北京大学普通化学b名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

“普通化学”课程内容安排第一章绪论 (2课时)第二章气体、液体和溶液 (4课时)第三章化学热力学基础：反应方向与反应程度 (6课时)第四章化学反应动力学基础：反应速率与反应机理 (4课时)第五章酸碱平衡 (4课时)第六章沉淀溶解平衡 (4课时)第七章氧化还原及电化学基础 (4课时)讲课人：张俊龙第1页第八章原子结构 (6课时)第九章分子结构 (6课时)第十章晶体结构 (2课时)第十一章配位化合物 (6课时)第十二章元素概论 (2课时)第十三章主族元素 (2课时)第十四章过渡元素 (2课时)第十五章总结与展望 (2课时)讲课人：王炳武第2页上课时间：周三早晨3、4节(AM10:10-12:00)(二教411)

周五早晨1、2节(AM08:00-09:50)(二教411)

答疑时间：第三周起周一晚上7:00-10:00(？？)辅导老师：商冉、程昕成绩评定方式：(1)考试：4次(6课时)

第1次(10月上旬)——10％第2次(11月上旬)——20％第3次(11月下旬)——10％第4次(12月下旬)——30％

(2)平时考查：作业——15％综合表现——5％

(3)课堂讨论

——10％第3页联络方式：

王炳武:62765703(office)wangbw@

张俊龙:62767034(office)zhangjunlong@

商冉:dearshangran@程昕：xincheng@

ftp:/wangbw第4页●使用教材

(1)《普通化学原理(第二版)》,华彤文、杨骏英、陈景祖、刘淑珍著，北京大学出版社，1993.(2)《普通化学原理(第三版)》,华彤文、陈景祖、严洪杰、王颖霞、卞江、李彦著，北京大学出版社，.●参考教材

(1)ChemicalPrinciples,PeterAtkins,LorettaJones,2ndEd.,W.H.FreemanandCompany,.(2)GeneralChemistry-PrinciplesandModernApplications,8thEd.,P.H.Pettrucci,W.S.Harwood,F.G.Herring,PrenticeHall,.(3)《近代化学导论(上下册)》，申泮文主编，高等教育出版社，.(4)《大学化学原理及应用(上下册)》，樊行雪、方国女编，化学工业出版社，.(5)《新大学化学》，曲保中、朱炳林、周伟红主编，科学出版社，.(6)《普通化学原理习题解答》，北京大学出版社，1996.第5页第一章绪论1.1 为何要学化学（化学与生物学关系）？1.2什么是化学？1.3 化学发展历程1.4 化学机会与挑战（与生物学交叉）1.5 课程内容安排及其它第6页61.1 为何要学化学（化学与生物学关系）？第7页7物理学：物质、能量、空间、时间。最基本结构、最普遍相互作用、最普通运动规律。化学（chemistry）是在分子和原子水平上。生物学是硕士物各个层次种类、结构、发育和起源进化以及生物与周围环境关系学科。（复杂体系）第8页8

生命运动基础是生物体内物质分子化学运动,因而揭示生命运动规律,必须以认识生命体内物质分子及其运动为前提。50年代以来,在分子水平研究主要生命物质蛋白质和核酸结构基础上,形成了当今最活跃学科——分子生物学；美国沃特森

和英国克里克在DNA纤维X-射线衍射图象基础上1953年提出了双螺旋结构分子模型,为今天分子生物学奠定了基础；K.Mullis和M.Smith利用DNA双螺旋解链再以每条单链为模板进行复制再聚合性质,创造了聚合酶链式反应,从而使分子生物学在技术上有了一个突破和飞跃（PCR技术）；DNA上每三个碱基组成一个三联体密码子编码一个氨基酸…第9页9生物体内元素~60种常量元素：C,H,O,N,P,S,K,Na,Ca,Mg,Cl,etc.微量元素：Mo,Mn,Fe,Co,Cu,Zn,V,Cr,I,F,etc.有害元素：Cd,Hg,Pb,Be,Ga,As,In,Sn,Tl,etc.化学元素与生命科学RaFrRnAtPoBiPbTlHgAuPtIrOsReWTaHfLaBaCsXeISbSbSnInCdAgPdRhRuTcMoNbZrYSrRbKrBrSeAsGeGaZnCuNiCoFeMnCrVTiScCaKArClSPSiAlMgNaNeFONCBBeLiHeH第10页生命分子基础糖类（糖、糖蛋白、糖脂）Cn(H2O)m，生命活动能源和碳源激素、酶、凝血因子、抗体组成成份；信号传导，分子识别脂类（油脂、类脂-磷脂、糖脂、腊、甾醇类）提供能量、组成生物膜，等蛋白质（氨基酸、多肽、蛋白、酶）一级结构，eg.镰刀形红细胞贫血症构象，eg.疯牛病、老年痴呆症(Alzheimer’s)核酸(碱基、核苷酸、RNA、DNA)A、T、C、G、U；Watson-Crick模型(1953)人类基因组图谱()3×109bp,2.6-4万个基因基因工程:转基因植物、动物；基因治疗第11页根瘤菌ElectrontransferUnknownfunction化学小分子转化与生命科学生命体内分子化学反应第12页化学影响生命进程人类寿命延长离不开化学贡献

40岁70岁

eg.阿司匹林（COX-2)随机筛选组合化学在揭示生命奥秘和疾病防治中，化学必将发挥重大而独特作用！第13页

基因工程把生物化学、遗传学、微生物学和生理学等基础医学学科融为一体，其中最主要是因为他们有共同语言——化学语言“UnderstandingLifeasChemistry”——Kornberg教授，1959年获Nobel生理学和医学奖化学与生命科学第14页1.2 什么是化学？名称：化学是什么作者：周公度著出版单位：北京大学出版社出版时间：-04-01名称：分子共和国作者：马玉国，于峰主编出版单位：知识出版社出版时间：-03-01第15页15化学定义：

化学是一门在原子、分子层次上研究物质组成、结构、性质及其改变规律科学。

化学是研究包含原子、分子、分子片、超分子等各种物质不一样层次与复杂程度聚集态合成和制备、反应和转化，分离和分析，结构和形态，化学物理性能和生物与生理活性及其规律和应用科学。化学是创造和认识新物质分子科学第16页16●

化学改变三大特征1)化学改变是质变

——化学改变是旧化学键破坏和新化学键形成过程，其实质是化学键重新改组。2)化学改变是定量改变——化学改变包括原子核外电子重新组合，而原子核并不发生改变。所以在化学改变前后，参加反应元素种类不会改变。因为原子核外电子总数未变，所以化学改变前后物质总质量不变，即服从质量守恒定律，而且参加反应各种物质之间有确定计量关系。3)化学改变伴伴随能量改变——因为各种化学键键能不一样，所以当化学键发生改组时，必定伴伴随能量改变，伴伴随体系与环境能量交换。第17页171.3 化学发展历程第18页18化学发展历程●

四次化学革命及元素周期律发觉●化学键理论建立与发展第19页19英国化学家波义耳（1627-1691）

化学之父

法国化学家拉瓦锡（1743-1794）近代化学之父英国化学家道尔顿（1766-1844）

科学原子论创始人

美国化学家鲍林（1901-1994）量子化学奠基人之一四次化学革命领军人物第20页20中世纪炼金术士工作地方15世纪炼金装置（大英图书馆）

化学起源最早或许能够追溯到中世纪炼金术。德国伟大化学家李比希(1803-1873)曾经说过，“炼金术实质上就是化学”。不过，直到17世纪以前，化学几乎谈不上是一门科学。炼金术、冶金术和医药化学对近代化学产生，确实有没有可怀疑贡献，但它们研究目标多属于实用性质，因而还不能称为科学。第21页21罗伯特∙波义耳(R.Boyle)（1627-1691,英国）

波义耳是站在古代化学和近代化学交叉点上，继往开来伟大人物。他“把化学确立为科学”(恩格斯语)，被誉为“化学之父”(墓碑语)。

“化学不是为了炼金，也不是为了治病，它应该从炼金术和医学中分离出来，成为一门独立科学”。波义耳极为崇尚试验。“空谈毫无用途，一切来自试验”。他把严密试验方法引入化学研究，使化学成为一门试验科学。《TheScepticalChymist》(《怀疑派化学家》)一书封面和扉页(1661年)第一次化学革命第22页22Chemistry=“Chem”-“is”-“try”?!第23页23拉瓦锡在做试验，夫人做统计1783年出版名著《关于燃素回顾》，提出燃烧氧化学说；1789年出版《初等化学概论》，揭开了迷惑人类几千年燃烧之谜，以批判统治化学界近百年“燃素说”为标志，发动了第二次化学革命，被誉为“化学中牛顿”。17，德国化学家斯塔尔(G.E.Stahl,1660-1734)提出完整系统燃素说。认为火是由无数细小而活波微粒组成物质实体，即燃素。一切可燃物中都含有燃素，任何与燃烧相关化学改变都是物体吸收或释放燃素过程。从17世纪末到18世纪末1间，燃素说成为化学理论权威。第二次化学革命安托万-劳伦·德·拉瓦锡Antoine-LaurentdeLavoisier1743-1794,法国第24页24

拉瓦锡另一项重大成就是以科学元素说取代了传统思辨旧元素论。

[中国古代五行说(金木水火土)；古印度“五大说”(地水火气空)；Empedocles提出水火土气四元素说；以及亚里士多德深入提出冷-热-干-湿四元素说]

拉瓦锡首次给元素下了一个科学和清楚定义：“元素是用任何方法都不能再分解简单物质”。

[实际上并不算是真正科学元素概念，而是单质概念。在拉瓦锡以后100多年间，化学家一直把元素和单质看成是同义词]

首次列出了当初符合这个定义包含33种物质元素表。因为这些贡献，拉瓦锡被称为“近代化学之父”。拉瓦锡周期表第25页25约翰·道尔顿,JohnDalton(1766-1844,英国)元素是由非常微小、看不见、不可再分割原子组成；原子既不能创造，不能毁灭，也不能转变，所以在一切化学反应中都保持自己原有性质；同一个元素原子其形状、质量及各种性质都相同，不一样元素原子形状、质量及各种性质则不相同，原子质量(而不是形状)是元素最基本特征；不一样元素原子以简单数目百分比相结合，形成化合物。化合物原子称为复杂原子，它质量等于其组合原子质量和。18道尔顿发表“化学哲学新体系”，全方面阐述了化学原子论思想。[18，意大利物理学家阿佛加德罗(1776-1856)提出分子假说。最初一直受到冷落，后经意大利化学家康尼采罗(S.Cannizzaeo,1826-1910)等努力，才取得科学界普遍认可，最终形成统一原子－分子学说，前后经历了半个多世纪。]18创建科学原子论(化学原子论)，揭示了各种化学定律、化学现象内在联络，成为说明化学现象统一理论，完成了化学领域内一次极为重大理论综合。

[古希腊德谟克利特(Democritus，公元前460-前370)提出原子学说：世界万物都是由微小、不可再分割微粒——原子组成。原子永恒存在，永不毁灭。无限多原子在虚空中不停运动，并相互猛烈碰撞，于是发生旋转而形整天地间各种物质，产生各种自然现象。原子和虚空组成了整个茫茫宇宙。古代朴素原子学说实际上只不过是一个哲学思辨，并无科学试验依据]第三次化学革命第26页26TheFirstSolvayConference(1911.10.30-11.3)索尔维会议致力于研究物理学和化学中突出前沿问题第27页27第四次化学革命19世纪末物理学领域三项重大发觉(X射线:1895;放射性:1896;电子:1897)，首先揭开了物理学革命序幕，造成了量子力学诞生。量子力学在化学领域实践形成了量子化学，成为当代化学理论支柱。1927年，德国物理学家W.Heitler(1904-1981)和F.W.London(1900-1954)受量子力学处理氢原子取得成功启发，建立和求解了氢分子薛定谔方程，开创了利用量子力学原理在化学中应用先例，建立了化学键新概念，使共享电子对理论有了令人信服理论基础，成为量子化学诞生主要标志。

1930年，鲍林和德国物理学家J.C.Slater(1900-1976)把量子力学处理氢分子结果推广到各种单质和化合物中，建立了价键理论(VBT,亦称HLSP理论)，说明了共价键方向性和饱和性，今后鲍林又提出杂化轨道理论，还提出电负性、键参数、杂化、共振、氢键等概念。

鲍林是当代最伟大化学家之一，他对化学最大贡献是关于化学键本质研究以及在物质结构方面应用，其代表作《化学键本质》[TheNatureoftheChemicalBond,CornellUniv.Press,IthacaNewYork,1939]至今仍是一部权威性著作。他是当代结构化学奠基人，并把化学结构理论引入生物大分子结构研究，提出了蛋白质分子多肽链螺旋结构。1954年获诺贝尔化学奖，1962年获诺贝尔和平奖。鲍林,LinusPauling1901-1994,美国第28页28第五次化学革命？？？与生物学融合？？？第29页29

1869年，门捷列夫和德国化学家迈尔(J.L.Meyet,1830-1895)独立发觉元素周期律。二者都是在编写教科书过程中完成这一重大发觉。迈尔对元素性质研究偏重于物理性质，而门捷列夫则更多地着眼于元素化学性质。

元素周期律发觉在化学发展史上含有划时代意义，它把看起来孤立、杂乱无章化学元素知识，纳入到一个严整自然体系之中，揭示了自然界一条最基本规律，使化学研究进入了系统化阶段，使化学发展史上继原子论之后又一次重大综合，成为化学主要基石之一。元素周期律发现门捷列夫,D.I.Mendeleev1834-1907,俄国ZeitschriftfürChemie,12,405-6(1869)第30页化学键理论建立与发展历程离子键理论(电价理论)：19，德国基尔大学理论物理学教授柯塞尔(W.Kossel,1888-1956)发表论文“关于原子结构和分子形成”*，认为稳定离子形成，是由原子取得或失去电子，方便到达惰性气体原子电子结构趋势而形成阴阳离子，阴离子和阳离子之间由库仑引力而相互吸引形成化学键。他用正电价表示丢失电子元素化合价，用负电价表示取得电子元素化合价。两元素原子间结合被称为电价键，现在称为离子键。【1852年，英国化学家弗兰克兰(E.Frankland,1825-1899)依据每种元素形成化合物时，总是和一定数目标其它元素原子或基团相结合，提出了原子价概念，也称化合价。】*“MoleculeFormationasaQuestionofAtomicStructure”,AnnalenderPhysik,49,229-362(1916).第31页共价键理论(经典Lewis学说)：19，美国加州大学化学教授路易斯(G.W.Lewis,1875-1946)发表论文“原子和分子”，一样依据惰性气体除氦外原子最外层电子含有8个电子，形成稳定结构客观事实，提出两原子各提供1个或2个或3个电子作为两原子共有，使每个原子都含有8电子稳定结构，共有电子与两原子核相互吸引而使两原子相互结合。这种原子间结合称为共价键。1923年，又出版“价键和原子、分子结构”一书，系统阐述了他价键理论，并提出了描述这种共价结合图示法(路易斯结构式)。路易斯这种原子和分子模型是将核外电子排列在立方体八个角上，因而称为八隅体，其论说被称为八隅说。19美国化学家朗缪尔(I.Langmuir,1881-1957)又提出一个原子间共用电子对能够不是来自两原子，而是由一个原子单独提供(共价键理论有时也称为路易斯-朗缪尔理论)。作为化学键经典电子理论，电价理论和共价键理论在化学键理论发展史上起到了继往开来作用。第32页价键理论(VB理论，电子配对理论)：

1927年德国物理学家海特勒(W.Heitler,1904-1981)和伦敦(F.W.London,1900-1954)首先把量子力学应用到分子结构中，建立和求解了氢分子薛定谔方程，揭示了氢分子中每个原子共用一对电子形成化学键本质，指出只有自旋相反未成对电子才能形成共价键。

1930年，美国化学家鲍林(L.Pauling,1901-1994)和德国物理学家斯莱特(J.C.Slater,1900-1976)把海特勒和伦敦电子对成键理论推广到各种单质和化合物中，从而形成了当代价键理论(VB理论，亦称HLSP理论)。该理论说明了共价键方向性和饱和性，指出了因为原子轨道重合方式不一样而形成键和键这两种基本共价键类型。1931年，为解释甲烷分子空间构型，鲍林和斯莱特又依据波函数叠加原理，提出了杂化轨道理论。作为价键理论主要补充，较满意地解释了共价多原子分子空间构型。1931-1933年，为了合理处理用路易斯结构难以描述分子，鲍林又提出了共振概念。

价键理论将量子力学原理和化学直观经验紧密结合，在经典化学中引入了量子力学理论和一系列新概念，如杂化、共振、键、π键、电负性、电子配对等，对当初化学键理论发展起了主要作用。

第33页分子轨道理论(MO理论)：

1928年，美国科学家莫利肯(R.S.Mulliken,1896-1986)和德国科学家洪特(F.Hund,1896-1997)等人首先提出分子轨道理论。1929年，经加拿大科学家赫兹伯格(G.Herzberg)和英国科学家伦纳德-琼斯(J.E.Lennard-Jones,1894-1954)深入研究，开始用于处理化学键问题，从而奠定了原子轨道线性组合分子轨道法基础。1931年，德国化学家休克尔(E.Huckel,1896-1980)加以发展，开始广泛用于讨论共轭有机分子结构和性质，并取得很大成功，日益得到化学界重视。分子轨道理论出发点是分子整体性，重视分子中电子运动情况，以分子轨道概念来克服价键理论中强调电子配对所造成分子电子波函数难于进行数学运算缺点。莫利肯把原子轨道线性组合成份子轨道，可用数学计算并程序化。分子轨道法处理分子结构结果与分子光谱数据吻合，所以50年代开始，价键理论逐步被分子轨道理论所替换。

因莫利肯用量子力学创建了化学结构分子轨道理论，说明了分子共价键本质和电子结构，1966年荣获诺贝尔化学奖。第34页

作为分子轨道理论主要发展，1952年，日本化学家福井谦一(FukuiKenichi,1918-1998)提出了“前线轨道理论”。其基本观点是：分子许多性质是由最高占据轨道和最低未占轨道决定，即给电子分子中能量最高被占分子轨道(HOMO)和受电子分子中能量最低未占分子轨道(LUMO)在化学反应中起主导作用。该理论成为研究分子动态化学反应新起点。

1965年，美国有机化学家伍德沃德(R.B.Woodward,1917-1979)与量子化学家霍夫曼(R.Hoffman,1937-)以前线轨道理论为工具讨论了周环反应立体化学选择定则，从动态角度来判断和预言化学反应方向、难易程度和产物立体构型等，把量子力学由静态发展到动态，从而提出了“分子轨道对称守恒原理”，又称“伍德沃德－霍夫曼规则”。被认为是认识化学反应发展史上一个里程碑。霍夫曼分子轨道对称守恒原理和福井谦一前线轨道理论共获1981年诺贝尔化学奖。第35页

近年来，该领域又有了新发展。美国化学家科恩(W.Kohn)发展了电子密度泛函理论，给分子性质计算开辟了新路径。他提出基态是非简并态多电子体系，其电子密度决定该体系基态一切物理性质。这么把过去单个电子波函数变成电子密度概念来进行计算，大大简化了程序，降低了计算量。英国化学家波普尔(J.A.Pople)发展了一系列量子化学计算方法，如NDDO(忽略双原子微分重合)，CNDO(全略微分重合)，INDO(间略微分重合)等，并采取高斯函数处理了哈特里-福克-罗特汉方程计算关键障碍，做出了量子化学计算软件包Gaussian-70到Gaussian-98。可计算分子体系能量、分子平衡性质、过渡态和反应路径、分子电磁光性质等，使化学进入了试验和理论计算并重新时代。

1998年两位科学家取得诺贝尔化学奖。第36页晶体场理论：

1929年，物理学家贝特(H.Bethe,1906-,1967年诺贝尔物理奖）和范弗雷克（J.H.vanVleck,1899-1980,1977年诺贝尔物理奖)提出晶体场理论，用于解释配合物中过渡金属离子在晶体场中能级分裂。该理论认为配合物中心离子与周围配位体相互作用和离子晶体中正负离子间作用一样，是纯粹静电作用。晶体场理论在说明配合物磁性和颜色等方面，优于价键理论。但因为只从静电作用模型来考虑问题，不能解释为何会有强弱配位体场之分，且难以说明分裂能大小改变次序。HansAlbrechtBetheCornellUniversityJohnHasbrouckvanVleck

HarvardUniversity/第37页配位场理论(LFT)：

1952年，欧格尔(L.E.Orgel)把晶体场理论与分子轨道理论相结合，不但考虑中心离子与配位体之间静电效应，也考虑它们之间所生成共价键分子轨道性质，把轨道能级分裂看成是静电作用和生成共价键分子轨道综合结果，建立了配位场理论(Ligand-FieldTheory)。

从化学键和量子化学理论发展来看，化学家花了半个世纪左右时间，由浅入深地认识分子本质及其相互作用基本原理，从而让人们进入分子理性设计高层次领域，创造新功效分子。这是20世纪化学一个重大突破。第38页1.4 化学大家族组成第39页39化学大家族组成

化学发展至今，从波义耳时代算起已经有350年历史。已根深叶茂，形成许多学科分支。普通把化学称为一级学科，其分支学科称为二级学科。按研究对象或研究目标不一样，可将化学分为：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学、化学工程、化学生物学等二级学科。二级学科以下还可细分为三级学科。如配位化学是无机化学分支学科等。第40页40

无机化学

最古老化学分支，早期化学研究基本属于无机化学范围。研究无机物组成、结构、性质和无机化学反应与过程化学。当前主要研究领域：

(1)固体化学及功效材料

(2)配位化学及分子材料和器件

(3)生物无机化学

(4)团簇及原子簇化学

(5)无机纳米材料及器件

(6)稀土化学及功效材料

(7)核化学和放射化学

(8)物理无机化学，等。第41页41有机化学研究碳氢化合物及其衍生物化学分支，也有些人称为“碳化学”。18，贝采里乌斯(J.J.Berzelius,1779-1848,瑞典)把成份元素极少，主要是由C,H,O,N组成物质作为有机化合物特征，并认为有机物是来自生物有机体化合物，只能由生命力来完成(生命力论)，人工合成是不可能。他最早提倡把有机化合物研究领域称为有机化学。1828年，维勒(F.Wöhler,1800-1882)首次用无机物合成了有机物——尿素，打破了无机和有机界绝对界限，动摇了所谓“生命力论”，开辟了有机合成新领域。1830年，李比希(J.F.vonLiebig,1803-1873,德国）在前人工作基础上，发展了有机化学定量分析方法，将有机物与氧化铜一起燃烧，然后准确测定生成物各种元素含量，推知有机物元素结构，大大推进了有机化学发展。1858年，凯库勒(F.A.KeKule,1829-1896,德国)率先将原子价理论应用于解释有机化合物结构，提出碳四价观点和碳链学说。1861年，凯库勒编写“有机化学教程”一书，将有机化学定义为“碳化合物化学”。1865年，凯库勒发觉苯环结构，成为化学结构理论发展史上一项辉煌成就。第42页42维勒FriedrichWöhler(1800-1882,德国)尿素合成人李比希JustusvonLiebig(1803-1873,德国)有机化学之父凯库勒FriedrichAugustKeKule(1829-1896,德国)苯环结构发觉者第43页43当前有机化学主要研究领域：

(1)有机合成化学

(2)金属有机化学和有机催化

(3)天然产物有机化学

(4)物理有机化学

(研究有机分子结构与性能关系，有机化学反应机理及用理论计算化学方法来了解、预见和发觉新有机化学现象)(5)生物有机化学,等等。第44页44

分析化学

测量和表征物质组成和结构分支学科。主要包含成份分析和结构分析两个方面。结构分析更多地包括物理内容，故往往划归为物理化学研究范围。以化学反应为基础分析方法称为化学分析法，是分析化学基础；利用特定仪器并以物质物理化学性质为基础分析方法称为仪器分析法。当代分析化学正向快速、准确、灵敏、微量、微区、表面、自动化等方向发展(realtime,insitu,invivo)。主要内容包含：

(1)光谱分析； (2)电化学分析； (3)色谱分析

(4)质谱分析； (5)核磁共振； (6)表面分析

(7)放射化学分析;(8)单分子(原子)检测；(9)生化分析等。第45页45物理化学

是从物质物理现象和化学现象联络入手，用物理学原理和方法研究化学改变基本规律科学。属于化学学科基础理论部分。研究物质体系化学行为原理、规律和方法学科。涵盖从微观到宏观对结构与性质关系规律、化学过程机理及其控制研究。主要内容包含：

(1)化学热力学 (2)化学动力学

(3)结构化学 (4)量子化学

(5)电化学 (6)催化化学

(7)胶体化学,等等第46页461887年，阿仑尼乌斯提出电解质电离理论。该理论与法拉第电解定律(1834)、门捷列夫元素周期律(1869)一起，共同奠定了当代化学基础。同年，奥斯特瓦尔德创办《物理化学杂志》(ZeitschriftfürphysikalischeChemie)，标志着物理化学学科建立。阿仑尼乌斯、奥斯特瓦尔德和范特霍夫被称为“物理化学三剑客”。物理化学三剑客阿仑尼乌斯SvanteA.Arrhenius(1859-1927,瑞典)电离理论创建者NobelPrizeinChem.1903奥斯瓦尔德WilhelmOstwald(1853-1932,德国)物理化学之父NobelPrizeinChem.1909范特霍夫JacobusH.van’tHoff(1852-1911,荷兰)NobelPrizeinChem.1901第47页47高分子化学

研究链状大分子合成、大分子链结构和聚集态结构，以及大分子聚合物作为高分子材料成型及应用。

主要内容包含：

(1)高分子合成化学

(2)高分子物理

(3)功效高分子及器件

(4)高分子加工与成型

(5)高分子高级结构、尺度与性能关系

(6)通用高分子材料及合成高分子原料HermannStaudinger(1881-1965,东德)

NobelPrizeinChem.1953“forhisdiscoveriesinthefieldofmacromolecularchemistry”第48页48三大高分子合成材料——合成橡胶、合成塑料、合成纤维 1912-1926年间，德国化学家施陶丁格(H.Staudinger,1881-1965）经过大量试验提出橡胶化学结构假说，认为高分子化合物是由低分子单体经过化学键连接聚合而成。为了证实“高分子理论”，1927年他经过测定高分子稀溶液粘度，验证了高分子化合物含有巨大分子量，从而开辟了高分子化学新领域，奠定了高分子合成工业蓬勃发展理论基础。 第一个人工合成塑料是酚醛塑料，俗名电木，它是由苯酚和甲醛聚合起来，再加入木粉等填充料制成，19开始生产。19，德国首先生产出合成橡胶。它是以和异戊二烯结构相同二丁二烯为单体聚合而成，人称甲基橡胶。 1935年，英国首先实现了聚乙烯塑料工业生产。 1935年，美国化学家卡罗瑟斯(W.H.Carothers,1896-1937,DuPont)用己二胺与己二酸反应，制得聚酰胺纤维，取名“Nylon”，并于1938年实现工业化生产。 1940年，英国温费尔德(J.R.Whinfield)等化学家，用对苯二甲酸和乙二醇为原料，合成了聚酯纤维(涤纶)。第49页49化学工程

化学经过化学工程产生巨大工业价值和经济意义。从一个化学反应在试验室取得样品到中试放大，最终进入工业化生产，是化学工程所要研究全部过程。主要内容包含：

(1)化工过程多尺度效应

(2)化学反应-催化-反应器

(3)非传统反应工程

(4)生化反应工程

(5)绿色化工过程及工艺

(6)反应、传质、传能、分离等过程理论及模拟，等等第50页50

化学学科在其发展过程中还与其它学科交叉结合而形成各种新兴学科。比如：

(1)生物化学

(2)材料化学

(3)放射化学 (4)应用化学

(5)激光化学 (6)地质化学

(7)环境化学 (8)计算化学

(9)能源化学 (10)绿色化学

(11)化学信息学 (12)纳米化学

(13)化学生物学第51页51化学机会与挑战●当前化学主要任务和发展动向

开发最正确化学过程(原子经济反应、绿色化学)

以社会需要为导向，寻找和设计最正确化合物和材料发展分析测试新方法●当前化学发展总趋势

宏观微观(纳米化学、单分子化学)

静态动态(飞秒化学)

定性定量(超微量分析)

体相表相(表面、界面分析技术，SPM技术等)

描述理论分子器件，等。第52页52●化学研究六个发展趋势

1、不一样学科之间交叉和融合

(1)生命科学中基本化学问题

(2)材料科学中基本化学问题

(3)可连续发展基本化学问题

(绿色化学、环境化学、能源化学)

2、理论和试验愈加亲密结合

3、愈加重视尺度效应

(分子以上层次、尺度效应和多尺度问题)

4、合成化学新方法

5、造成污染传统化学向绿色化学转变

6、新试验方法建立和方法学研究 第53页●二十一世纪化学四大难题化学第一根本规律——化学反应理论和定律化学第二根本规律——结构和性能定量关系纳米尺度基本规律活分子演化基本规律第54页*/nobel_prizes/chemistry/得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就RichardHeckEi-ichiNegishiAkiraSuzuki美国美国日本696570有机合成中钯催化交叉偶联VenkatramanRamakrishnanThomasA.SteitzAdaE.Yonath英国美国以色列576970forstudiesofthestructureandfunctionoftheribosome.表1历届诺贝尔化学奖获奖简况*

第55页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就OsamuShimomuraMartinChalfieRogerY.Tsien(钱永健)美国美国美国806156forthediscoveryanddevelopmentofthegreenfluorescentprotein.GerhardErtl德国71forhisstudiesofchemicalprocessesonsolidsurfacesRogerD.Kornberg美国59forhisstudiesofthemolecularbasisofeukaryotictranscription第56页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就YvesChauvinRobertH.GrubbsRichardR.Schrock法国美国美国755350forthedevelopmentofthemetathesismethodinorganicsynthesisAaronCiechanoverAvramHershkoIrwinRose以色列以色列美国586879thediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation第57页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就PeterAgreRoderickMackinnon美国美国5447discoveriesconcerningchannelsincellmembranes:thediscoveryofwaterchannels,structuralandmechanisticstudiesofionchannels.JohnB.FennKoichiTanakaKurtWüthrich美国日本瑞士854364theirdevelopmentofsoftdesorptionionisationmethodsformassspectrometricanalysesofbiologicalmacromoleculestheirdevelopmentofsoftdesorptionionisationmethodsformassspectrometricanalysesofbiologicalmacromoleculeshisdevelopmentofnuclearmagneticresonancespectroscopyfordeterminingthethree-dimensionalstructureofbiologicalmacromoleculesinsolution.第58页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就WilliamS.KnowlesRyojiNoyoriK.BarrySharpless美国日本美国846360fortheirworkonchirallycatalysedhydrogenationreactions.fortheirworkonchirallycatalysedhydrogenationreactions.forhisworkonchirallycatalysedoxidationreactions.AlanJ.HeegerAlanG.MacdiarmidHidekiShirakawa美国新西兰日本647364forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers.forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers.forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers.第59页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就1999A.H.Zewail美国53飞秒激光技术研究超快化学反应过程和过渡态1998W.KohnJ.A.Pople美国英国7573发展了电子密度泛函理论发展了量子化学计算方法1997J.SkouP.BoyerJ.Walker丹麦美国英国797956发觉了维持细胞中钠离子和钾离子浓度平衡酶，并说明其作用机理发觉了能量分子三磷酸腺苷形成过程1996R.F.CurlR.E.SmalleyH.W.Kroto美国美国英国585357发觉60C1995M.MolinaS.RowlandP.Crutzen墨西哥美国荷兰526862研究大气环境化学，尤其是臭氧形成和分解研究方面作出贡献1994G.A.Olah美国67碳正离子化学研究第60页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就1993M.SmithK.B.Mullis加拿大美国6148寡聚核苷酸定点诱变法对基因工程贡献多聚酶链式反应技术对基因工程贡献1992R.A.Marcus美国69电子转移反应理论1991R.R.Ernst瑞士58高分辨核磁共振谱法发展1990E.J.Corey美国62有机合成逆合成份析法1989T.CechS.Altman美国美国4150Ribozyme(核糖核酸酶)发觉1988J.DeisenhogerH.MichelR.Huber德国德国德国454051测定了细菌光合反应中心膜蛋白-色素复合体三维结构，为光化学反应作出贡献1987C.J.PedersenD.J.CramJ-M.Lehn美国美国法国836848开创主-客体化学，超分子化学，冠醚化学等新领域第61页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就1986李远哲D.R.HerschbachJ.Polanyi美籍华人美国加拿大505455发展了交叉分子束技术，红外线化学发光方法，对微观反应动力学研究作出贡献1985H.A.HauptmanJ.Karle美国美国6867创造了X-射线衍射确定晶体结构直接计算方法，为分子晶体结构测定方法作出贡献1984R.B.Merrifield美国63创造了固相多肽合成法1983H.Taube美籍加拿大人68在金属配位化合物电子转移反应机理研究中作出贡献1982A.Klug英国56创造了“象重组”技术，提醒了病毒和细胞内主要遗传物质结构1981KenichFukuiR.Hoffmann日本美国6344提出前线轨道理论提出分子轨道对称守恒原理1980P.BergF.SangerW.Gilbert美国英国美国546248DNA分裂和重组研究，确定DNA内核苷酸排列次序方法，开创了当代基因工程学第62页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就1979H.C.BrownG.Wittig美国德国6782在有机合成中发展了有机硼、有机磷试剂和反应1978P.Mitchell英国58用化学渗透理论硕士物能转换1977I.Prigogine比利时60研究非平衡不可逆过程热力学，提出了耗散结构理论1976W.N.Lipscomb,Jr.美国57有机硼化合物结构研究，发展分子结构学说和有机硼化学1975J.W.CornforthV.Prelog英国瑞士5869酶催化学反应立体化学研究有机分子和反应立体化学研究1974P.J.Flory美国64高分子物理化学理论和试验方面基础研究1973G.WilkinsonE.O.Fischer英国德国5245研究二茂铁结构，发展金属有机化学和配合物化学第63页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就1972C.B.AnfinsenS.MooreW.H.Stein美国美国美国565961研究核糖核酸酶分子结构和催化反应活性中心1971G.Herzberg加拿大67分子光谱学和自由基电子结构研究1970L.F.Leloir阿根廷64在糖生物合成中发觉了糖核苷酸作用1969D.H.R.BartonO.Hassel英国挪威5172发展分子空间构象概念分析及其在化学中应用1968L.Onsager美国65不可逆过程热力学研究1967M.EigenR.G.W.NorrishG.Porter德国英国英国407047用弛豫法、闪光光解法研究快速化学反应1966R.S.Mulliken美国70创建了分子轨道理论，说明了分子共价键本质电子结构第64页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就1965R.B.Woodward美国48在天然有机化合物合成方面作出重大贡献1964D.C.Hodgkin英国54主要生物大分子结构测定1963K.ZieglerG.Natta德国意大利7060创造了Ziedler-Natta催化剂，首次合成了定向有规高聚物1962M.F.PerutzJ.C.kendrew英国英国4845研究蛋白质结构出色贡献1961M.Calvin美国50研究植物中CO2进行光合作用1960W.F.Libby美国52创造14C测定地质年代方法1959J.Heyrovsky捷克69创造极谱分析法第65页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就1958F.Sanger英国40对蛋白质结构尤其是胰岛素结构测定1957A.Todd英国50对核苷酸和核苷辅酶研究1956C.N.HinchelwoodN.Semenov英国前苏联5960对化学反应机理和链式反应研究1955V.duVigneand美国54对生物化学上主要含硫化合物研究，第一次合成多肽激素1954L.Pauling美国53对化学键本质研究并用于复杂物质结构1953H.Staudinger德国72高分子化学方面出色贡献1952A.J.P.MartinR.L.M.Synge英国英国4238创造分配色层分析法第66页得奖年份获奖者国籍获奖时年纪(岁)获奖成就1951E.M.McmillanG.Seaborg美国美国4439发觉超铀元素1950O.DielsK.Alder德国德国7448发觉了双烯合成反应，即Diels-Alder反应1949W.F.Giaugue美国54对化学热力学尤其是超低温下物质性质研究1948A.W