自然科学概论-第-6-章

第六章

化学第一节化学概况一、化学的研究对象和主要分支1、研究对象

化学主要是研究物质的组成、结构、性质、及其在原子和分子水平上的变化规律及变化过程中的能量关系的科学。2、主要分支化学主要分为：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和应用化学。二、化学的发展概况1、古代化学A：人国古代在陶瓷（硅酸盐）、冶炼、染色、制盐、酿酒、造纸、火药等化学工艺。B：古代埃及和巴比伦：金属冶炼和使用。2、近代化学A：原子—分子论的提出。B：元素周期律的发现。C：化学价和化学结构理论的建立等。D：确定了化学变化过程所遵守的一些化学定，如：能量守恒定律、定组成定律、倍比定律、气体定律等。E：有机化合物尿素的人工合成。F：无机化学、有机化学、分析化学都已成为独立的学科。G：物理化学也开始形成。H：化学工业也相应发展起来。3、现代化学

20世纪以来，随着自然科学的迅速发展，特别是由于现代物理学的推动，现代化学进入了微观世界领域，无论在理论上还是在应用上，都以惊人的速度向深度和广度发展，并向其它学科渗透，开创了许多新的研究领域。

原子结构理论和量子化学的建立，开创了化学理论研究的新局面；催化作用的发现和催化剂使用，使化学工业发生了革命性的变化，成为整个社会经济中越来越重要的工业部门；结构化学对晶体和分子结构的研究，取得了一系列重大成果，尤其是胰岛素的人工合成，开创了合成化学的新时期。第二节近代化学的基本概念和理论一、化学科学的确立和发展1、波义耳把化学确立为科学提倡把化学从炼金术中解放出来，确立为一门科学的是英国著名化学家波义（1627年~1691年）。其主要贡献为：A：为化学确立了独立的研究目标B：提出了科学的元素概念元素——是某种不由任何其它物质构成的、原始的、简单的、完全纯净的物质。C：把实验方法引进化学D：元素磷的发现者、定性分析的先导者、气体测量方法的建立者。

2、氧化燃烧理论的确立A：燃素说

1700前后，德国化学家施塔尔提出了一种燃素学说：任何能燃烧的物体里都含有一种叫做燃素的物质。燃烧就是可燃物质释放燃素的过程；空气能吸收燃素，所以能够助燃，当其吸饱了燃素之后，就变为不能助燃的浊气。燃素是一种无形的、可渗透的物质，有负重量。它亦存在于金属中，金属燃烧后，燃素逸出，故而金属增重。B：氧化燃烧理论——法国化学家拉瓦锡物质只有在氧存在时才能燃烧。物质在燃烧时放出光和热。空气中有两种成分，物质燃烧时吸收了氧气而增重，增重之量恰为其所吸收氧气之量，物质吸去氧后的空气中剩下了不助燃的氮气。一般可燃物质（非金属）燃烧后可生成酸，氧是酸的本原，一切酸中都含有氧元素。C：拉瓦锡对化学的重大贡献发现了化学中的质量守恒定律。揭示了燃烧的本质，建立了科学的燃烧理论——氧化学说。真正发现了氧元素。完成了《化学纲要》一书，并对当时所知的化学现象提出了解释。进一步明确了元素的定义，列出了元素表。建立了化学元素和化合物的命名方法。3、原子—分子学说的建立A：原子论——1803年，英国化学家道尔顿原子是组成元素的微小的物质粒子，原子是不可分割的，不灭的，原子在化学变化中保持自己的性质不变。同种元素的原子其质量、性质、形状完全相同，不同元素的原子的质量、性质不同，元素以其原子量为最基本的特征。不同元素的原子以简单的数目比结合成复杂原子，复杂原子的质量为所含各元素原子的质量之和。定比定律（定组成定律）——每种化合物都有确定的组成，不因制备方法不同而改变。倍比定律——如果由甲乙两种元素化合生成几种不同的化合物，在这些化合物中与一定量的甲元素相化合的乙元素的重量互为简单的整数比。CO、CO2。

B：分子论—意大利化学家阿佛加德罗原子是物质参加化学变化时的最小单位，分子才是物质游离存在时的基本单位。同种元素的原子组成单质的分子，不同元素的原子组成化合物质分子。一切气体在相同的条件下，在相同体积内含有数目相同的分子。每种单质气态分子一般有2个或成双的原子。C：原子—分子论一切物质都是由分子组成的，而分子是由原子组成的。分子是物质能够独立存在而保持物质化学性质的最小微粒，原子是在化学反应中不能再分的最小微粒。同种原子质量相同，化学性质相同；不同种原子化学性质和质量都城不同。单质分子是由相同原子组成的，化合物分子则是由没种原子组成。分子的质量等于组成它的原子有质量的总和。分子和原子都城是在不断地运动。4、元素同期律的发现A：元素同期律的发现——1869年，俄国化学家门捷列夫和德国化学家迈耶按照原子量排列起来的元素在性质上呈现明显的同期性。原子量的大小决定元素的性质。元素的某些同类元素将按他们原子量的大小而被发现。而当知道了某元素以后，有时可修改该元素的原子量。B：元素周期律发现的意义打破了过去对元素进行零散的、割裂的旧分类法，对元素提出了系统的科学分类法。揭示了各种元素之间的内在联系，为元素的研究、新元素的寻找、新材料的探索提供了一个可遵循的规律，成为现代有关物质结构理论发展的基础。揭示了自然界物质的内在联系，反映了物质世界的统一性和规律性，为质量互变规律提供了科学论证。根据元素同期律，门捷列夫果断地修正了一些元素的原子量，并大胆预言了当时还未知的3个元素的存在及其性质。

5、电离理论——瑞典化学家阿累尼乌斯1887年A：电离理论的提出

化学上把凡是溶于水或熔化状态下能导电的化合物称为电解质（如酸、碱、盐类）。相反，不能导电的物质就称为非电解质（如大部分有机物和气体单质）。离解——中性分子或原子形成带电离子的过程。B：电离理论的基本内容在溶液或熔化状态中，电解质分子能或多或少地电离成自由离子。离子可由一个原子形成，也可由几个原子形成。每种电解质都能电离生成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子。在溶液中，这种离子所带电荷的总和相等，因而整个溶液不显电性。弱电解质的电离过程是可逆的；强电解质的电离过程是不可逆的。

二、近代化学体系的形成1、无机化学

无机化学——是研究所有元素及化合物的组成、结构、性质、化学变化的规律及其应用（包括制备、分离、提纯等）的学科。2、有机化学

有机化学——是研究有机化合物的来源、结构、性质、制备、合成、分析、应用和有关理论的学科。

3、分析化学

分析化学——是应用化学、物理学、电子学、数学等学科的原理、方法及最新成就，对无机物、有机物的组成和结构进行测定，研究其测定方法及有关理论的一门学科。包括定性分析和定量分析。4、物理化学

物理化学——是应用物理学的原理和方法，从理论上研究物质的结构与性能、化学反应的机理和控制条件、化学反应的可能性和速度等问题的基础学科。

5、化学键理论的建立化学键——是指分子或晶体中两个或多个原子（离子）之间的强烈的相互作用。键能——是指在原子之间形成化学键时所放出的能量，或化学键断裂时所吸收的能量，用“ev”或“kj*mol-1”表示。化学键的基本类型——离子键（电价键）、共价键和金属键。离子键——因静电库仑引力而形成正负离子之间的价键。离子键形成的化合物叫离子