化学基础与分析技术

一、 化学基础与分析技术课程的内容和任务 （一）化学研究的内容与作用 人类在长期的生活和实践中，积累了许多有关物质的组成及其变化规律的知识，并在应用和科学实验中不断发展和完善，逐步形成 了现代自然科学——化学。 化学作为二十一世纪的中心科学，既是关于自然的科学，又是关于人的科学。与其它自然科学一样，化学也是把物质及其运动属性作为它的研究对象和内容，是在分子、原子或离子等层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门科学。化学变化是“质变”，同时化学变化中伴随着能量的变化，服从质量守恒和能量守恒定律。化学既涉及存在于自然界的物质，又涉及由化学家创造的新物质；它既研究自然界的变化，又研究由化学家发明创造的新变化。简言之，化学是研究物质变化的科学。（插入1-动画-化学是什么？） 化学作为人类认识和改造物质世界的主要方法和重要手段，是当代科学技术和人类物质文明迅猛发展的基础和动力，化学的成就是社会文明的重要标志。从开始用火的原始社会到使用各种人造物质的现代社会，人类都在享用化学成果。今天，化学已发展成为材料科学、生命科学、环境科学和能源科学的重要基础，向其他学科的渗透趋势日益明显，成为推进现代社会文明和科学技术进步的重要力量，并正在为解决人类面临的资源、能源、环境和粮食、健康等严峻问题中做出积极的贡献。 （二）化学的学科分类 在化学的发展过程中，按照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同，派生出不同层次的分类学科。20世纪20年代以前，化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分类。20世纪20年代之后，由于各学科的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多跨学科的新的研究领域。根据当今化学学科的发展以及与其他学科相互渗透的情况，化学可分为9大类共计77分支学科。 1.无机化学 无机化学是研究无机物质的组成、性质、结构和反应的科学，是化学中*古老的分支学科，也是化学的基础。无机化学的研究对象是无机物，包括所有元素的单质和非碳氢结构的化合物。研究内容主要包括元素化学、无机合成化学、无机固体化学、配位化学、生物无机化学、无机材料化学等。无机化学与其它学科结合而形成了很多新兴研究领域。无机化学的发展趋向主要是新型化合物的合成和应用以及新研究领域的开辟和建立。 2.有机化学 有机化学是研究有机物的来源、制备、结构、性质、应用以及有关理论的科学。有机物主要是指碳氢化合物及其衍生物，研究内容主要包括天然有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物力有机化学、生物有机化学、有机分析化学。有机化学在生命科学、材料科学和环境科学的发展中起着越来越重要的作用。有机化学中的分子识别、分子设计概念、自组装等正在渗透到各个领域；新型功能物质的发现、创造和利用，使有机化学在满足人类的需求方面做出了重要的贡献；选择性反应尤其是不对称合成，已成为有机合成研究的热点和前沿领域；绿色有机合成化学正成为未来化学的一个重要的内容，将为21世纪人类幸福生活做出独特的贡献。 3.分析化学 分析化学是研究物质化学组成和结构信息的测定方法及相关理论的一门科学。分析化学以化学基本理论和实验技术为基础，并吸收物理、生物、统计、电子计算机、自动化等方面?识以充实本身的内容，从而解决科学、技术所提出的各种分析问题。现代分析化学的发展正处于新的变革时期，生命科学、环境科学、新材料等科学发展的要求，生物学、信息科学、计算机技术的引入，使分析化学进入了一个新的境界。分析化学有极高的实用价值，对人类的物质文明做出了重要贡献，广泛的应用于地质普查、矿产勘探、冶金、化学工业、能源、农业、医药、临床化验、环境保护、商品检验等领域，是工农业生产和科学研究的“眼睛”。 4.物理化学 物理化学是从化学变化与物理变化的联系入手，研究物质及其反应，以寻求化学性质与物理性质间本质联系的普遍规律的科学。研究内容大致包括化学热力学（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）和结构化学（物质的微观结构与宏观性质间的关系）三个方面。随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在着难以准确划分的界限，从而不断地产生新的分支学科，例如物理有机化学、生物物理化学、化学物理等。 5.高分子化学 高分子化学是研究高分子化合物的结构、性能、合成方法、反应机理、应用等方面的一门新兴的综合性学科。主要包括天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用、高分子物理等。目前，许多高分子材料以其优越的性能广泛用于工农业生产、社会生活和科学研究中。 另外，化学学科在其发展过程中还与其它学科交叉结合形成多种新型和边缘学科，如化学工程学、应用化学、生物化学、食品化学、环境化学、农业化学、医学化学、材料化学等。