基础化学（8版）：第一章 绪论

11二月2023第一章绪论1普通高等教育“十二五”规划教材卫生部“十二五”规划教材基础化学（8版）第一章绪论

Introduction第一节

基础化学课程的地位和作用11二月2023第一章绪论4一、化学及其发展阶段（一）化学：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，同时研究变化过程中的能量关系。（二）化学的发展阶段。1.十七世纪中叶以前：并未形成一门独立的科学。化学的起源可以追溯到古代,人类在炼金术炼丹术、医药学的实践中获得了初步的化学知识，也就是说，从一开始化学就与医学结下了不解之缘。11二月2023第一章绪论52.十七世纪后半叶到十九世纪末：近代化学时期。化学的分支：无机化学、有机化学、物理化学、分析化学。3.从20世纪开始：现代化学时期。化学的进步更加迅速，衍生出许多新的化学分支，如高分子化学、核化学、放射化学、生物化学等。化学还与其他学科交叉形成多种边缘学科，如环境化学、农业化学、医学化学、材料化学、地球化学、计算化学等等。11二月2023第一章绪论6二、化学是一门中心学科1993年在北京召开的第34届国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC,internationalunionofpureandappliedchemistryassociation）学术大会，中心议题是“化学—21世纪的中心科学”。现代医学的进步离不开现代化学。美国医学教授、诺贝尔奖获得者肯伯格(A.Kornberg)指出：“把生命理解为化学”。诺贝尔奖获得者哈佛大学教授Corry曾预言：“21世纪，化学将涵盖医学与化学之间的任一事情。”11二月2023第一章绪论7美国化学家布鲁斯洛指出：“考虑到化学在了解生命中的重要性和药物化学对健康的重要性，在义务人员的正规教育中包括不少化学课程一事就不足为奇了。…今天的医生需要为化学在人类健康中起着更大作用的明天作好准备。”11二月2023第一章绪论8弗里茨·哈伯(FritzHaber)，德国化学家。1904年，哈伯开始研究合成氨的工业化生产，并于1909年获得成功，成为第一个从空气中制造出氨的科学家。使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展。哈伯也从此成了世界闻名的大科学家。为表彰哈伯的这一贡献，瑞典皇家科学院把1918年的诺贝尔化学奖颁给了哈伯。11二月2023第一章绪论9卡尔·博施(CarlBosch)，德国化学家与工程师。一次大战后，投入高压化学领域领域，研究汽油与甲醇的合成。1931年与伯吉尤斯因开启了高压化学的世界而共同获颁诺贝尔化学奖。11二月2023第一章绪论10格哈德·埃德尔(GerhardErtl)，德国化学家。埃德尔因对分子层面机制的研究而闻名，他发展固体表面化学，尤其是气-固表面化学反应过程的研究方法。他的研究直接启发了人们对于催化反应的了解。他最著名的研究或者可以包括氨的合成、一氧化碳在铂表面的氧化等。他发展出来的方法学，广泛的影响了表面化学、农业、半导体，以及异相催化的进展。因为对表面化学研究的贡献而获得2007年诺贝尔化学奖。11二月2023第一章绪论11每个人的身体就是一个数十亿细胞相互作用的精确校准系统。每个细胞都含有微小的受体，可让细胞感知周围环境以适应新状态。罗伯特·莱夫科维茨和布莱恩·克比尔卡因为突破性地揭示G蛋白偶联受体这一重要受体家族的内在工作机制而获得2012年诺贝尔化学奖。11二月2023第一章绪论12罗伯特·莱夫科维茨(RobertJ.Lefkowitz),美国霍华德·休斯医学研究所研究人员，美国杜克大学医学中心医学教授、生物化学教授。布莱恩·克比尔卡(BrianK.Kobilka)，斯坦福大学医学院医学教授、分子与细胞生理学教授。11二月2023第一章绪论13三、什么是基础化学（一）基础化学的内容

1.溶液：酸碱、电解质、渗透压、胶体（生理、病理基础）；

2.化学反应的能量、速率、电化学：反应的自发性、平衡、速率、机理，电位（生理、病理、药理基础）；

3.物质结构：原子、分子、配合物（药物分子、生物分子基础）；

4.化学分析：化学和仪器分析方法（临床分析和实验技能基础）；11二月2023第一章绪论14（二）基础化学的作用1.化学可以为医学制造药物；2.化学为医学提供诊断、治疗和预防疾病的方法；3.化学的理论和方法为医学科研不断创新奠定了坚实的基础；4.化学为从分子水平上解释生命现象、探索生命奥秘提供了科学的理论和方法。11二月2023第一章绪论15四、学习基础化学的方法(一)预习

(二)笔记

(三)复习

(四)作业

(五)总结预习听课笔记练习复习实验自学讨论课外读物11二月2023第一章绪论16五、基础化学课程的要求备有计算器。按时交作业。认真做实验。理论课考试成绩80分，实验课成绩20分，其中英文的名词术语解答占10%，总成绩100分。第二节

我国的法定计量单位11二月2023第一章绪论18一、国际单位制1960年第11届国际计量大会（CGPM）以六个基本单位为基础命名“国际单位制”（leSystèmeInter-nationald’Unités，缩写为SI）。1971年第14届CGPM增加第7个基本单位：摩尔。11二月2023第一章绪论19二、国际单位制(SI单位)组成SI单位由SI基本单位、SI导出单位和SI倍数单位组成。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]cd11二月2023第一章绪论20一些SI导出单位量的名称单位符号用SI基本单位表示力，重力牛[顿]N1N=1kg·m/s2压力，压强帕[斯卡]Pa1Pa=1N/m2能，功，热量焦[耳]J1J=1N·m电荷[量]库[仑]C1C=1A·s电动势，电位伏[特]V1V=1W/A摄氏温度摄氏度℃T/K=T/℃+273.1511二月2023第一章绪论21部分SI词头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c1012tera太[拉]T10-3milli毫m109giga吉[咖]G10-6micro微μ106mega兆M10-9nano纳[诺]n103kilo千k10-12pico皮[可]p102hecto百h10-15femto飞[姆托]f10deka十da10-18atto阿[托]a11二月2023第一章绪论22三、我国的法定计量单位一切属于国际单位制的单位都是我国的法定计量单位。可与SI单位并用的法定计量单位量的名称单位符号时间分时日minhd体积升l、L能电子伏eV第三节有效数字11二月2023第一章绪论24一、有效数字的概念有效数字(significantfigure)是既能表达数值大小,又能表明测量值准确程度的数字表示方法,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。在有效数字的表示中，0～9这10个数字，只有“0”作为定位时是非有效数字。例如溶液体积20.50mL=0.02050L，后者在在数字“2”之前的“0”只起定位作用，不是有效数字。0.02050有四位有效数字。11二月2023第一章绪论25为了准确表述有效数字，需要使用科学计数法(scientificnotation)。科学计数法用一位整数、若干位小数和10的幂次表示有效数字。如4.2×103（两位有效数字），4.20×103（三位有效数字）,4.200×103（四位有效数字）。11二月2023第一章绪论26表示倍率、分率的数，凡定义给定的值、国际协议的值等，不带有误差者，称为准确值，不受有效数字位数限制。准确值：exactnumber例如以Na2CO3为碳酸钠基本单元，其摩尔质量M(Na2CO3)=(106.0÷2)g·mol-1，此处2是自然数。一般计算时也不考虑相对原子质量等常数的有效数字位数。11二月2023第一章绪论27化学中常见的以对数表示的pH、pK及lgc等,其有效数字的位数,仅取决于小数部分的位数,因为整数部分只与其对应真数中的10的方次有关。如pH=10.20有两位有效数字，与表示成[H3O+]=6.3×10-11mol·L-1一致。11二月2023第一章绪论28二、有效数字及其运算规则（一）修约当实验测定值和计算值的有效位数确定之后，要对它后面的多余的数字进行取舍，这一过程称为修约（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。11二月2023第一章绪论29（二）加减运算加减运算所得结果的有效数字位数以参加运算各数字中精度最低，即小数点后位数最少的数为准。例如0.5362+0.25=0.79。

（三）乘除运算乘除运算所得结果的有效数字位数以参加运算各数字中相对误差最大,即有效数字位数最少的数为准。例如0.0121×25.64=0.310。11二月2023第一章绪论30【例】计算21.64mL,0.2463mol·L-1A溶液中溶质物质的量。

【解】0.2463mol·L-1×21.64mL=5.340mmol第四节量纲分析11二月2023第一章绪论32量纲分析(dimensionalanalysis)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。11二月2023第一章绪论33换算因子(conversionfactor)量纲分析的关键是换算因子的运用。换算因子是分子和分母表示具有不同单位的同一物理量的分数形式。例如液体体积的换算，1L=1000mL，所以换算因子是：和11二月2023第一章绪论34【例】分别将50mL换算为L，将0.5L换算为mL。【解】将50mL换算为L：将0.5L换算为mL：另外，相关联的不同物理量之间的相互换算也可作换算因子处理，例如，由密度相关联，溶液的质量和体积可以相互换算。11二月2023第一章绪论35【例1-1】20℃时某浓度的Na2HPO4的溶液的密度为1.0038kg·L-1，50.00mL该溶液的质量是多少?【解】11二月2023第一章绪论36【例】下式是马上就要学习的溶液渗透压力的计算公式，推导出式中的单位：已知式中有关量的单位如下：c：浓度，单位mol·L-1；R：气体常数，单位J·mol-1·K-1；T：热力学温度，单位K。11二月2023第一章绪论37【解】第五节

分散系统与混合物的组成标度11二月2023第一章绪论39一、分散系统及分类（一）分散系、分散相、分散介质分散系：一种或数种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系(dispersedsystem)。分散相：被分散的物质称为分散相(dispersed

phase)。分散介质：容纳分散相的连续介质称为分散介质(dispersed

medium)。11二月2023第一章绪论40（二）相系统中物理性质和化学性质相同的组成部分称为一相(phase)。（三）分散系的分类均相分散系(homogenerousdispersedsystem)。非均相分散系(heterogenerousdispersedsystem)。11二月2023第一章绪论41表1-1分散系的分类分散相粒子大小分散系统类型分散相粒子的组成一般性质实例<1nm真溶液低分子或离子均相，热力学稳定系统，分散相粒子扩散快，能透过滤纸和半透膜。NaCl、NaOH的水溶液1～100nm胶体分散系溶胶胶粒非均相，热力学不稳定系统，分散相粒子扩散慢，不能透过滤纸和半透膜。Fe(OH)3、AgI溶胶高分子溶液高分子均相，热力学稳定系统，分散相粒子扩散慢，能透过滤纸，不能透过半透膜。蛋白质、核酸的水溶液缔合胶体胶束均相，热力学稳定系统，分散相粒子扩散慢，能透过滤纸，不能透过半透膜。超过一定浓度的表面活性剂溶液>100nm粗分散系粗粒子非均相，热力学不稳定系统，分散相粒子不能透过滤纸和半透膜。乳汁、泥浆11二月2023第一章绪论42二、混合物的组成标度（一）物质的量(amountofsubstance)摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元(elementaryentity)数与0.012kg碳12的原子数目相等。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。11二月2023第一章绪论43物质的量是表示物质数量的基本物理量。1mol物质的基本单元的数目是阿伏加德罗常数的数值：(6.0221367±0.0000036)×1023阿伏加德罗(Avogadroconstant)常数：L=(6.0221367±0.0000036)×1023mol-111二月2023第一章绪论44“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符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。如H、H2、H2O、

、、等。11二月2023第一章绪论45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：以kg·mol-1或g·mol-1为单位，原子B的MB的数值等于其Ar，分子B的MB的数值等于其Mr。11二月2023第一章绪论46【例1-2】0.53gNa2CO3的物质的量是多少？【解】运用摩尔质量的定义式可以方便地计算MB

、mB

和nB。

11二月2023第一章绪论47（二）物质的量浓度溶液的物质的量浓度(amount-of-substanceconcentration)定义为溶质B的物质的量nB除以溶液的体积V，即：单位mol·L-1，浓度很小时可用mmol·L-1。cB可简称为浓度(concentration)。11二月2023第一章绪论48

世界卫生组织提议凡是已知相对分子质量的物质在体液内的含量均应该用物质的量浓度表示。例如人体血液葡萄糖含量正常值，过去习惯表示为：70~100mg%意为每100mL血液含葡萄糖70~100mg。按法定计量单位应表示为：c(C6H12O6)=3.9~5.6mmol·L-111二月2023第一章绪论49使用cB

时必须指明基本单元。对于具体物质，应将基本单元表示在括号内，如：未知相对分子质量的物质B可用质量浓度

(massconcentration)ρB表示，单位为kg·L-1，定义是：11二月2023第一章绪论50求nB

的两种常用形式：

同一物质的不同形式的基本单元之间的物质的量和物质的量浓度之间的关系：11二月2023第一章绪论51【例1-3】正常人血浆中每100mL含Na+326mg、Ca2+10mg、HCO3-164.7mg，它们的物质的量浓度各为多少？(单位mmol·L-1)

【解】11二月2023第一章绪论5211二月2023第一章绪论