曹小华——基础化学课件绪论

1、普通(ptng)化学 General Chemistry授课教师(jiosh)：曹小华 副教授/博士化环学院普通化学教研室（心远楼107）Tel-mail：共五十九页前 言本科阶段(jidun)学习特点特点：1、课程门类多，各种( zhn)社团较多 2、课时数少宗旨：全面综合素质教育要求及注意事项： 1、尽快完成学习方式的转变 2、合理安排时间 3、学会主动学习 4、注意健全人格的培育共五十九页本科阶段(jidun)学习方法预习：听课与记录： 复习与练习（参考资料的使用）：实验：自主(zzh)学习、学会学习ATDE教学模式共五十九页共五十九页广开言路，手脑并用，自由(

2、zyu)联想ATDE教学模式四个特点自由、安全、和谐的教学气氛教师主导学生主体设疑激趣宽容接纳 图2 ATDE教学模式的四个特征(tzhng)共五十九页基础化学(huxu)课程安排与考核办法课时数：总56（理论(lln)40， 实验16）考核办法：理论80%，实验20%基础化学课程参考资料基础化学学习指导(第一版) 张欣荣 高等教育出版社基础化学(第六版) 魏祖期 人民卫生出版社共五十九页三、实验(shyn) 二、考核；理论(lln)70%，实验20%，平时10%化学是一门实验科学 英国物理学家Ramsay发现：从空气中得来的N2 1.257 gL-1从氮的化合物分解得来的N2 1.251 g

3、L-1发现了“Ar ”小数点后第三位的胜利 共五十九页第一章 绪论(xln)教学(jio xu)目的与要求：了解基础化学课程的地位和作用掌握有效数字的概念；熟悉有效数字的运算规则掌握物质的量浓度、质量摩尔浓度的概念及有关计算教学重点：有效数字；混合物的组成标度思考题：2.0321 g、25.00 mL、2.010-3 mol , 分别包括几位有效数字？2. 生理盐水的摩尔浓度是多少？共五十九页第一章 绪论(xln)（preface）第一节 基础(jch)化学课程的地位和作用 现代化学与现代医学的密切关系一、化学与许多生理、病理和心理现象密切相关5-羟色胺，它是一种能产生愉悦情绪的信使 共五十九

4、页 “ 社交(shjio)恐怖症”害羞(hixi)心理影响生理功能 紧张、出汗、心慌气短、颤抖脸红是最容易表现出来的现象 病因：人体内 “5-羟色胺”（又称血清素）失调 负责向大脑神经细胞传递信息以控制人的情绪将血清素含量稳定在正常状态，就可以消除情绪紊乱。药物可以治心病共五十九页治疗(zhlio)社交恐怖症的药物：社交(shjio)恐怖症苯乙肼类抗焦虑药（安定类）心得安、吗氯贝胺类 氯丙米嗪 、马普替林 赛乐特、博乐欣丁螺环酮共五十九页 NO具脂溶性，可快速(kui s)扩散通过生物膜，是一种新型生物信使分子。 扩张心脏血管 内皮松弛因子(ynz) 抵抗感染 神经系统中的递质分子 研究成果获

5、1998年Nobel生理学与医学奖。共五十九页二、化学与疾病(jbng)的预防密切相关 公共场所(n n chn su)消毒剂：0.2%-0.5%过氧乙酸(CH3COOOH) SARS (非典型肺炎) 的预防Severe Acute Respiratory Syndrome, 严重急性呼吸综合症 提高人体免疫力：重组人干扰素 -2b “广谱”免疫调节剂：硒(Se)调节机体的免疫功能；抗氧化功能；预防SARS病毒突变功能。 接种预防疫苗百白破、麻疹、卡介苗、乙肝、脊髓灰质炎 共五十九页三、化学与疾病(jbng)的诊断密切相关 荧光(ynggung)原位杂交术(FISH） 白血病诊断；治疗监测和微

6、小残留病变检测。 流式细胞术(FCM) 肿瘤、血液病的早期诊断；人体细胞免疫功能的评估； 血小板功能及血小板相关抗体的测定。 时间分辨荧光分析法(TRFIA） 用于微量、超微量物质的测定 共五十九页 SARS病毒检测方法(fngf) 酶联免疫吸附测定法(ELISA) 免疫荧光分析(fnx)(IFA) 基因突变检测方法 定量多聚酶链反应法(PCR) 多聚酶链反应-单链构象多态性分析法(PCR-SSCP) 突变检出率可达90%以上可以较大量的进行电泳，有利于用溴化乙锭染色 检测抗SARS抗体检测病人血清中和细胞中的SARS冠状病毒感染性的能力 中和反应实验（NT） 共五十九页四、化学与疾病(jbn

7、g)的治疗密切相关 治疗(zhlio)爱滋病的“鸡尾酒疗法” 高效抗逆转录病毒疗法： 美籍华人学者何大一博士提出 将两种核苷逆转录酶抑制剂和一种蛋白酶抑制剂联合使用 SARS的治疗皮质激素；利巴韦林；SARS患者恢复期血清；强效抗菌素；免疫调节剂(-2b干扰素、胸腺肽）共五十九页五、化学与中草药成分(chng fn)和机理的研究密切相关 亲和选择色谱与高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)联用 实现(shxin)中药有效成分的分离、纯化、筛选、鉴定一体化 功能或疾病基因组学理论 考察中药复方对各种基因表达及调控的影响 从分子水平阐明中药多成分、多靶点、多通道的作用机制 指纹图谱 薄层色谱法(

8、TLC） 高效液相色谱法(HPLC) 气相色谱法(GC） 全面反映中药内在质量 共五十九页 化学(huxu)学科的发展对医学研究进展的影响一、纳米(n m)医学 光学相干层析术分辨率可达 m 级, 较CT和核磁共振的精密度高出上千倍。 纳米级微小探针技术 可向人体内植入传感器，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。 原子力显微镜 在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点 2020年将出现的一个全新医疗领域 共五十九页 基因治疗方面(fngmin) 利用纳米技术,将用于治疗的DNA片段送到病变细胞(xbo)内,替换有病的DNA片段。 器官移植方面 在人工器官外面涂上纳米粒子, 可预防人工器官移植

9、的排异反应。 实现药物的定向传输，建立新的给药途径。纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。 纳米药物 纳米机器人的开发与治疗疾病共五十九页总之(zngzh)：纳米技术可能将在以下方面对医学产生较大的影响： 使诊断(zhndun)更精确 使治疗更有效 成为防病新武器 日前，北京大学第三医院王金锐教授与哈尔滨工业大学戴志飞教授组成的联合研究小组，在治疗诊断联用制剂的研究方面取得新进展。 该课题组研制了一种新型纳米金壳微胶囊，使用这种微胶囊既可以对癌症进行超声造影诊断，又可以在超声成像引导下对癌症进行定点光热治疗，从而可保护正常组织免受损伤。因此，在对癌症患者实施定

10、点治疗时具有重要的应用价值。共五十九页二、新药的开发 组合(zh)化学(Combinatoral Chemistry)技术化学合成组合理论(lln)计算机辅助设计机械手化合物库(Compound library)筛选优化目标化合物结构三、人类基因组计划共五十九页什么是基础(jch)化学。基础(jch)化学溶液化学反应的能量、速率、电化学物质结构化学分析酸碱、电解质、渗透压、胶体（生理、病理基础）反应的自发性、平衡、速率、机理，电位（生理、病理、药理基础）原子、分子、配合物（有机分子、生物分子基础）化学和仪器分析方法（临床分析和实验技能基础）共五十九页化学 研究物质的组成、结构、性质及其变化规律

11、和变化过程(guchng)中能量关系的科学。1.1 化学(huxu)及其与生命科学和医学的联系一、化学及其分支现代化学(19世纪末至今)：揭示原子的内部结构和微观离子运动规律，揭示分子运动本质。 结构化学、量子化学、高分子化学、金属有机化学。古代化学(17世纪以前)：制陶、冶金、炼丹、炼金；没有形成理论体系。近代化学(17世纪中叶到19世纪末)：元素、原子、元素周期率。将化学确立为单独的学科。 无机化学；有机化学；分析化学；物理化学。共五十九页溶液(rngy)理论 （2-4章，生理、病理基础 ）物理化学基本原理 （5-8章，生理、病理、药理基础）物质结构与性质的关系 （9-11章，有机、生物分

12、子基础）分析化学基础 （12-13章，临床分析和实验技能基础）基础(jch)化学：共五十九页1.2 SI和法定(fdng)计量单位 SI单位制以米千克秒制为基础(jch)建立的统一的国际单位制SI基本单位量的名称单位符号长 度米m质 量千克kg时 间秒s电 流安培A热力学温度开尔文K物质的量摩尔 mol发光强度坎德拉cd共五十九页 SI基本单位 SI单位 SI单位 SI导出单位 SI倍数单位国际(guj)单位制的构成量的名称单位符号用SI基本单位表示 力，重力牛顿N1 N = 1 kgm/s2压力，压强帕斯卡Pa1 Pa = 1 N/m2能，功，热量焦耳J1 J = 1 Nm电荷量库仑C1 C

13、 = 1 As电动势，电位伏特V1 V = 1 W/A摄氏温度摄氏度T/K = T/ + 273. 15常见(chn jin)SI导出单位共五十九页量的名称单位符号时间分时日minhd体积升L旋转速度转每分r/min 长度海里n mile 能电子伏eV 1、所有国际(guj)单位制单位 2、可与SI单位并用的法定计量单位 （GB3100-3102）我国的法定(fdng)计量单位SI: 国际单位制 GB: 国家法定计量单位共五十九页部分SI词头(ctu)（常用8个）因数词头名称符号因数词头名称符号1018exa 艾克萨E10-1deci 分d1015peta 拍它P10-2centi 厘c101

14、2tera 太拉T10-3milli 毫m109giga 吉咖G10-6micro 微106mega 兆M10-9nano 纳诺n103kilo 千k10-12pico 皮可p102hecto 百h10-15femto飞姆托f10deka 十da10-18atto 阿托a共五十九页第四节 量纲分析 物质的量:表示(biosh)组成物质的基本单元数多少的物理量。符号:nB或n(B)；单位：摩尔（mol） 基本单元:计量的基本研究对象。它包括实际存在(cnzi)的粒子和非实际存在(cnzi)的粒子及其组合基本单元应使用物质的化学式表示而不用文字表示共五十九页物质的量的基本单位摩尔：一系统的物质的量

15、，该系统中所包含(bohn)的基本单元数与0.012kg12C的原子数目(6.021023)相等 使用摩尔时，基本(jbn)单元应予指明不应把物质的量称为摩尔数，因为物理量不可暗含单位例、某系统含H2SO46.021023个，则：共五十九页摩尔质量: 1mol某物质的质量。符号(fho)：M，单位：gmol-1任一物质(wzh)的摩尔质量，以gmol-1为单位，在数值上等于其式量物质的质量m，摩尔质量（式量）M，物质的量n之间关系：共五十九页第五节 有效数字(yu xio sh z)有效数字的概念 有效数字(significant figure)是既能表达数值大小, 又能表明测量值准确程度的数

16、字(shz)表示方法, 它包括测得的全部准确数字和一位可疑数字，可疑数字的误差为1。 25.6? （如25.67、25.66）2526?共五十九页一、有效数字（Significant figure）实际能测量(cling)的具有实际意义的数字，包括所有的准确数字和一位可疑数字，可疑程度为1注意：1.“0”在第一个数字(shz)(19)前均为非有效数字(定位），在数字中间或有小数点时末尾均为有效数字。 例如溶液体积20.50 mL = 0.020 50 L，后者在在数字“2”之前的“0”只起定位作用，不是有效数字。 0.020 50有四位有效数字思考： （1） 24.02 （4位）（2） 1.0

17、008 （5位）（3） 0.1000 （4位） （4） 0 .0024（2位） （5）10.98% （4位）（6）0.05（1位）共五十九页2. 自然数的有效数字(yu xio sh z)位数不受限制。3. pH、pK、lgc、lnK 等对数数值，其有效数字位数 只取决于小数部分数字(shz)的位数。 如pH = 10.20 有两位有效数字，与表示成 H3O+ = 6.310-11 molL-1一致。 pH=0.10 有两位有效数字 pH=0.01 有两位有效数字共五十九页4.科学记数法 为了准确表述有效数字，需要(xyo)使用科学计数法（scientific notation）。科学计数法用

18、一位整数、若干位小数和10的幂次表示有效数字。如 4.2103 (两位有效数字)， 4.20103 (三位有效数字), 4.200103 (四位有效数字)。 1.98 10-3 (三位有效数字), 共五十九页二、有效数字(yu xio sh z)的运算规则3.乘除运算：几个(j )数相乘或相除时，以相对误差最大的数为准，即有效数字位数最少的数为依据。1. 修约： “四舍六入五留双”2. 加减运算：几个数相加或相减时，以绝对误差最大的数为准，即小数点后位数最少的数为准。共五十九页 有效数字及其运算规则 修约 当实验测定值和计算值的有效位数确定之后，要对它后面的多余(duy)的数字进行取舍，这一过

19、程称为修约（rounding），通常按“四舍六入五留双”规则进行处理。 当约去数为 4时舍弃，为 6时则进位；当约去数为5而后面无其它数字时，若保留数是偶数(包括0) 则舍去,是奇数则进位, 使修约后的最后一位数字为偶数。共五十九页将下列(xili)测量值修约为两位有效数字（1）3.148 3.1 （2）7.3976 7.4 （3）0.736 0.74 （4）75.5 76将下列(xili)数值修约为四位有效数字：（1）14.2442 14.24 （2）24.4863 24.49（3）15.0250 15.02 （4）15.0150 15.02（5）15.0251 15.03（若5的后面还有非

20、0数字，则应进位）共五十九页有效数字及其运算规则先计算后修约，只能做一次修约加减(ji jin)运算小数点后位数最少的数为准。例如0.0121+ 25.64 + 1.05782 = 【26.70992 】=26.7114.7 - 0.3674 -14.064 = 【0.2686】 = 0.3 乘除运算有效数字位数最少的数为准。例如0.0121 25.64 1.0578=【0.328176】=0.328共五十九页第三节 有效数字(yu xio sh z)例：计算(j sun)21.64 mL , 0.2463 mol/L A溶液中溶质物质的量。解： 0.2463 mol/L21.64 mL =

21、5.340 mmol 21.64 0.2463 6492 12984 8656 4328 5.339932共五十九页第四节 量纲分析（自学(zxu)）量纲分析(dimensional analysis)化学计算的方程式往往是量的方程式，表示物理量之间的关系。量可以(ky)定量地表示为量的数值和量的单位的乘积：A = A A 式中，A为物理量的符号，A为单位的符号，A是以单位A表示量A的数值。量方程式计算的每一个步骤中物理量数据都应该带单位。这些单位在计算时或保留、或相乘、或相除、或“抵消”，称为量纲分析。共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度物质的量(amount of s

22、ubstance) 定义 摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元(elementary entity)数与0.012kg碳12的原子数目(shm)相等。 在使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合。共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度意义物质的量是表示物质数量的基本物理量。 1 mol物质的基本单元的数目是阿伏加德罗常数(Avogadro constant)的数值：(6.022 136 70.000 003 6)1023阿伏加德罗常数：L=(6.022 136 70.000 003 6)1023mol-1，单位m

23、ol-1。这个(zh ge)数的精确程度随测量技术水平提高而提高。共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度意义摩尔的定义是绝对定义，不随测量技术而改变。12g 12C的原子数目是阿伏加德罗常数的数值。只要(zhyo)B的基本单元数目与 0.012kg 12C的原子数目一样多，就是1mol。1mol C共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度物质的量mol 的用法mol是物质数量的计量单位，说1mol物质B (6.022 136 70.000 003 6)1023个基本单元 ，类似(li s)于说1打鸡蛋（12只）、1罗铅笔（144支）。1打鸡蛋1罗铅笔共五十

24、九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度物质的量mol 的用法“物质的量”是整体名词，不能拆开。使用mol时必须同时指明基本单元。物质的量的符号是nB，指物质B的物质的量；对于具体物质，应将基本单元表示在括号内，如n (Na2CO3)=0.5mol基本单元应该用粒子(lz)符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。如H、H2、H2O、1/2H2O、1/2SO42-、(2H2+O2)等。 共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度问题：1mol 物质有多少1mol水能一口喝下，宇宙中的星球约 1/10 mol，算算直径 1cm 的小球排满(pi mn)我国 9.6106

25、 km2 陆地会有多厚？共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度摩尔质量(molar mass)和物质的量的计算(j sun)物质B的摩尔质量MB定义为B的质量mB除以B的物质的量nB，即：单位 kgmol-1。以 gmol-1为单位，原子MB的数值等于其 Ar，分子MB的数值等于其 Mr。共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度0.53g Na2CO3的物质的量是多少？运用(ynyng)摩尔质量的定义式 可以方便地计算MB 、 mB 和nB。 共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度物质的量浓度定义(dngy)溶液的物质的量浓度(amou

26、nt-of-substance concentration)定义为溶质B的物质的量nB除以溶液的体积V，即： 单位 molL-1，浓度很小时可用mmolL-1。 cB可简称为浓度(concentration) 。共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度物质的量浓度cB的用法使用 cB 时必须指明基本单元。对于(duy)具体物质，应将基本单元表示在括号内，如c (1/2Ca2+)=4 mmolL-1 未知相对分子质量的物质B可用质量浓度B(mass concentration)表示，单位为kgL-1，定义是共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度正常人血浆中每

27、100mL含Na+ 326mg、HCO3- 164.7mg、Ca2+ 10mg，它们(t men)的物质的量浓度(单位mmolL-1)各为多少？ 共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度市售浓硫酸密度为1.84kgL-1，H2SO4的质量分数为96%，计算(j sun)物质的量浓度c(H2SO4)和c(1/2H2SO4)，单位用molL-1。H2SO4的摩尔质量为98 gmol-1, 1/2H2SO4的摩尔质量为49 gmol-1。 共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度摩尔分数和质量摩尔浓度 摩尔分数(mole fraction)定义：B的物质的量与混合物的物质的量之比，符号为xB，单位是一。即 ：显然，溶质B和溶剂A组成(z chn)溶液，有xB=nB/( nA+ nB)， xA=nA/( nA+ nB) xA+ xB=1共五十九页第五节 分散系统与混合物的组成(z chn)标度摩