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1、 第 1章 認(rèn) 識(shí) 化 學(xué) 科 學(xué)第 1節(jié) 走 進(jìn) 化 學(xué) 科 學(xué) 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(jià)值的物質(zhì)？ 化 學(xué) 學(xué) 科 的 涵 義 化學(xué)是一門在 上研究物質(zhì)的_、_、_、_、_和_的重要的自然科學(xué)。原子、分子水平 組成 結(jié)構(gòu) 性質(zhì)變化 制備 應(yīng)用 一 、 化 學(xué) 科 學(xué) 的 創(chuàng) 造 性 和 實(shí) 用 性 化學(xué)的特征就是 和 。認(rèn)識(shí)分子制造分子從這些意義上講 現(xiàn)在化學(xué)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(xué) 科 學(xué) 的 形 成 和 發(fā) 展 古代化學(xué) (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(xué) (原子分子學(xué)說) 現(xiàn)代化學(xué) (物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論) 英 國(guó) 波 義 爾 法 國(guó) 拉 瓦 錫 英 國(guó) 道 爾 頓 俄 國(guó) 門 捷 列 夫提出化學(xué)元素的概念，標(biāo)志著近代化學(xué)的誕生。建立燃燒現(xiàn)象的氧化學(xué)說，使近代化學(xué)取得了革命性的進(jìn)展。提出原子學(xué)說，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)元素周期律，把元素納入一個(gè)統(tǒng)一的理論體系。 近代化學(xué)發(fā)展的四個(gè)里程碑 我國(guó)化學(xué)家在化學(xué)研究中取得的重要成果1965年，中國(guó)科學(xué)家合成出 ，是首次人工合成蛋白質(zhì)；1981年，我國(guó)科學(xué)家首次人工合成完整生物活性的 ；20世紀(jì)50年代以來,我國(guó)在應(yīng)用研究和開發(fā)領(lǐng)域取得了豐碩成果牛胰島素核糖核酸 中

3、國(guó)古代的化學(xué)研究煉丹術(shù) 秦 皇 漢 武 時(shí) 期 ， 由 于 皇 帝 都 想 能 長(zhǎng) 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(zhǎng) 生 不 老 的 仙 丹 來 。 他 們把 人 與 物 相 類 比 ， 認(rèn) 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(shí) 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(zhǎng) 生 不 老 ， 與 普 通 物 質(zhì) 配合 就 能 變 成 黃 金 。 中 國(guó) 古 代 著 名 的 煉 丹 家 和 醫(yī) 藥 學(xué) 家 葛 洪 曾經(jīng) 著 有 抱 樸 子 內(nèi) 篇 ， 其 中 有 關(guān) 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(shí) 間 以 后 ， 人 們看 到 了 煉 丹 術(shù) 、 煉 金 術(shù) 荒 唐 的 一 面 。 化

5、 學(xué) 方 法 轉(zhuǎn) 而 在 醫(yī) 藥 和冶 金 方 面 得 到 了 正 當(dāng) 發(fā) 揮 。 可 見 化 學(xué) 的 發(fā) 展 曾 經(jīng) 有 過 煉 金 術(shù)這 一 個(gè) 過 程 。 現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展成就璀璨的分子“明星” 無 機(jī) 化 學(xué) 方 面 首 先 合 成 出 的 明 星 分 子 是 氨 （ NH3） 。1909年 ， 德 國(guó) 化 學(xué) 家 哈 伯 首 先 在 實(shí) 驗(yàn) 室 催 化 合 成 出 氨 ，之 后 德 國(guó) 化 學(xué) 工 程 專 家 波 施 完 成 了 工 業(yè) 化 設(shè) 計(jì) 。 1913年 德 國(guó) 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(zhǎng) 了 德 皇 威 廉 二 世 征 服 歐 洲 的 野心 ， 他 悍 然 發(fā) 動(dòng) 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(yáng) 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(zāi) 難 和 痛 苦 。 氨 和 硝 酸 是 20世 紀(jì) 初 的明 星 分 子 ， 它 們 至 今 仍 具 有 重 要 的 用 途 。 在 有 機(jī) 化 學(xué) 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(qiáng) 的 黃 色 炸 藥 ， 直 接 應(yīng) 用 于 生 產(chǎn) ， 使 硝 化 甘 油 成 為 19世 紀(jì) 60年 代 的 分 子 明 星 。 諾 貝 爾 一 生 發(fā) 明 甚 多 ， 獲 專 利 255項(xiàng) 。他 還 是 建 立 跨 國(guó) 公 司 的 先 驅(qū) ， 在 20多 個(gè) 國(guó) 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(jiǎng) 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(yán) 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(jī) 理 困 惑 了 醫(yī) 學(xué) 家 、 藥 理 學(xué) 家 100余 年 。 直 到 20世 紀(jì) 80年 代 才 被 人 們 所 認(rèn) 識(shí) 。 原 來 硝 化 甘 油 能 緩慢 釋 放 一 氧 化 氮 （ NO） ， 而 NO能 使 血 管 擴(kuò) 張 ， 是 一 種 傳 遞 神 經(jīng)信 息 的 “ 信 使 分 子 ” 。 1992年 ， NO被 Science評(píng) 為 年

9、 度 明 星 分 子 。研 究 表 明 ， NO是 廣 泛 存 在 于 各 類 細(xì) 胞 中 獨(dú) 特 的 信 息 因 子 和 效 應(yīng)因 子 ， 參 與 機(jī) 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(dòng) 。 1998年 ， 三 位 科 學(xué) 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(xué) 和 醫(yī) 學(xué) 獎(jiǎng) 。 C60是 一 顆 璀 璨 的 明 星 分 子 。 1985年 化 學(xué) 家 進(jìn) 行 石墨 激 光 蒸 發(fā) 實(shí) 驗(yàn) ， 合 成 出 C60、 C70等 分 子 。 美 國(guó) 著 名建 筑

10、 專 家 富 勒 （ Fuller） 設(shè) 計(jì) 的 穹 形 圓 頂 ， 使 化 學(xué)家 們 深 受 啟 發(fā) ， 他 們 提 出 C60的 結(jié) 構(gòu) 假 設(shè) 。 實(shí) 驗(yàn) 證 實(shí) ： C60是 由 60個(gè) 碳 原 子 構(gòu) 成 的 球 形 32面 體 ， 即 由 12個(gè) 五邊 形 和 20個(gè) 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(hào) 。 1996年 ， 三位 科 學(xué) 家 由 于 發(fā) 現(xiàn) C60而 榮 獲 諾 貝 爾 化 學(xué) 獎(jiǎng) 。 繼 C60的 發(fā) 現(xiàn) 之 后 ， 科 學(xué) 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(huì) 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(jí) ， 可 用 作 極 細(xì) 的 分 子 導(dǎo) 線 和 超 小型 的 電 子 器 件 等 ， 是 極 具 潛 在 應(yīng) 用 價(jià) 值 的 納 米 材 料 ，科 學(xué) 家 們 甚 至 設(shè) 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(xué) 科 學(xué) 的 探 索

12、空 間在掃描隧道顯微鏡（STM）下移動(dòng)鐵原子和硅原子排成的漢字 現(xiàn)在化學(xué)家們已經(jīng)能在微觀層面上操縱 ，組裝 、 和 等，為化學(xué)科學(xué)探索空間的進(jìn)一步擴(kuò)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(jī)器 交流 . 研討 你認(rèn)為哪些職業(yè)與化學(xué)有關(guān)？他們涉及到那些化學(xué)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(cè)師化工廠人員醫(yī)生 必 修模 塊選 修模 塊 化 學(xué)1 化 學(xué)2認(rèn) 識(shí) 化 學(xué) 科 學(xué)化 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 基 礎(chǔ)常 見 無 機(jī) 物 及 其 應(yīng) 用 物 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 基 礎(chǔ)化 學(xué) 反 應(yīng) 與 能 量化 學(xué) 與 可 持 續(xù) 發(fā) 展 有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ) 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 實(shí)驗(yàn)化學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理化學(xué)與技術(shù)化學(xué)與生活化學(xué)世界神奇美妙，化學(xué)天地廣袤無垠，化學(xué)科學(xué)魅力無窮，在高中階段你將學(xué)習(xí)那些化學(xué)科學(xué)知識(shí)和方法呢？還是讓這套教材帶你走進(jìn)化學(xué)科學(xué)吧！ 二 、 化 學(xué) 是 具 有 創(chuàng) 造 性 、 實(shí) 用 性 的 科 學(xué) 化學(xué)的特征是認(rèn)識(shí)分子和制造分子。三 、 化 學(xué) 科 學(xué) 的 形 成 和 發(fā) 展四 、 化 學(xué) 科 學(xué) 的 探 索 空 間一 、 化 學(xué) 科 學(xué) 的 涵 義 ： 化 學(xué) 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(yīng) 用 的 自 然 科 學(xué) 。課 堂總 結(jié)第一節(jié) 走近化學(xué)科學(xué)