走进化学科学

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名称 走进化学科学
格式 rar
文件大小 2.1MB
资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 化学
更新时间 2010-02-28 16:33:00

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课件34张PPT。 走进化学科学主讲人:孙捷化学--人类进步的关键化学:在原子、分子水平上研究物质的组成
、结构、性质、变化、制备和应用的
自然科学化学是什么?提纲一、化学的创造性和实用性二、化学科学的形成和发展三、化学科学的探索空间四、高中化学的知识架构一、化学的创造性和实用性创造:想出新方法、建立新理论、作出新的成绩或东西青霉素20世纪40年代以前,人类一直未能掌握一种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时若某人
患了肺结核,那么就意味着此人不久就会离开人世。为了改变这种局面,科研人员进行了长期探索,
然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。
亚历山大·弗莱明由于一次幸运的过失而发现了青霉素。 在1928年夏弗莱明外出度假时,把实验 室里
在培养皿中正生长着细菌这件事给忘了。3周后当他回实验室时,注意到 一个与空气意外接触过的金
黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青绿色霉菌。在用显微镜观察这只培养皿时弗莱明发现,霉菌周围
的葡萄球菌菌落已被溶解。这意味着霉菌的某种分泌物能抑制葡萄球菌。此后的鉴定表明,上述霉菌
为点青霉菌,因此弗莱明将其分泌的抑菌物质称为青霉素。然而遗憾的是弗莱明一直未能找到提
取高纯度青霉素的方法,于是他将点青霉菌菌株一代代地培养,并于1939年将菌种提供给准备系
统研究青霉素的澳大利亚病理学家弗洛里(Howard Walter Florey)和生物化学家钱恩。
  通过一段时间的紧张实验,弗洛里、钱恩终于用冷冻干燥法提取了青霉素晶体。之后,弗里在一种甜瓜上发现了可供大量提取青霉素的霉菌,并用玉米粉调制出了相应的培养液。弗洛里和钱恩在1940年用青霉素重新做了实验。他们给8只小鼠注射了致死剂量的链球菌,然后给其中的4只用青霉素治疗。几个小时内,只有4只用青霉素治疗过的小鼠还健康活着。“这真像一个奇迹!”弗洛里说道。此后一系列临床实验证实了青霉素对链球菌、白喉杆菌等多种细菌感染的疗效。青霉素之所以能既杀死病菌,又不损害人体细胞,原因在于青霉素所含的青霉烷能使病菌细胞壁的合成发生障碍,导致病菌溶解死亡,而人和动物的细胞则没有细胞壁。但是青霉素会使个别人发生过敏反应,所以在应用前必须做皮试。在这些研究成果的推动下,美国制药企业于1942年开始对青霉素进行大批量生产。到了1943年,制药公司已经发现了批量生产青霉素的方法。当时英国和美国正在和纳粹德国交战。这种新的药物对控制伤口感染非常有效。到1944年,药物的供应
已经足够治疗第二次世界大战期间所有参战的盟军士兵。 1945年,弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”而共同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。 青霉素发明者
亚历山大·弗莱明爵士
化学的实用性你认为化学有哪些实用性的例子?衣食住行二、化学科学的形成与发展(1)化学的发展经历了古代、近代和现代等不同阶段(2)原子分子学说的建立,是近代化学发展的里程碑,同时也揭示了 物质世界的一项基本的规律——元素周期律(3)原子核结构的建立——现代物质结构理论的形成交叉分子束实验——研究化学反应机理拉瓦锡、道尔顿、阿伏伽德罗、门捷列夫鲍利、唐敖庆、李远哲 安托万-洛朗·拉瓦锡生于巴黎。拉瓦锡与他人合作制定出化学物种命名原则,创立了化学物种分类新体系。拉瓦锡根据化学实验的经验,用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作,特别是他所提出的新观念、新理论、新思想,为近代化学的发展奠定了重要的基础,因而后人称拉瓦锡为近代化学之父。 化学是在近代兴起的一门学科,无数的科学先驱者为这门学科奠定了理论基础,英国物理学家、化学家约翰·道尔顿就是其中的一位。道尔顿既具有敏锐的理论思维头脑,又具有卓越的实验才能,尤其是在对原子的研究方面取得了非凡的成果,成为近代化学的奠基人。 1803年9月6日,道尔顿在他笔记中写下了原子论的要点: ??? (一) 原子是组成化学元素的、非常微小的、不可在分割的物质微粒。在化学反应中原子保持其本来的性质。 ??? (二) 同一种元素的所有原子的质量以及其他性质完全相同。不同元素的原子具有不同的质量以及其他性质。原子的质量是每一种元素的原子的最根本特征。 ??? (三) 有简单数值比的元素的原子结合时,原子之间就发生化学反应而生成化合物。化合物的原子称为复杂原子。 ??? (四) 一种元素的原子与另一种元素的原子化合时,他们之间成简单的数值比。 意大利化学家AmLedeo Avogrvadro(阿伏伽德罗,1776~1856年),1776年8月9日生于都灵。1792年进入都灵大学学习法学。1796年获得法学博士学位,开始从事律师工作。从1800年起,他又开始学习数学和物理学。1809年被聘为维切利皇家学院的物理学教授。1811年被选为都灵科学院院士。阿伏伽德罗的主要贡献是提出了阿伏伽德罗假说。1811年,他指出在同温同压同体积的气体中含有相同数目的粒子,并把这种粒子叫做分子。认为气体分子,如氢、氧、氮含有两个(或2的倍数个)原子,而不是象道尔顿所想的那样只含一个原子。这个假设可以很好地解决道尔顿原子论和盖—吕萨的气体化合体积定律之间的矛盾。??? 阿伏伽德罗懂得许多国家的文字。他尤其喜欢“为科学而研究科学”。他埋头工作,因而无论在意大利还是在国外,一直默默无闻。然而,他那不朽的功绩却不会被后人所遗忘。当人们求得1 mol粒子的数目后,就把这个数字叫做阿伏伽德罗常数。在化学教科书中,都附有一张“元素周期表”。这张表揭示了物质世界的秘密,把一些看来似乎互不相关的元素统一起来,组成了一个完整的自然体系。它的发明,是近代化学史上的一个创举,对于促进化学的发展,起了巨大的作用。看到这张表,人们便会想到它的最早发明者——德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫 门捷列夫发现了元素周期律,在世界上留下了不朽的光荣,人们给他以很高的评价。恩格斯在《自然辩证法》一书中曾经指出。“门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律,完成了科学上的一个勋业,这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。” 门捷列夫除了完成周期律这个勋业外,还研究过气体定律、气象学、石油工业、农业化学、无烟火药、度量衡等。由于他总是日以继夜地顽强地劳动着,在他研究过的这些领域中,都在不同程度上取得了成就。    鲍林 Linus Pouling1901-   美国化学家。 1901年2月28日出生于俄勒冈州皮特兰市一个药剂师家中。1922年毕业于俄勒冈州立大学化工系,并继续到加州理工学院攻读化学。于1925年获博士位,曾到欧洲各国作访问学者。1927年回到加州大学理工学院,1931年升任教授。1969年任斯坦福大学化学教设一直到休。1974年任该校荣誉教授。 鲍林的主要成就有:对化学健本质提出独特见解。首先提出化学键有混合特征,即既有共价键又有离子住。此外,还测定一批化合物的健长、健角等。发现氢键,并提出形成氢键的理论。指出氢键本质上跟共价键和范德华力不同。首先提出蛋白质分子的螺旋状结构。提出用维生素C抗癌的建议并做了大量研究工作。一生得过两次诺贝尔奖,一次是1954年诺贝尔化学奖,另一次是1962年诺贝尔和平奖。鲍林晚年致力于和平事业,反对生产毁灭性武器。有“和平老人”的美名。鲍林曾指导我国著名化学家唐有祺、卢嘉锡等化学家工作。他曾两次访问我国,关心我国的化学事业唐敖庆(1915-)化学教育家。江苏宜兴人。1940年毕业于西南联合大学化学系。1949年获美国哥伦比亚大学化学博士学位。回国后,历任北京大学教授,吉林大学教授、副校长、校长,中国科学院主席团成员,国务院学位委员会委员兼第一届化学学科评议组组长,国家自然科学基金委员会主任,中国化学会第二十一届理事长,《高等学校化学学报》主编,国际量子和分子科学研究学会成员,中国科学院化学部委员,中国科协第三届全国委员会副主席。1958年加入中国共产党。是中共十大至十二大代表,第二、三届全国人大代表,第六、七届全国政协委员。1979年获全国劳动模范称号。专于理论化学。对分子内旋转势能函数等的研究取得重要成果,主持“配位场理论研究”,1982年获国家自然科学奖一等奖。在“分子轨道对称守恒原理”的研究中,提出了“局部对称性”的新概念,为“分子轨道图形理论”的发展作出贡献。李远哲,台湾省新竹市人,1936年生,先后就读于新竹国民小学、新竹中学、台湾大学化学系和台北清华大学原子科学研究所。在台北清华大学获硕士学位后,于1962年赴美国加州大学柏克莱校区进修,1965年得博士学位后,先后在劳伦斯国家研究所与哈佛大学作博士后研究,其后于芝加哥大学任教六年,于1974年中转任加州大学柏克莱校区化学教授,并担任劳伦斯国家级主任研究员至今。李远哲
曾获得美国化学学会的哈里逊豪奖、彼得.德拜物理化学奖,美国能源部的劳伦斯奖、美国总统府的国家科学奖章、英国皇家化学学会法拉第奖和一九八六年诺贝尔化学奖等等。此外,各地学术团体、机构授与之荣誉博士学位、荣誉教授、荣誉讲座、杰出校友、杰出学人等等,并发表科学著作两百多篇。同时也参与国际学术团体、美国联邦政府、加州州政府、加州大学和一些私人学术组织中各种委员会咨询工作。我国在化学发展中的成就① 司母戊鼎是目前已知的最大的青铜器。
以及冶金、陶瓷、酿造、造纸、火药等② 著名医学家李时珍的巨著《本草纲目》,记载了许多有关化学鉴定的试验方法③ 1965年,我国的科学工作者在世界上第一次用化学方法合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。
20世纪80年代,我国科学工作者在世界上第一次用人工方法合成了一种具有与天然分子相同化学结构和完整生物活性的核糖核酸三、化学科学的探索空间纳米材料简介——更轻 更高 更强纳米材料简介 纳米(nm)和米、微米等单位一样,是一种长度单位,一纳米等于十的负九次方米,约比化学键长大一个数量级。纳米材料是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。纳米材料具有多种特点,这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。当粒子的尺寸减小到纳米量级,将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。对纳米体材料,我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指,借助于纳米材料和技术,我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件,减小器件的体积,使其更轻盈。第一台计算机需要三间房子来存放,正是借助与微米级的半导体制造技术,才实现了其小型化,并普及了计算机。无论从能量和资源利用来看,这种“小型化”的效益都是十分惊人的。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等),对纳米陶瓷来说,纳米化可望解决陶瓷的脆性问题,并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 信息材料能够获取、存储、转换、处理、传递或显示信息的材料。包括① 敏感材料:有陶瓷材料、半导体材料和高分子材 料,对温度、压强、湿度、气体、光等敏感② 记录材料:磁记录——氧化铁和钴-镍合金等③ 半导体:高速处理信息,有单晶硅、非晶硅、砷化镓等制成集成电路④ 光导纤维材料:⑤ 液晶高分子材料:光记录——钆-钴合金能源1、化石能源(石油、煤、天然气)——不可再生
太阳能、水能、风能等——可再生
核能、氢气能源——新型能源2、解决能源问题的思路:
① 提高燃料的燃烧效率 ② 寻找新能源地球上的主要能源追根溯源是来自太阳自然界中能源的再生我国以人工合成叶绿素,可望实现同时这样地球将会变得更干净环境及生命科学1、环境包括:大气、土地、水、矿产、森林、生物及
风景游览区、自然保护区、生活居住区等2、环境污染包括:大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等污染源主要有:工业三废、生活垃圾、农用化肥农药、固体废弃物、放射性、噪音等3、食品污染:
① 氰化物(CN-)对环境的污染
② Cu、Hg、Pb、Ba、Sn、镉 等重金属盐的中毒
③ NaNO2误当食盐用,是人体内血液中Fe 2+蛋白氧化为Fe3+蛋白
④ 甲醇等4、大气污染:① SO2 ② 氮氧化物 ③ 氟里昂 ④ 碳氧化物 ⑤ 碳氢化合物 ⑥ 烟尘等四、高中化学的知识架构高中化学课程如何学好化学?① 多记 ② 勤练 ③ 常问
④ 多联想 ⑤ 多观察 ⑥ 善思考注重化学实验的作用;
掌握有关化学基础知识和基本技能;
重视训练科学方法;
密切联系社会、生活、生产实际;善于发现和提出问题;
丰富自己的知识水平;
培养自学能力
结束尼龙,分子中含有酰铵键的树脂,自然界中没有,需要靠化学方法得到;
涤纶,用乙二醇、对苯二甲酸二甲酯等合成的纤维 毛衣穿久了,有些部位会磨得发亮,可用醋、水各半的
混合液在发亮部位喷洒一下,再洗涤,就可恢复原样。 民以食为天醋 相传,香醋是酒圣杜康的儿子黑塔发明的。 就在杜康发明了酿酒术的那一年,他举家来到镇江,在城外开了个前店后作的小槽坊,酿酒
卖酒。儿子黑塔帮助父亲酿酒,在作坊里提水、搬缸什么都干,同时还养了匹黑马。 一天,黑塔做完了活计,给缸内酒槽加了几桶水,兴致勃勃的搬起酒坛子一口气喝了好几斤米酒,
米酒后劲不小,没多久,黑塔就醉醺醺的回马房睡觉了。突然,耳边响起了一声震雷,黑塔就迷迷糊
糊睁开眼睛看见房内站着一位白发老翁,正笑眯眯的指着大缸对他说:“黑塔,你酿的调味琼浆,已经
二十一天了,今日酉时就可以品尝了。”黑塔正欲再问,谁知老翁已不见。和他大声喊:“仙翁,仙翁!
”自己便被惊醒,原来刚才是自己梦中所见,梦中所闻。 黑塔回想刚才梦中发生的事情,觉得十分奇怪,这大缸中装的不过是喂马用的酒糟再加了几桶水,
怎么会是调味的琼浆?黑塔将信将疑,其实正觉唇干舌燥,就喝了一碗。谁知一喝,只觉得满嘴香喷
喷,酸溜溜,甜滋滋,顿觉神清气爽,浑身舒坦。
  黑塔大步走进父亲房中,将刚才梦中所见、口中所尝一五一十的告诉了父亲。杜康听了也觉得神
气,便跟黑塔一起来到马房,一看大缸里的水是与往日不同,黝黑,透明。用手指蘸了蘸,送进口中
尝了尝,果然香酸微甜。
  杜康又细问了黑塔一遍,对老翁讲的“二十一”天、“酉时”琢磨许久,还边用手比画着,突然拽住黑
塔在地上用手指写了起来:“二十一日酉时,这加起来就是个‘醋’字,兴许着琼浆就是‘醋’吧!”
   治失眠:睡前饮一杯冷开水加一汤匙醋,便易入睡。
擦亮皮鞋:如要皮鞋擦得特别晶亮,可在鞋油中加一两滴醋,即可收到效果。
擦亮玻璃器皿:醋一大匙、氨水(即阿摩尼亚)两小匙、清水半盆混合起来,用来擦
拭玻璃器皿、家具,能擦得特别光亮。
烫平褶痕:衣服下摆太短,放长后,褶痕不易烫平,可用醋沿着褶痕一擦,便可烫平。
洗袜子:清洗袜子时加入少量的醋,不但能杀菌,并能除臭。
消肿:在患处微肿而未化脓前,以棉花沾醋擦拭可以消肿。
毛绒品现光泽:取一大盆清水,再滴进几滴醋,将洗净的毛绒品衣物放入漂洗,可使
毛绒品增加光泽
蛋皮剥壳:煮蛋前,先在水中加些醋,煮好后便容易剥壳。
治头痛、头晕:以浸过醋之热毛巾覆于额头,可治头痛、头晕。 消肿:在患处微肿而未化脓前,以棉花沾醋擦拭可以消肿。
烧醋开水熏屋子预防流感等上呼吸道疾病。
洗澡时,可在水中放点醋浸浴,浴后会使肌肉放松,疲劳消除,皮肤光滑。
醋的妙用1938年3月14日,比利时哈塞尔特城的气温骤降到了零
下25℃,横跨阿尔伯特运河的大钢桥突然发出惊天动地
的金属断裂声,钢桥拦腰折断,坠入河中?
两年后,这条运河上的另一座大桥也在严寒季节奇怪地
断裂,坠入河中?
1951年1月31日,加拿大的魁北克桥在零下
35℃的天气中毁掉?100年前,被誉为“永不沉没”的英国皇家“泰坦
尼克号”远洋客轮,处女航第四天,就在大西洋
中不幸撞上冰山后断裂沉没
1954年的寒冬腊月,一艘3、2万吨的英国油轮
“世界协和号”在海面上航行时,油轮中部突然
出现了裂缝,接着发出一声巨响,油轮顿时一分
为二?突如其来的事故使人和油轮一起葬身于
大海之中?
罪魁祸首!低温下的钢铁脆性 断裂是工程构件最危险的一种失效方式,尤其是脆性断裂,它是突然发生的破坏
,断裂前不会有明显的征兆,这往往会引起灾难性的突发事故?科学实验表明,一般金
属在超低温下都会变脆,韧性都会大减,在极低的温度下甚至像陶瓷那样经不起冲击
和震动?尤其是那些含磷过多的钢铁,遇冷时更容易变脆?而高碳钢在零下100℃时,
韧性几乎完全消失,它会像玻璃那样经受不住冲击? 为使钢铁在低温环境下不会因脆而断裂,在冶炼时都加入造渣剂氧化钙,以除
去钢铁中所含的硫和磷?芬兰科学家现已开发出“耐寒”钢材,它含硫和碳极少,可塑
性极高,用这种钢材制造的雪地汽车,在极地就成功地经受住了零下60℃的严寒考
验?
我国科学家现在也已研制出了在零下100℃环境里耐冲击?韧性强的钢材,用
这种钢材制造的机械和仪器,我国科学家也已经用到了对两极的科学考察和实验
室的低温实验中 。扫描隧道显微镜这种显微镜是基于量子力学的隧道效应,通过一个由压电陶瓷驱动的探针在物体表面作精确的二维扫描,其扫描精度达到几分之一毫微米(即纳米=10-9)。该探针尖端可以制成只有一个原子大小的粗细,并且位于距样品表面足够近的距离内,以使探针尖端与样品表面之处的电子支有些微重叠。这时若在探针与样品表面之间加一上定的偏压,就会有一种被称作为隧道电流的电子流流过探针。这种隧道电流对探针与物体表的间距十分灵敏,从而在探针扫描时通过感知这种隧道电流的变化就可以记录下物体表面的起伏情况。这些信息再经计算机重建后就可以计算机屏幕上获得反映物体表面形貌的直观图象。这就是扫描隧道显微镜的工作原理