确定物质的结构 - 北京大学化学与分子工程学院.ppt

魅力化学绪论 主讲教师：黄建滨教授（jbhuang@） 助教：阎云副教授(yunyan@ ) 高雪冬(gaoxuedong@) 提纲 化学的分支与层次 化学如何改变了我们的生活 关于本课程 化学的分支 无机化学 有机化学 物理化学 分析化学 高分子化学 理论与计算化学 化学生物学 放射与辐射化学 …… 传统的学科分支 无机化学 研究元素、单质、无机化合物和配位化合物的来源、制备、结构、性质、变化和应用的一门化学分支。 “元素周期表中除烃和烃的衍生物以外的所有化合物的结构、性质、反应和应用的科学。” “无机化学家感兴趣的化学”。（Huheey) 例如：杂化材料, 纳米化学，稀土化学 有机金属化学 (organometallic chemistry) 金属有机化学 (metallorganic chemistry) 在中国：属有机化学研究领域；在欧美：属无机化学 有机化学 碳化合物的化学。是研究有机化合物结构、性质、制备的学科 。 “萌芽”有机化学时期（19世纪-1858年）： 弗里德里希·维勒成功合成尿素（1828年）； 巴斯德分离得到不同旋光性的酒石酸分子（1848年） “经典”有机化学时期（1858年-1916年）： 凯库勒和库珀提出价键理论（1858年）；勒贝尔与范特霍夫分别提出了旋光异构体的概念（1874年）；自由基的发现 （1900年） “现代”有机化学时期（1916年-现在）： 路易斯提出价键的电子理论（1916年）； 分子轨道理论(1927年)； 休克尔规则（1931年）；分子轨道对称守恒原理 （1965年）； 前线轨道理论（1971年） 20世纪是有机合成化学大发展的世纪，随着有机合成理论的完善，所合成的化合物结构也越来越复杂。 21世纪有机化学合成的发展方向？ 19世纪 30年代：尿素 40年代：乙酸 后半叶：多种染料 20世纪 30-40年代：一些维生素， DDT等农药 40-50年代：青霉素 60年代： 胰岛素 70-80年代：前列腺素，维生素B12， 核酸 11.14 杨震教授 天然产物启示录 天然产物由大自然千百万年孕育演化而成，给力地帮助科学家寻找到调节生命过程的探针。药物研发的历史彰写着天然产物提供的许许多多研究素材和珍贵的启示。 10.10 施章杰教授 从头合成：新一代物质转化途径合成化学的发展方向是什么？如何才能实现合成化学的革命？ 物理化学 从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，找出物质变化基本规律的科学。研究支配化学体系性质行为的基本物理原理（levine）。 化学热力学：化学反应的方向和限度 化学动力学：化学反应的速率和机理问题 结构化学：物质的性质与其结构之间的关系 电化学：与电子转移相关的问题 胶体与界面化学：介观尺度粒子的化学以及 与介质界面相关的问题 催化化学：研究催化过程的相关化学原理 物理化学一词的来源： 18世纪中叶 俄国科学家罗蒙诺索夫（1711-1765）最早应用 1887年 Ostwald(德)、Van’t Hoff (荷)合办的德文杂志《物理化学杂志》普遍采用 9.19 黄建滨教授 大师的顿悟与文明的发展 胶体与界面化学漫谈 9.26 黄建滨教授 认识决定突破，努力保证成功 聚集体化学中研究的感悟与实例 分析化学 鉴定物质的化学组成，测定物质的有关组分的含量、确定物质的结构（化学结构、晶体结构、空间分布）和存在形态（价态、配位态、结晶态）及其与物质性质之间的关系。 化学分析：包括滴定分析和称量分析，它是根据物质的化学 性质来测定物质的组成及相对含量。 仪器分析：根据物质的物理或物理化学性质来定物质的组成 及相对含量。 波谱分析（核磁共振、质谱、紫外-可见光谱、红外光谱） 色谱分析（气相色谱、液相色谱）、 能谱分析（X射线、光电子能谱、俄歇电子能谱）等。 10.24 张新祥教授 五光十色看世界 --光谱分析法的发展与应用 波谱分析方法如何从原子到分子对物质及生命体系进行研究 高分子化学 通过化学合成或改性制备具有一定结构的聚合物。主要研究聚合反应和高分子化学反应的原理，过程及控制工艺条件。 高分子：许多原子以一定规律由共价键连接而组成的分子量很大（104-107 g/mol）的化合物。 1920年德国