2023-2024学年上学期高中化学人教版课件：中学化学与现代化学前沿

中学化学与现代化学前沿 教 学 内 容 第一章 新奇化合物与新方法 第二章 新材料与化学 第三章生命科学与化学 第四章 环境科学与化学 化学发展的标志 时间分辨 飞秒级 10-15s 空间分辨 原子级 10-10m 检测限 分子级 10-23mol [10-22s-- 1018s (100亿年)] [10-18m-- 1026m(100亿光年)] 从定性到定量，从宏观到微观，从体相到表象，从静态到动态。 化学 物理学 信息科学 数学 天文学 地 学 生命科学 材料科学 环境科学 化学是自然科学中一门承上启下的中心科学 膜材料ETFE-----聚氟乙烯 [C2H2F2]n 化学是促进交叉学科兴起的中心学科 ( a)生物化学与化学生物学 生命过程中的基础物质——蛋白质、核酸、糖和一些激素分子等，通过20世纪的研究已相继确定了它们的结构，并通过化学和生物方法可以进行合成。但这些基础物质如何配合起来产生生命现象和生命活动，则需进一步研究。现今这方面的研究途径大体上是从化学出发，模拟生命过程，合成生物功能分子及其类似物，组装成模型生物功能结构等等。 化学学科发展的现状 化学是促进交叉学科兴起的中心学科 (b)材料化学 材料、能源和信息构成现代文明的三大支柱。材料科学的发展十分迅速，它是物理、化学、数学、生物、工程等一级学科交叉而产生的新的学科领域。材料化学处于核心地位，它具有十分鲜明的应用目的，是人类进行生产的最根本的物质基础，也是人类衣、住、行及日常生活用品的原料。 特别是许多纳米级材料在电、光、磁、力学以至生物学等方面的性质发生了突变，这种变异开拓了一门新兴的交叉学科——纳米化学。纳米材料已成为高新技术的重要研究领域，纳米科学技术将成为21世纪关键的高新技术之一，而合成与研究纳米材料是纳米化学的主要任务。 化学学科发展的现状 化学是促进交叉学科兴起的中心学科 (c)环境化学 环境化学是研究环境中物质相互作用的学科。包括研究天然物质、生物物质和合成化学物质在环境介质(大气、水体、土壤、生物)中的存在，化学特性、行为和效应，并在此基础上研究其控制的化学原理和方法。环境化学的研究任务包括分析检测环境介质中存在的有害物质，跟踪它们的来源以及在环境介质中的环境化学行为，了解有害物质对生物和人体产生不良影响的规律，因此又推动了环境分析化学、大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、元素化学循环、环境计算化学等三级学科的发展。 化学学科发展的现状 化学是一门社会需要的中心科学 化学 衣 食 住 行 能源 材料 医药 国防 环保 日用品 第一章 新奇化合物与新方法 1.1 新化合物 1989 年高考试题登录新化合物1000万种 1996~1999每年登录新化合物超过100万 1999年底登录的化合物总数为 2340万种 2001年3月：3013万种 2003年3月：4683万种 第一章 新奇化合物与新方法 在CAS登记的新物质呈指数增长 12,000 new substances are added each day . Date 08/7/2010 17:54:34 EST Count  54,036,591 organic and inorganic substances     61,973,647 sequences CAS RN  1229166-13-5 is the most recent CAS Registry Number http://www.cas.org/cgi-bin/cas/regreport.pl 1.2 新结构 1999年发现 O4 分子呈四边形结构 二氧化碳有了原子晶体   1.3 新方法 合成金刚石的新方法 20世纪50年代高温高压石墨转化为金刚石. 20世纪80年代微波炉中烃分解为金刚石. 20世纪90年代CCl4+Na得到金刚石微晶. 21世纪的期望——合成各种美丽色泽的宝石级金刚石。 微波加热特征 对流 Super heating 通常加热 微波加热 特　征　比　较 1.4 新物种 只含氮的第三个化学物种 第一个只含氮的化学物种是N2，发现于18世纪(1772年)。 第二个只含氮的化学物种是N3-,合成于19世纪(1890年)。 1999年合成了第三个只含氮的化学物种 N5+ 稀有气体化合物增添新成员 赫尔辛基大学 最近报道了HArF 的合成。 C&EN 2000 Aug 28 Nature 406,874(2000) 首例氩化合物 27K以下可稳定存在 这是该大学继合成一系列H