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1、 第 1章 認 識 化 學 科 學第 1節(jié) 走 進 化 學 科 學 物質(zhì)究竟是什么?物質(zhì)是怎樣形成的?物質(zhì)之間又是如何變化的?怎樣才能把一些普通的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成更有價值的物質(zhì)? 化 學 學 科 的 涵 義 化學是一門在 上研究物質(zhì)的_、_、_、_、_和_的重要的自然科學。原子、分子水平 組成 結(jié)構(gòu) 性質(zhì)變化 制備 應用 一 、 化 學 科 學 的 創(chuàng) 造 性 和 實 用 性 化學的特征就是 和 。認識分子制造分子從這些意義上講 現(xiàn)在化學家們已發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造了幾千萬種物質(zhì)。 鉆木取火煉制仙丹發(fā)明火藥二 、 化 學 科 學 的 形 成 和 發(fā) 展 古代化學 (鉆木取火、燒制陶瓷、冶金金屬、釀造酒類、 煉制
2、仙丹、造紙、火藥等) 近代化學 (原子分子學說) 現(xiàn)代化學 (物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論) 英 國 波 義 爾 法 國 拉 瓦 錫 英 國 道 爾 頓 俄 國 門 捷 列 夫提出化學元素的概念,標志著近代化學的誕生。建立燃燒現(xiàn)象的氧化學說,使近代化學取得了革命性的進展。提出原子學說,為近代化學的發(fā)展奠定了堅實的基礎。發(fā)現(xiàn)元素周期律,把元素納入一個統(tǒng)一的理論體系。 近代化學發(fā)展的四個里程碑 我國化學家在化學研究中取得的重要成果1965年,中國科學家合成出 ,是首次人工合成蛋白質(zhì);1981年,我國科學家首次人工合成完整生物活性的 ;20世紀50年代以來,我國在應用研究和開發(fā)領域取得了豐碩成果牛胰島素核糖核酸 中
3、國古代的化學研究煉丹術(shù) 秦 皇 漢 武 時 期 , 由 于 皇 帝 都 想 能 長 生 不 老 , 煉 金 術(shù) 就 大發(fā) 展 起 來 , 想 要 用 低 賤 的 金 屬 如 銅 、 鐵 等 制 造 出 貴 重 的 金 、銀 來 , 還 要 為 統(tǒng) 治 者 修 煉 出 吃 了 能 長 生 不 老 的 仙 丹 來 。 他 們把 人 與 物 相 類 比 , 認 為 黃 金 和 玉 都 是 不 朽 不 壞 的 , 所 以 最 好能 由 金 和 玉 中 提 出 精 華 來 給 人 吃 , 于 是 就 有 “ 服 金 者 壽 如 金 ,服 玉 者 壽 如 玉 ” 的 理 論 。 這 時 煉 丹 家 就 希
4、 望 能 煉 出 一 種 名 叫“ 金 液 ” 的 神 秘 物 質(zhì) , 人 吃 了 可 以 長 生 不 老 , 與 普 通 物 質(zhì) 配合 就 能 變 成 黃 金 。 中 國 古 代 著 名 的 煉 丹 家 和 醫(yī) 藥 學 家 葛 洪 曾經(jīng) 著 有 抱 樸 子 內(nèi) 篇 , 其 中 有 關 于 煉 丹 術(shù) 的 描 述 : 丹 砂(HgS)燒 之 成 水 銀 (Hg), 積 變 (Hg+S)又 還 成 丹 砂 ; 以 曾 青 (膽礬 CuSO 4 5H2O)涂 鐵 , 鐵 赤 色 如 銅 。 經(jīng) 過 一 段 時 間 以 后 , 人 們看 到 了 煉 丹 術(shù) 、 煉 金 術(shù) 荒 唐 的 一 面 。 化
5、 學 方 法 轉(zhuǎn) 而 在 醫(yī) 藥 和冶 金 方 面 得 到 了 正 當 發(fā) 揮 。 可 見 化 學 的 發(fā) 展 曾 經(jīng) 有 過 煉 金 術(shù)這 一 個 過 程 。 現(xiàn)代化學發(fā)展成就璀璨的分子“明星” 無 機 化 學 方 面 首 先 合 成 出 的 明 星 分 子 是 氨 ( NH3) 。1909年 , 德 國 化 學 家 哈 伯 首 先 在 實 驗 室 催 化 合 成 出 氨 ,之 后 德 國 化 學 工 程 專 家 波 施 完 成 了 工 業(yè) 化 設 計 。 1913年 德 國 建 立 了 年 產(chǎn) 1000噸 氨 的 生 產(chǎn) 裝 置 , 用 氨 氧 化 法可 生 產(chǎn) 3000噸 硝 酸 , 利
6、 用 這 些 硝 酸 可 制 造 3500噸 烈 性炸 藥 。 這 大 大 助 長 了 德 皇 威 廉 二 世 征 服 歐 洲 的 野心 , 他 悍 然 發(fā) 動 了 第 一 次 世 界 大 戰(zhàn) 。 哈 伯 既 是 合 成 氨 的發(fā) 明 者 , 又 是 毒 氣 戰(zhàn) 的 元 兇 。 贊 揚 他 的 人 說 : 他 像 天 使一 樣 為 人 類 帶 來 豐 收 和 喜 悅 ; 詛 咒 他 的 人 說 : 他 像 魔 鬼一 樣 給 人 類 帶 來 災 難 和 痛 苦 。 氨 和 硝 酸 是 20世 紀 初 的明 星 分 子 , 它 們 至 今 仍 具 有 重 要 的 用 途 。 在 有 機 化 學 方
7、 面 ,諾 貝 爾 在 1867年 用 硝 化 甘 油 制 造 出 安 全 且爆 炸 力 很 強 的 黃 色 炸 藥 , 直 接 應 用 于 生 產(chǎn) , 使 硝 化 甘 油 成 為 19世 紀 60年 代 的 分 子 明 星 。 諾 貝 爾 一 生 發(fā) 明 甚 多 , 獲 專 利 255項 。他 還 是 建 立 跨 國 公 司 的 先 驅(qū) , 在 20多 個 國 家 建 立 了 90多 座 工 廠或 公 司 。 他 臨 終 將 約 920萬 美 元 遺 產(chǎn) 幾 乎 全 部 作 為 諾 貝 爾 獎 的 基金 。 硝 化 甘 油 具 有 抗 心 絞 痛 作 用 , 是 心 肌 炎 病 人 隨 身
8、攜 帶 的 口服 良 藥 。 諾 貝 爾 患 有 嚴 重 的 心 臟 病 ,醫(yī) 生 曾 建 議 他 服 用 硝 化 甘 油 ,但 被 他 拒 絕 , 1896年 他 因 心 臟 病 而 逝 世 。 硝 化 甘 油 能 緩 解 心 絞 痛 的 機 理 困 惑 了 醫(yī) 學 家 、 藥 理 學 家 100余 年 。 直 到 20世 紀 80年 代 才 被 人 們 所 認 識 。 原 來 硝 化 甘 油 能 緩慢 釋 放 一 氧 化 氮 ( NO) , 而 NO能 使 血 管 擴 張 , 是 一 種 傳 遞 神 經(jīng)信 息 的 “ 信 使 分 子 ” 。 1992年 , NO被 Science評 為 年
9、 度 明 星 分 子 。研 究 表 明 , NO是 廣 泛 存 在 于 各 類 細 胞 中 獨 特 的 信 息 因 子 和 效 應因 子 , 參 與 機 體 心 血 管 系 統(tǒng) 、 神 經(jīng) 系 統(tǒng) 、 免 疫 系 統(tǒng) 等 多 方 面 生理 和 病 理 的 活 動 。 1998年 , 三 位 科 學 家 因 發(fā) 現(xiàn) NO在 心 血 管 系 統(tǒng) 中 的 重 要 作 用 獲 得 諾 貝 爾 生 理 學 和 醫(yī) 學 獎 。 C60是 一 顆 璀 璨 的 明 星 分 子 。 1985年 化 學 家 進 行 石墨 激 光 蒸 發(fā) 實 驗 , 合 成 出 C60、 C70等 分 子 。 美 國 著 名建 筑
10、 專 家 富 勒 ( Fuller) 設 計 的 穹 形 圓 頂 , 使 化 學家 們 深 受 啟 發(fā) , 他 們 提 出 C60的 結(jié) 構(gòu) 假 設 。 實 驗 證 實 : C60是 由 60個 碳 原 子 構(gòu) 成 的 球 形 32面 體 , 即 由 12個 五邊 形 和 20個 六 邊 形 構(gòu) 成 。 有 趣 的 是 , C60的 分 子 結(jié) 構(gòu)酷 似 足 球 , 因 此 C60有 了 足 球 烯 的 雅 號 。 1996年 , 三位 科 學 家 由 于 發(fā) 現(xiàn) C60而 榮 獲 諾 貝 爾 化 學 獎 。 繼 C60的 發(fā) 現(xiàn) 之 后 , 科 學 家 們 又 合 成 出 多 種 形 式的
11、碳 單 質(zhì) , 例 如 碳 納 米 管 、 碳 納 米 顆 粒 、 “ 巴 基 洋蔥 頭 ” 等 , 這 些 物 質(zhì) 將 在 信 息 社 會 發(fā) 揮 不 可 估 量 的作 用 。 其 中 , 碳 納 米 管 是 冉 冉 升 起 的 明 星 分 子 , 其大 小 處 于 納 米 量 級 , 可 用 作 極 細 的 分 子 導 線 和 超 小型 的 電 子 器 件 等 , 是 極 具 潛 在 應 用 價 值 的 納 米 材 料 ,科 學 家 們 甚 至 設 想 將 來 用 它 做 成 攀 登 月 球 的 “ 太 空 天 梯 ” 。 碳納米管 C60-足球烯分子 三 、 化 學 科 學 的 探 索
12、空 間在掃描隧道顯微鏡(STM)下移動鐵原子和硅原子排成的漢字 現(xiàn)在化學家們已經(jīng)能在微觀層面上操縱 ,組裝 、 和 等,為化學科學探索空間的進一步擴展創(chuàng)造了良好的條件。 分子和原子分子材料分子器件分子機器 交流 . 研討 你認為哪些職業(yè)與化學有關?他們涉及到那些化學內(nèi)容?你喜歡哪種職業(yè)?藥物研發(fā)人員教師質(zhì)量檢測師化工廠人員醫(yī)生 必 修模 塊選 修模 塊 化 學1 化 學2認 識 化 學 科 學化 學 實 驗 基 礎常 見 無 機 物 及 其 應 用 物 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 基 礎化 學 反 應 與 能 量化 學 與 可 持 續(xù) 發(fā) 展 有機化學基礎 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 實驗化學化學反應原理化學與技術(shù)化學與生活化學世界神奇美妙,化學天地廣袤無垠,化學科學魅力無窮,在高中階段你將學習那些化學科學知識和方法呢?還是讓這套教材帶你走進化學科學吧! 二 、 化 學 是 具 有 創(chuàng) 造 性 、 實 用 性 的 科 學 化學的特征是認識分子和制造分子。三 、 化 學 科 學 的 形 成 和 發(fā) 展四 、 化 學 科 學 的 探 索 空 間一 、 化 學 科 學 的 涵 義 : 化 學 是 在 原 子 、 分 子 水 平 上 研 究 物 質(zhì) 的 組 成 、結(jié) 構(gòu) 、 性 質(zhì) 、 變 化 、 制 備 和 應 用 的 自 然 科 學 。課 堂總 結(jié)第一節(jié) 走近化學科學