高等无机化学

高等无机化学硕士探讨生学位课任课老师：杨文胜北京化工高校理学院2010年秋教学参考书《高等无机化学》陈慧兰主编高等教化出版社,2005教学参考书《高等无机结构化学》麦松威等主编北京高校出版社,2001《无机化学》申泮文主编化学工业出版社,2002教学参考书第1章绪论了解无机化学的发展历史及现状了解无机化学的前沿领域及趋势了解本课程教学支配及具体要求目标&要求一、无机化学的沿革与复兴二、无机化学的现状及趋势三、现代无机化学发展特点四、本课程内容及具体要求第一节无机化学的沿革与复兴人类出现～

无机化学：矿物和无机物唐代明代清代第一节无机化学的沿革与复兴1828年：有机化学1828年武勒由氰酸铵制得尿素，动摇了有机物只是生命体产物的观点，有机化学应运而生。第一节无机化学的沿革与复兴1887年：物理化学为探讨能驾驭无机物和有机物的性质和反应的一般规律,产生了新的化学分支──物理化学。(物理化学通常是以1887年德国出版«物理化学学报»杂志为其标记)第一节无机化学的沿革与复兴1800～1900：无机化学的建立和发展的时期在这个时期无机化学家的贡献是:发觉新元素合成已知元素的新化合物确立了原子量的氧单位门捷列夫提出了元素周期表维尔纳提出了配位学说第一节无机化学的沿革与复兴1900~二次世界大战：无机化学萧条时期突飞猛进的有机化学相比,无机化学进展缓慢。无重大的发觉和建树,缺乏全局性的工作。当时出版的无机化学教科书,几乎都是无机化学的试验资料库,是纯粹描述性的无机化学。在无机化学专业的教化和培育方面也很薄弱,只在高校一年级开设无机化学,缺乏必要的循环,也无再提高的机会。老师只能“存在、制备、性质、用途”一模一样，学生学起来枯燥乏味，认为“无机化学”就是“无理化学”，多不感到爱好，因而有志于无机化学的人是寥寥无几。第一节无机化学的沿革与复兴二次世界大战及以后~:无机化学复兴时期美国曼哈顿工程(原子能支配)极大地催化了无机化学的发展，使无机化学进入复兴时期。原子反应堆新型无机材料同位素工厂现代分析分别方法粒子加速器超铀元素的合成无机化学理论：周期律理论、原子分子结构理论配位化学理论、无机热力学动力学理论第一节无机化学的沿革与复兴战后和平常期，随着工农业生产的飞跃发展,无机化学不仅在原有的天地中快速发展,而且还不断渗透到其他各种学科而产生了新的边缘学科,如:有机金属化合物化学无机固体化学物理无机化学生物无机化学和无机生物化学第一节无机化学的沿革与复兴截止到2000年，CA中登录的无机化学物质条目近3000万种，且以每年100万种的速度不断增加。美国无机化学物质的产值为4000亿美元。自战后至今,无机化学已从停滞萧条时期步入了一个“柳暗花明又一村”的黄金时期。其次节无机化学发呈现状及趋势无机化学发展趋势与材料科学和生命科学的交叉、融合是无机化学当前的发展趋势。无机化学在合成和制备探讨中，力求在发展新的合成方法及路途上下功夫；强调运用分子设计和晶体工程思想，推动新型化合物的合成及物质聚集状态的探讨；重视无机功能材料的复合、组装与杂化；加强功能性无机物质的结构与性能关系探讨，开展介观和微观结构的理论探讨；无机化学与生命科学的交叉要进一步深化探讨的内涵，突出无机物生物效应的化学基础探讨；深化金属生物大分子、无机仿生过程及分子以上层次生物无机化学基础探讨。－《国家自然科学基金项目指南》其次节无机化学发呈现状及趋势l

现代无机合成l

配位化学l有机金属化学l

原子簇化学l

超分子化学l

生物无机化学l

稀土元素化学l

无机固体化学l

核化学和放射化学其次节无机化学发呈现状及趋势2.1现代无机合成化学无机化合物种类甚多，合成方法差别极大，无机合成化学中未开拓的领域很多。发觉一种新合成方法或一种新型结构，将就有一系列新的无机化合物出现。因此无机合成化学是无机化学的前沿热点探讨领域之一。当前无机合成化学的探讨重点是发展新合成反应、新合成路途和方法、新制备技术及相关反应机理的探讨。其次节无机化学发呈现状及趋势2.2配位化学配位化合物种类浩大，约占无机化合物的75％以上，因此配位化学是无机化学探讨中一个主要方向。配位化学从上世纪60年头起与生命科学结合，成为生物无机化学产生的基础。配位化学与材料科学也形成了最紧密的结合。协作物的良好催化作用在有机合成、高分子合成中发挥了极大作用；在功能材料（如光、电、磁、超导、信息存储等）领域也呈现出广袤的发展前景。其次节无机化学发呈现状及趋势2.3有机金属化学有机金属化学探讨金属与有机基团干脆相键合的化合物，包括了为数众多的一大类化合物，它是有机和无机化学相互渗透的边缘领域，同时又是无机化学极其活跃的新兴领域之一。有机金属化合物在催化材料、非线性光学材料、半导体材料、液晶材料、抗肿瘤药物等方面呈现了广袤的应用前景。其次节无机化学发呈现状及趋势2.4原子簇化学原子簇化合物的发觉渐渐形成了一门新兴的化学分支学科——原子簇化学。原子簇化合物的基本类型有：硼烷及硼烷阴离子、金属原子簇、富勒烯及其衍生物。20世纪70年头后由于化学模拟生物固氮、金属原子簇化合物的催化功能、生物金属原子簇、超导及新型材料等方面的探讨须要，促使（金属）原子簇化学快速发展。其次节无机化学发呈现状及趋势配位化合物原子簇化合物有机金属化合物其次节无机化学发呈现状及趋势2.5超分子化学超分子化学：就是“超越分子概念的化学”，它是指两个以上的分子以分子间作用力所形成的有序聚集体的化学。超分子化学是近年来在一些交叉学科中产生的边缘学科，从分子化学到超分子化学标记着化学的发展进入了一个新的历史阶段。分子化学和超分子化学间及超分子化学与分子器件科学间的关系：“分子”和“超分子”的键合作用明显不同。分子组装和体现某种特定功能的分子器件和超分子器件是超分子化学的重要探讨方向。其次节无机化学发呈现状及趋势2.5超分子化学其次节无机化学发呈现状及趋势2.6生物无机化学生物无机化学是最近一二十年才快速发展起来的一门无机化学与生物化学之间的边缘学科。生物无机化学探讨的范围很广，一方面，它应用无机化学（特殊是配位化学）的理论原理和试验方法探讨生物体中无机金属离子的形态和功能，阐明金属离子和生物大分子形成的协作物的结构与生物功能的关系；另一方面，又要探讨如何应用上述原理和规律为人类服务，特殊是为人类的健康服务。其次节无机化学发呈现状及趋势2.6生物无机化学探讨金属离子在生命体中的生理生化行为，是目前特别重要的探讨领域。如：血红素，细胞色素，叶绿素，维生素，铁蛋白，钼铁蛋白，锌蛋白，硒蛋白，钙调蛋白及几十种重要的金属酶的结构与存在形式，生理生化功能，毒副作用等。高自旋亚铁脱氧低自旋正铁氧合

Fe-N218pmFe-N201pm血红蛋白血红素其次节无机化学发呈现状及趋势2.6生物无机化学应用探讨方面：抗癌药物（顺铂），稀土放疗，艾兹病（杂多酸），养分滋补品（各类补钙、铁、锌、锗、硒制剂）。生物无机化学是配位化学、生物化学、医学、养分化学、环境科学等学科相互渗透相互融合的产物。其次节无机化学发呈现状及趋势2.7稀土元素化学稀土是中国的丰产元素，世界稀土资源的80％在中国。稀土在光、电、磁、催化等方面具有独特的功能。如:含稀土的分子筛在石油催化裂化中可使汽油产率大大提高；硫氧钇铕在电子轰击下产生明丽的红色荧光，可使彩电的亮度提高1倍；稀土永磁材料用于电机制造，可缩小体积，做到微型化和高效化；在高温超导材料中也缺不了稀土元素。其次节无机化学发呈现状及趋势2.8无机固体化学无机固体化学是探讨固体物质(包括材料)的制备、组成结构和性质的科学。是一门涉及物理、化学、晶体学和多种技术学科的边缘学科。无机固体材料是当今社会的三大支柱－材料、能源、信息的基础。无机固体化学与无机固体材料亲密相关，是无机固体材料探讨开发的理论基础。其次节无机化学发呈现状及趋势2.9核化学和放射化学20世纪上半叶，从发觉放射性元素、核裂变、人工放射性，到核反应堆的建立，核爆炸的毁灭性破坏等，核化学和放射化学始终是特别活跃和开创性的前沿领域。到后半个世纪，放射性同位素和核技术在分析化学、生命科学、环境科学、医学等方面紧密结合，使其应用和交叉探讨蓬勃发展起来。第三节现代无机化学发展特点l从宏观到微观l从定性描述到定量化方向发展l静态与动态（过程）相结合l既分化又综合，出现很多边缘学科第三节现代无机化学发展特点3.1从宏观到微观20世纪的无机化学进入到物质内部深层次的探讨阶段，也即进入了微观水平的探讨阶段。人们现在不只探讨无机化合物的宏观性质，而且更重视物质的微观结构的探讨，即原子、分子内部结构特殊是原子、分子中电子的行为和运动规律的探讨，从而建立了以现代化学键理论为基础的化学结构理论体系。第三节现代无机化学发展特点3.1从宏观到微观与此要求相适应，现代的很多新的探讨方法，例如光谱学的、能谱学的、磁学的以及射线晶体学的方法也都是在分子水平上进行探讨工作的。现代无机化学不再是“无理”化学，而是既有翔实的试验资料又有坚实的理论基础的完全的科学。第三节现代无机化学发展特点3.2从定性描述到定量化方向发展现代无机化学尤其是理论无机化学和结构无机化学，已普遍应用线性代数、群论、矢量分析、拓扑学、数学物理等现代的数学理论和方法，并且应用电子计算机进行科学计算，对很多反映结构信息及物理化学性能的物理量进行数学处理。这种数学计算又与高灵敏度、高精确度和多功能的定量试验测定方法相结合，使对无机化合物性质和结构的探讨达到了精确定量的水平。第三节现代无机化学发展特点3.3静态与动态（过程）相结合合成－结构表征和测定的探讨模式属于静态结构探讨模式，为人们留下一大批新的化学物质的资料，是化学界的重要财宝。化学作为探讨物质化学变更的科学，也重视化学反应过程的探讨，但由于方法和思路的限制，化学反应历程的早期探讨仅限于小分子参与的宏观动力学探讨，且只能探讨速率较慢的简洁反应。停留技术及各种快速检测和收集数据的手段才使人们有可能探讨快速反应过程。近年来把微观概念引进反应过程探讨的微观反应动力学有了重大突破。形成现代化学的一个热点。第三节现代无机化学发展特点3.4既分化又综合，出现很多边缘学科20世纪的无机化学一方面是加速分化，另一方面却又是各分支学科之间的相互综合、相互渗透，形成了很多新兴的边缘学科。如：无机化学＋有机化学＝有机金属化合物化学生物化学＋无机化学（配位化学）＝生物无机化学固体物理＋无机化学＝无机固体化学无机化学＋高分子化学＝无机高分子化学现代无机化学既有理论又有事实,它把最新的量子力学成就作为自己阐述元素和化合物性质的理论基础,也力图用热力学、动力学的学问去揭示无机反应的方向和历程。无机化学家不是单纯地供应试验结果而是也在不遗余力地进行理论探究。他们擅长于试验合成，也胜任于对自己的试验发觉作出理论说明。无机化学涉猎的范围很宽,周期表中的100多种元素以及除烃和烃衍生物以外的全部化合物都是无机化学的探讨对象。因此无机化学的探讨任务异样繁重,但同时也说明:无机化学是一门丰富多彩具有无限发展前途的学科。小结第1章绪论第2章分子对称性和群论基础第3章配位化学第4章有机金属化学第5章原子簇化学第6章超分子化学第7章生物无机化学第8章稀土元素化学第9章无机固体化学第四节本课程内容及具体要求4.1课程主要内容《高等无机化学》课程报告内容：无机化学前沿领域探讨进展(参考2009年及以后相关领域Top文献1~2篇)要求：准备PPT，报告时间10分钟以内1~3人一组时间：每章内容结束后第四节本课程内容及具体要求4.2课程具体要求CHEMREVCHEMICALREVIEWSACCOUNTSCHEMRESACCOUNTSOFCHEMICALRESEARCHCHEMSOCREVCHEMICALSOCIETYREVIEWSANGEWCHEMINTEDITANGEWANDTECHEMIE-INTERNATIONALEDITIONCOORDINCHEMREVCOORDINATIONCHEMISTRYREVIEWSJAMCHEMSOCJOURNALOFTHEAMERICANCHEMICALSOCIETYPROGSOLIDSTATECHPROGRESSINSOLIDSTATECHEMISTRYCHEMCOMMUNCHEMICAL