验误差及其表示方法 本章作业
1.1 化学是一门实用的、创造性的中心科学 1.2 化学变化的特征 1.3 化学的学科分类 1.4 现代化学的新领域 1.5 基础化学的学习方法 1.6 实验误差及其表示方法 本章作业 第1章 绪 论 (3h)
1.1化学是一门实用的、创造性的中心性科学 定义：化学是研究物质组成、结构、性质、变化规律及应用的科学。 (1)化学是一门实用的和创造性的科学 以实用为目的—过程充满发明创造。 中国古代化学技术：汉代造纸术、隋唐的火药、汉唐以来的陶瓷、冶金 (炼丹)、染色—实用技术。 中国古代化学著作：《本草纲目》、《天公开物》等。 化学已经渗透到现代生活的各个角落，人们的衣、食、住、行、用已经 越来越离不开化学。 化学就是由实用开始的，并在实用中得到了发展，在发展中充满了发明、 创造。因此，化学是一门实用的和创造性的科学
定义：化学是研究物质组成、结构、性质、变化规律及应用的科学。 （1） 化学是一门实用的和创造性的科学 中国古代化学技术：汉代造纸术、隋唐的火药、汉唐以来的陶瓷、冶金 （炼丹）、染色——实用技术。 中国古代化学著作：《本草纲目》、《天公开物》等。 化学已经渗透到现代生活的各个角落， 人们的衣、食、住、行、用已经 越来越离不开化学。 以实用为目的——过程充满发明创造。 化学就是由实用开始的，并在实用中得到了发展，在发展中充满了发明、 创造。因此，化学是一门实用的和创造性的科学。 1.1 化学是一门实用的、创造性的中心性科学
1.1化学是一门实用的、创造性的中心性科学 (2)化学是一门中心性科学 化学对农学、电子学、生物学、药学、环境科学、计算机科学、工程学、 地质学、物理学、冶金学以及其他众多学科领域都有重大贡献。 化学学科的进展，使人类认识自然和改造自然的能力大大加强，也带来 了相关学科和工业的飞速发展，人类利用自然资源的水平极大地提高，生产 的产品种类和数量大幅度增加。 可以说化学在人类由古代穴居人的野蛮生活进化到现在这样一个丰富多 彩世界的变化过程中起到了“中心”性的作用。 本世纪及以后化学依然是各学科的“中心科学”。 世界是物质的 物质是化学的—化学是变化的—？？
化学对农学、电子学、生物学、药学、环境科学、计算机科学、工程学、 地质学、物理学、冶金学以及其他众多学科领域都有重大贡献。 化学学科的进展，使人类认识自然和改造自然的能力大大加强，也带来 了相关学科和工业的飞速发展，人类利用自然资源的水平极大地提高，生产 的产品种类和数量大幅度增加。 可以说化学在人类由古代穴居人的野蛮生活进化到现在这样一个丰富多 彩世界的变化过程中起到了“中心”性的作用。 本世纪及以后化学依然是各学科的“中心科学” 。 世界是物质的——物质是化学的——化学是变化的——？？ (2) 化学是一门中心性科学 1.1 化学是一门实用的、创造性的中心性科学
1.2化学变化的特征 1.化学变化是质变 化学变化—旧物质的消失— 新物质生成一质变 旧化学键的破裂一新化学键的形成，化学键的重新改组（破旧立新） 2.化学变化服从质量守恒定律 化学变化过程中只有旧物质的消失和新物质的生成，没有元素的消失和生成。 化学反应过程中各元素的原子数和核外电子的总数没有变化，化学变化前后物质的 总质量不变，服从质量守恒定律，并且参与反应的各种物质之间有确定的计量关系。 反应物之间、反应物与生成物之间以及生成物之间的定量关系都是可以定量计算的 (化学方程式)。 3.化学变化伴随着能量变化 各种化学键的键能不同，当化学键发生改组时，必然伴随着能量的变化，伴随体系与 环境的能量交换；旧化学键的破坏需要吸收能量，而新化学键的形成则将放出能量
1. 化学变化是质变 化学变化——旧物质的消失——新物质生成——质变 旧化学键的破裂——新化学键的形成，化学键的重新改组（破旧立新） 2. 化学变化服从质量守恒定律 化学变化过程中只有旧物质的消失和新物质的生成，没有元素的消失和生成。 化学反应过程中各元素的原子数和核外电子的总数没有变化，化学变化前后物质的 总质量不变，服从质量守恒定律，并且参与反应的各种物质之间有确定的计量关系。 反应物之间、反应物与生成物之间以及生成物之间的定量关系都是可以定量计算的 （化学方程式）。 3. 化学变化伴随着能量变化 各种化学键的键能不同，当化学键发生改组时，必然伴随着能量的变化，伴随体系与 环境的能量交换；旧化学键的破坏需要吸收能量，而新化学键的形成则将放出能量。 1.2 化学变化的特征
1.2化学变化的特征 化学变化中发生的是分子组成的质变。是由于分子中原子外层电子运 动状态的改变而引起的，不涉及原子核组成的任何变化，并不是一种元素 转化成另一种元素。 例如： H+02一H20化学变化 242g6Cm(锔)+42He245,gCf（锎)+'on 物理变化—不属于化学变化！
例如： H2+O2 化学变化中发生的是分子组成的质变。是由于分子中原子外层电子运 动状态的改变而引起的，不涉及原子核组成的任何变化，并不是一种元素 转化成另一种元素。 242 96Cm(锔)+4 2He 物理变化——不属于化学变化！ H2O 化学变化 245 98Cf（锎）+ 1 0n 1.2 化学变化的特征
1.3化学的学科分类 按研究的对象不同 是以元素周期系和物质结构理论为基础研究一切元素及其化合物 (除了碳氢化合物及其衍生物)的学科。无机化学有稀土元素化 无机化学 学、配位化学、无机合成化学、生物无机化学、固体无机化学、 物理无机化学、金属有机化学、无机材料化学等。 分析化学是研究物质化学组成的鉴定方法、测定方法、测定步 骤以及有关原理的学科。化学容量分析、重量分析、光学分析、 化学 分析化学 电化学分析、色谱分析、各种波谱分析、结构分析、表面分析。 包括化学热力学、化学动力学和结构化学三个方面。热化学、电 物理化学 化学、溶液化学、胶体化学、催化剂及催化动力学、结构化学、 量子化学、分子设计学、表面结构化学。 有机化学 有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支。 高分子化学、核化学和放射化学、生物化学
无机化学 分析化学 物理化学 有机化学 高分子化学、核化学和放射化学、生物化学 化学 是以元素周期系和物质结构理论为基础研究一切元素及其化合物 （除了碳氢化合物及其衍生物）的学科。无机化学有稀土元素化 学、配位化学、无机合成化学、生物无机化学、固体无机化学、 物理无机化学、金属有机化学、无机材料化学等。 分析化学是研究物质化学组成的鉴定方法、测定方法、测定步 骤以及有关原理的学科。化学容量分析、重量分析、光学分析、 电化学分析、色谱分析、各种波谱分析、结构分析、表面分析。 包括化学热力学、化学动力学和结构化学三个方面。热化学、电 化学、溶液化学、胶体化学、催化剂及催化动力学、结构化学、 量子化学、分子设计学、表面结构化学。 有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支。 按研究的对象不同 1.3 化学的学科分类
1.4现代化学的新领域 化学的研究对象随着时代的前进而不断更新： 在19世纪和20世纪上半叶：发现新元素及其化合物，元素周期表是化学的一 个重要规律。 从20世纪下半叶起：化学的主要任务已不再是发现新元素，而是合成新分 子。化学家们已经合成了几千万种新的分子和新的化合物，其中有许多是人们感 兴趣的“明星分子”。例如诺贝尔在1864年用硝酸甘油制造出安全炸药，使硝酸 甘油成为了19世纪60年代的明星分子。硝酸甘油能缓解心绞痛，原因是硝酸甘油 能缓慢释放出NO,她能使血管扩张，是一种传输神经信息的“信使分子”，发 现这一问题的3位药理学家在1998年获得了诺贝尔奖，NO也成为了明星分子。 1985年合成的C60,1991年合成的碳纳米管，以及最近的抗癌药物埃坡霉素等等 都是明星分子。—一 这些分子都与人们的生活和健康有着密切的关系
化学的研究对象随着时代的前进而不断更新： 在19世纪和20世纪上半叶：发现新元素及其化合物，元素周期表是化学的一 个重要规律。 从20世纪下半叶起：化学的主要任务已不再是发现新元素，而是合成新分 子。化学家们已经合成了几千万种新的分子和新的化合物，其中有许多是人们感 兴趣的“明星分子” 。例如诺贝尔在1864年用硝酸甘油制造出安全炸药，使硝酸 甘油成为了19世纪60年代的明星分子。硝酸甘油能缓解心绞痛，原因是硝酸甘油 能缓慢释放出NO，她能使血管扩张，是一种传输神经信息的“信使分子” ，发 现这一问题的3位药理学家在1998年获得了诺贝尔奖，NO也成为了明星分子。 1985年合成的C60，1991年合成的碳纳米管，以及最近的抗癌药物埃坡霉素等等 都是明星分子。——这些分子都与人们的生活和健康有着密切的关系。 1.4 现代化学的新领域
1.4现代化学的新领域 21世纪：科学技术发展突飞猛进，在研究对象的更新方面有以下 几个特征： 1.数量上：新分子和新化合物以指数函数的速度迅速增加，约每10年 翻一番； 2.质量上：更加重视人类需要的功能分子和功能材料； 3.不再满足于合成新分子：而是把分子扩展组装为分子材料、分子器 件、分子机器等，如分子导线、分子开关、分子磁体、分子电路，甚 至分子计算机等
21世纪：科学技术发展突飞猛进，在研究对象的更新方面有以下 几个特征: 1. 数量上：新分子和新化合物以指数函数的速度迅速增加，约每10年 翻一番； 2. 质量上：更加重视人类需要的功能分子和功能材料； 3. 不再满足于合成新分子：而是把分子扩展组装为分子材料、分子器 件、分子机器等，如分子导线、分子开关、分子磁体、分子电路，甚 至分子计算机等。 1.4 现代化学的新领域
1.4现代化学的新领域 21世纪的化学研究对象非常丰富。可以说21世纪的化学是研究原子、 分子片、分子，原子分子团簇，原子分子的非稳定态（激发态、过渡态、 吸附态)，超分子，生物大分子，分子和原子的各种不同尺度和不同复杂 程度的聚集态和组装态，分子材料，分子器件与分子机器的合成和反应、 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自然科 学。除这些主要研究对象外，化学也和其它一级学科交叉，可以研究分子 聚集态以后的层次，如生物层次的生命化学、脑化学、神经化学，研究宇 宙层次的天体化学，地质层次的地球化学等。 但无论研究对象如何变化，现代化学研究的鲜明的特点都是以实用为 背景或目的
21世纪的化学研究对象非常丰富。可以说21世纪的化学是研究原子、 分子片、分子，原子分子团簇，原子分子的非稳定态（激发态、过渡态、 吸附态），超分子，生物大分子，分子和原子的各种不同尺度和不同复杂 程度的聚集态和组装态，分子材料，分子器件与分子机器的合成和反应、 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自然科 学。除这些主要研究对象外，化学也和其它一级学科交叉，可以研究分子 聚集态以后的层次，如生物层次的生命化学、脑化学、神经化学，研究宇 宙层次的天体化学，地质层次的地球化学等。 但无论研究对象如何变化，现代化学研究的鲜明的特点都是以实用为 背景或目的。 1.4 现代化学的新领域
1.5 基础化学的学习方法 思考方法：问题是如何提出的？解决问题靠什么方法？借助哪些实验或理 论？目前问题解决到什么程度？有何实际意义？然后再研究具体细致的内 容、试验步骤、仪器装置或理论推倒过程—手清问题的来龙去脉，思路 要清晰，掌握重点和难点。 类比法：找出学习对象的共同性（共性)和差异性（个性），使自己学 到的知识系统化，以便记忆和深入了解所学的内容。 实践是检验真理的唯一标准：对任何理论的使用和评价都要依据实践，对 每个理论的实际意义，使用中的局限性要有一个清晰的认识，在使用时 严加注意，并注意不足之处的改进情况。要认识到每一个化学理论和规律 可能都不是万能的，要在实践中不断发展—与时俱进。 网
思考方法：问题是如何提出的？解决问题靠什么方法？借助哪些实验或理 论？目前问题解决到什么程度？有何实际意义？然后再研究具体细致的内 容、试验步骤、仪器装置或理论推倒过程——弄清问题的来龙去脉，思路 要清晰，掌握重点和难点。 类比法：找出学习对象的共同性（共性）和差异性（个性），使自己学 到的知识系统化，以便记忆和深入了解所学的内容。 实践是检验真理的唯一标准：对任何理论的使用和评价都要依据实践，对 每个理论的实际意义，使用中的局限性要有一个清晰的认识 ，在使用时 严加注意，并注意不足之处的改进情况。要认识到每一个化学理论和规律 可能都不是万能的，要在实践中不断发展——与时俱进。 1.5 基础化学的学习方法