当前课程知识点：大学化学 > 第一章 绪论 > 1.3 应该了解的化学 > Video
同学们好
下边我们一起来回顾
我们以前学习过的化学
和我们将要了解的化学
我们一起来分享
化学变化的特点
以及化学的学科特色
首先
我们来看一下
到底什么是化学
从不同的教科书
和不同的老师那里
我们可以领略到
大家对于化学的认识和感悟
但是万变不离其宗的是
所有人都会把化学的特点
总结到关于原子
分子层次上
研究组成、性质
结构与变化规律
这样一个科学的层次上
来理解化学
这也就是长期以来
人们形成的
对化学的本质的认识
但是
怎么样从更具体的例子上
来理解化学
与我们之间的关系
与社会发展之间的关系呢
首先化学可以帮我们分析
物质的组成和结构
以水分子为例
水分子结构当中
氢氧键之间
特殊的104.5°的夹角
造就了
水分子在紧密接触时
会形成水分子与水分子之间
177pm的氢键
这种氢键的形成
会把水和水分子之间的
距离拉开
因为氢氧键之间的距离
只有大约96个pm
而只有当水由液态
完全变成固态的时候
才会在每个水分子周围
形成四个氢键
使水分子彼此之间远离
所以只有理解了水分子的
这种特殊的结构
才能够理解
为什么水分子
它们在彼此靠近的时候
会形成氢键
由于氢键的形成
又会导致彼此之间远离
水的气、固、液三种状态
最大的区别
就是它们水分子之间的
相互距离
理解了氢键的形成
我们就很容易理解
为什么
由于这样的结构会成为
推动地球生命演化的关键
我们就很容易理解
为什么
水在结冰以后
由液态变为固态
反而会形成它的上浮
为什么
水在4°的时候
会达到最大的密度
因而当地球环境
无论处在什么样的
变化的条件下
只要水中的生命
能够承受4°的低温
在地球亿万年的进程当中
氢键这种特殊的结构
就会为水中的生命
提供无限的保障
所以
氢键的结构
可以是我们认识生命进程的
一个重要的出发点
化学还可以帮我们
提供探索新物质
合成技术的平台
20世纪初
德国化学家Haber
就在总结前人工作的基础上
利用常见的氢气和氮气
通过加温和加压的条件
实现了在工业条件下的
氨气的合成
我们知道
长期以来
农业生产当中的
重要肥料的来源
氮肥
主要依赖于
天然有机物的腐化
和化学的分解提供
不仅来源有限
而且会造成环境的二次污染
Haber的发明可以使人们
真正的用最简单的
原料的来源
来合成农业生产当中
最急需的氮肥
所以他的工作
被化学界推崇为
20世纪初
最重要的工业进展
Haber于1918年
获得了诺贝尔化学奖
在他的工作基础上
他的同事Bosch
进一步的用廉价的铁
代替了传统的贵金属
而实现了
工业化规模的
氨的生产
Bosch也因为
氨的工业化生产
规模的扩大
和成功的示范
被授予1931年的
化学诺贝尔奖
基于这样的
化学合成技术的发展
以及Haber和Bosch的
成功的例子
他们的同事Ertl
经过半个世纪的努力
终于弄清楚
氢气在催化剂表面的
化学吸附机理
弄懂了氮气的化学吸附
与氨的合成率之间的关系
理解了一氧化碳
在铂表面的氧化过程
所有这些成果
为人们进一步地理解
大规模氨合成过程当中的
化学反应机理
提供了重要的理论依据
Ertl在2007年
也就是在Haber和
他的同事Bosch
获得诺贝尔奖的几十年以后
终于在他2007年10月10日
生日的那一天
被告知
获得了当年的诺贝尔化学奖
化学为人们合成新物质
提供了重要的途径
而化学史上
在同一个物质的合成过程当中
人们前赴后继的
提供不断的新的技术
和新的尝试
从而冲击人类学术史上的
最高奖项
也就是三次被授予
诺贝尔化学奖的先例
是绝无仅有的
化学
也为我们揭示物质的性质
与变化的规律
提供了重要的实验依据
我们知道
在高温还有电场作用下
气体会由于发生电离
而产生相应的
带电的离子和电子
这时候
高温和处在电场当中的气体
所形成的混合状态
我们叫做等离子体
等离子体由于产生了电荷
和原子核的分离
因而会具有带电流体的特性
会受到电磁场的作用
自然界当中
等离子体是一种普遍存在的
自然现象
不仅有太阳风
还有我们常见的
地球的极光
利用这样的一个等离子体
人们不仅可以
完成高温下的焊接
和高温的金属的熔炼
而且
由于电子和带电的核
两者之间的温度的不同
人们可以利用
低温等离子体
实现大尺寸的平面显示
以及等离子增强的
金刚石的沉积
此外
化学还能帮助我们
研究物质结构
及其变化规律
我们都知道
具有特殊极性结构的
有机分子
当它处在
一定的温度范围内
呈现一种液体的状态
但是却具有
固体的各向异性
这种结构被称为液晶
液晶是特殊的
有机极性分子
处在不同温度状态下的
物理性质的表现
我们可以看到
处在这样一种
结构的条件下
它既有液相的流动性
又具有固相的各向异性
而当温度
超出一定的范围以后
它就会变成
理论上的真实的液相
这时候它的物理性质
就变成了各向同性
研究这样的规律
可以帮助我们
很好地理解
在不同的温度区间里边
利用液晶
在特殊温度范围内的
液态的各向异性
人们就可以成功地实现
在电场诱导下的
极性分子的
定向排列
从而影响
它的光学特性
比如说可见光
就可以在电场的诱导下
产生完全透过和截止的
两种完全不同的状态
利用这种特性
我们可以成功地
实现大尺寸的
液晶的平板显示
也可以实现
我们不同温度下
极性分子的
排列规律的变化
而用于温度的显示技术
研究物质的结构
与变化规律
是我们认识物质世界的
重要的窗口
从上述的例子当中
我们不难发现
化学不仅是
自然科学研究的基础
而且为工农业生产
以及国防和科学技术的发展
提供着直接的物质的来源
在我们生活的
衣食住行的各个层面
化学都在改变着
我们眼前的世界
某种程度上
我们可以说
自己就生活在
化学的世界里
什么是化学
我们可以说
化学是与我们的生活
我们的社会
紧密相连的
一门中心的科学
化学变化的实质
是质变的过程
它是旧的化学键的破坏
和新的化学键形成的
一个连续的过程
化学键的重组
是化学变化的
内在原因
同时
化学变化
还是一个定量的变化
在化学变化过程当中
涉及到
原子核外电子的重新组合
由于在组合过程当中
原子核外的电子的总数
没有改变
所以
在化学变化的前后
物质的总量是不变的
化学变化
符合质量守恒定律
这是我们化学变化
在中学当中
已经掌握的
一个基本的特征
在大学化学里边
我们要从另外一个角度
来研究化学变化
也就是能量的变化
由于各种化学键
它们的键能的不同
当化学键发生重组的时候
必然会伴随着
化学能量的变化
旧的体系与新的体系建立
体系与环境之间的
相互作用
都与能量交换直接相关
因此
化学变化它的实质
是能量的变化
能量的变化
影响着彼此之间的
计量比的变化
和结构的变化
化学学科
从它的历史起源
主要分为
四大基础的学科分支
20世纪初
随着有机化学的发展
大量高分子材料的涌现
一门新的化学分支
高分子化学
逐渐走进了
人们的视野
从学科分支的特点上来看
无机化学
主要以研究无机物的组成
性质、结构和反应
而有机化学呢
就是研究碳氢化合物
及其衍生物的来源
制备、结构和性质
物理化学
主要是研究
化学体系的性质和行为
建立化学体系当中
特殊的基础理论
分析化学
是帮我们
通过特殊的分析手段
定量和定性的来分析
物质的组成
结构与性质之间的关系
高分子化学
主要用于研究
高分子化合物的
合成、加工
性能与结构之间的
相互关系
近年来
随着化学与相关学科的交叉
日益频繁
一大批具有化学特色
和相关领域研究特征的
新型交叉学科
不断地涌现
这当中有我们熟悉的
材料化学
应用化学
以及纳米化学
和晶体化学等
这些学科
以它们充沛的活力
为我们带来了
许多在传统化学当中
不常见的
新的结果和新的技术
与此同时
许多带有强烈应用背景的
化学交叉学科
也在不断地孕育和发展中
相信未来的数十年中
化学将作为一门
极具生命力的
传统学科
焕发出它的又一个青春
有关这节课的内容
我们就介绍到这里
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
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-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
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-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
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-2.1 物质的聚集状态—液体
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-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
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-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
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-2.1 物质的聚集状态—等离子体
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-2.1 物质的聚集状态—液晶
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-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
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-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
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-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
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-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
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-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
