資源簡介

(共16張PPT)
專題1 揭示物質結構的奧秘
物質結構研究的意義
1.認識物質結構研究對各種性能的新物質發現、設計與合成的重要意義
2.感受物質結構的研究對推動人類文明作出的巨大貢獻
阿伏加德羅
化學科學的發展離不開對物質結構的探索和研究。
一、促進了化學科學的發展
1811年，意大利科學家阿伏加德羅
在總結氣體參加化學反應時體積變化的基礎上，提出了分子的概念，認為氣體分子可以由幾個原子組成。
1860年，國際化學界
接受了50年前阿伏加德羅提出的分子假說，確立了“原子—分子論”
即不同元素代表不同原子，原子按一定方式結合成分子，分子組成物質，分子的結構直接決定分子的性質。
一、促進了化學科學的發展
門捷列夫
俄國化學家門捷列夫又把似乎互不相干的化學元素，按照相對原子質量的變化聯系起來，發現了自然界的重要規律——元素周期律，從而把化學元素及其相關知識納入一個自然序列變化的規律之中，有助于從理論上指導化學元素的發現和應用。
到20世紀40年代，人們已經發現了自然界中存在92種化學元素。與此同時，人們又開始用粒子高能加速器來人工制造化學元素。
19世紀中葉，對有機化合物的認識也取得了重大進展。碳原子的四價、有機物中碳原子成鍵的立體結構、有機化合物分子中價鍵的飽和性等相繼被發現，有機合成在一定程度上已可以做到“按圖索驥”，而用不著單憑經驗摸索了。這些進展為有機立體化學的發展奠定了基礎，對有機化學的進一步發展意義重大。
從1900年至今，通過化學合成和分離手段得到的新物質的數量急劇增加。合成或從自然界分離出更多的新物質，能更好地滿足人類的生活和社會可持續發展的需要。
2003年達到4 500萬種，2015年突破1億，到2018年高達1.4億種。
研究物質結構，能夠為設計與合成新物質提供理論基礎，也可以幫助我們預測物質的性能。
二、物質結構的探索無止境
探尋人類和其他生物生命運動的化學機理，
是21世紀化學科學亟待解決的重大課題之一。
20世紀經典生物學的最大突破是在分子水平上探索生命現象的本質，這一過程也離不開對物質結構的研究。
到2017年，在已頒發的106次諾貝爾化學獎中，獲獎最多的屬于生物化學領域，高達50次。這些工作絕大多數與物質結構鑒定有關。
2009-2017諾貝爾化學獎分布統計
研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機理
有助于進行手性生物分子和手性藥物的開發，特別是人類亟待解決的抗癌藥物的設計、制備和篩選，以及合成一大批高效、無毒副作用的藥物；
研究食草動物胃內的酶是如何把植物纖維分解為小分子
為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎；
合成具有生物活性和生理活性的分子
可幫助人類揭示生命的奧秘；
了解活體內信息分子的運動規律和生理調控的化學機理
創造“新陳代謝”的目標就能得以實現……
這些研究都需要物質結構理論與分析測試技術的支持。
如何確定化學反應的途徑？
物質轉化中
與化學鍵
相關的問題
兩個或多個分子之間能否發生化學反應？
能否生成預期的分子？
需要什么催化劑才能在溫和條件下進行反應？
如何在理論指導下控制化學反應？
如何預測化學反應的速率？
量子化學是結構化學最重要的理論基礎，
結構化學是量子化學最直接的實驗基礎和推動力量。
物質結構研究對于保護生態環境、實現社會的可持續發展亦具有重大意義。
綠色合成方法的設計和實施，合成具有高活性和選擇性的催化劑，都依賴于對物質轉化規律、催化劑結構和催化機理的研究。環境的改善，將進一步提高人類的生活質量，促進社會的可持續發展。
化學創立了研究物質結構的理論、方法和實驗手段，初步揭示了物質的結構和性能之間的關系和規律，為設計具有各種特殊功能的新物質提供了有效的方法和手段。
C
1、化學與材料科學息息相關，從一定意義上講，材料是科學技術的先導，沒有新材料的發展，就不可能使新的科學技術成為生產力。下列有關材料的說法不正確的是(　　)
A. 材料是為人類社會所需要并能用于制造有用器物的物質
B. 人類使用和制造材料有悠久的歷史，制造出的第一種材料是陶
C. 由于空氣的劇烈摩擦，飛機尖端的溫度較高，故航天飛機的保護層可以采用鎂鋁合金
D. 高分子分離膜是具有傳統高分子材料的機械性能，又具有特殊分離功能的功能高分子材料制成的薄膜
2、Zewail創立的飛秒(1fs＝10－15 s)化學研究了極短時間內的反應歷程，巧妙地解決了如何確定反應起點問題。例如HI與CO2的反應過程片段為：
H＋OCO→HOCO HO＋CO。下列有關說法正確的是(　　)
A. 中間產物HOCO屬于有機化合物
B. 反應起點為HI離解為H和I自由基，終點為HO自由基與I自由基結合
C. HOCO經1 000 fs離解為HO自由基和CO，說明HI與CO2的反應速率極快
D. 飛秒化學展現的反應歷程不能為“化學反應實質是舊鍵斷裂和新鍵形成”提供有力證據
B
3、為了進一步提高合成氨的生產效益，科研中最有開發價值的是(　　)
A. 尋求H2的新來源
B. 研制耐高溫高壓的新材料合成塔
C. 研制低溫下活性較大的催化劑
D. 研制高溫下活性較大的催化劑
C

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