化学课程分析作业

《化学专业讲座》报告。

对所学到的化学课程的认识。

无机化学。无机化学，是研究元素、单质和无机化合物的**、制备、结构、性质、变化和应用的一门化学分支。对于矿物资源的综合利用，近代技术中无机原材料及功能材料的生产和研究等都具有重大的意义。

当前无机化学正处在蓬勃发展的新时期，许多边缘领域迅速崛起，研究范围不断扩大。已形成无机合成、丰产元素化学、配位化学、有机金属化学、无机固体化学、生物无机化学和同位素化学等领域。无机化学是大学化学化工相关专业的必修课程。

无机化学在成立之初，其知识内容已有四类，即事实、概念、定律和学说。

用感官直接观察事物所得的材料，称为事实；对于事物的具体特征加以分析、比较、综合和概括得到概念，如元素、化合物、化合、化分、氧化、还原、原子等皆是无机化学最初明确的概念；组合相应的概念以概括相同的事实则成定律，例如，不同元素化合成各种各样的化合物，总结它们的定量关系得出质量守恒、定比、倍比等定律；建立新概念以说明有关的定律，该新概念又经实验证明为正确的，即成学说。例如，原子学说可以说明当时已成立的有关元素化合重量关系的各定律。

化学知识的这种派生关系表明它们之间的内在联系。定律综合事实，学说解释并贯串定律，从而把整个化学内容组织成为一个有系统的科学知识。人们认为近代化学是在道尔顿创立原子学说之后建立起来的，因为该学说把当时的化学内容进行了科学系统化。

系统的化学知识是按照科学方法进行研究的。科学方法主要分为三步：

搜集事实搜集的方法有观察和实验。实验是控制条件下的观察。化学研究特别重视实验，因为自然界的化学变化现象都很复杂，直接观察不易得到事物的本质。

例如，铁生锈是常见的化学变化，若不控制发生作用的条件，如水气、氧、二氧化碳、空气中的杂质和温度等就不易了解所起的反应和所形成的产物。

无论观察或实验，所搜集的事实必须切实准确。化学实验中的各种操作，如沉淀、过滤、灼烧、称重、蒸馏、滴定、结晶、萃取等等，都是在控制条件下获得正确可靠事实知识的实验手段。正确知识的获得，既要靠熟练的技术，也要靠精密的仪器，近代化学是由天平的应用开始的。

通过对每一现象的测量，并用数字表示，才算对此现象有了确切知识。

建立定律古代化学工艺和金丹术积累的化学知识虽然很多，但不能称为科学。要知识成为科学，必须将搜集到的大量事实加以分析比较，去粗取精，由此及彼地将类似的事实归纳成为定律。例如普鲁斯特注意化合物的成分，他分析了大量的、采自世界各地的、天然的和人工合成的多种化合物，经过八年的努力后发现每一种化合物的组成都是完全相同的，于是归纳这类事实，提出定比定律。

创立学说化学定律虽比事实为少，但为数仍多，而且各自分立，互不相关。化学家要求理解各定律的意义及其相互关系。道尔顿由表及里地提出物质由原子构成的概念，创立原子学说，解释了关于元素化合和化合物变化的重量关系的各个定律，并使之连贯起来，从而将化学知识按其形成的层次组织成为一门系统的科学。

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。无机化学与其他学科结合而形成的新兴研究领域很多，例如生物无机化学就是无机化学与生物化学结合的边缘学科。

现代物理实验方法如：x射线、中子衍射、电子衍射、磁共振、光谱、质谱、色谱等方法的应用，使无机物的研究由宏观深入到微观，从而将元素及其化合物的性质和反应同结构联系起来，形成现代无机化学。现代无机化学就是应用现代物理技术及物质微观结构的观点来研究和阐述化学元素及其所有无机化合物的组成、性能、结构和反应的科学。

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。

有机化学。有机化学又称为碳化合物的化学，是研究有机化合物的结构、性质、制备的学科，是化学中极重要的一个分支。含碳化合物被称为有机化合物是因为以往的化学家们认为含碳物质一定要由生物（有机体）才能制造；然而在2023年的时候，德国化学家弗里德里希·维勒，在实验室中成功合成尿素（一种生物分子），自此以后有机化学便脱离传统所定义的范围，扩大为含碳物质的化学。

有机化合物和无机化合物之间没有绝对的分界。有机化学之所以成为化学中的一个独立学科，是因为有机化合物确有其内在的联系和特性。位于周期表当中的碳元素，一般是通过与别的元素的原子共用外层电子而达到稳定的电子构型的（即形成共价键）。

这种共价键的结合方式决定了有机化合物的特性。大多数有机化合物由碳、氢、氮、氧几种元素构成，少数还含有卤素和硫、磷、氮等元素。因而大多数有机化合物具有熔点较低、可以燃烧、易溶于有机溶剂等性质，这与无机化合物的性质有很大不同。

在含多个碳原子的有机化合物分子中，碳原子互相结合形成分子的骨架，别的元素的原子就连接在该骨架上。在元素周期表中，没有一种别的元素能像碳那样以多种方式彼此牢固地结合。由碳原子形成的分子骨架有多种形式，有直链、支链、环状等。

在有机化学发展的初期，有机化学工业的主要原料是动、植物体，有机化学主要研究从动、植物体中分离有机化合物。 19世纪中到20世纪初，有机化学工业逐渐变为以煤焦油为主要原料。合成染料的发现，使染料、制药工业蓬勃发展，推动了对芳香族化合物和杂环化合物的研究。

30年代以后，以乙炔为原料的有机合成兴起。40年代前后，有机化学工业的原料又逐渐转变为以石油和天然气为主，发展了合成橡胶、合成塑料和合成纤维工业。由于石油资源将日趋枯竭，以煤为原料的有机化学工业必将重新发展。

当然，天然的动、植物和微生物体仍是重要的研究对象。

有机化学研究手段的发展经历了从手工操作到自动化、计算机化，从常量到超微量的过程。

20世纪40年代前，用传统的蒸馏、结晶、升华等方法来纯化产品，用化学降解和衍生物制备的方法测定结构。后来，各种色谱法、电泳技术的应用，特别是高压液相色谱的应用改变了分离技术的面貌。各种光谱、能谱技术的使用，使有机化学家能够研究分子内部的运动，使结构测定手段发生了革命性的变化。

电子计算机的引入，使有机化合物的分离、分析方法向自动化、超微量化方向又前进了一大步。带傅里叶变换技术的核磁共振谱和红外光谱又为反应动力学、反应机理的研究提供了新的手段。这些仪器和x射线结构分析、电子衍射光谱分析，已能测定微克级样品的化学结构。

用电子计算机设计合成路线的研究也已取得某些进展。

未来有机化学的发展首先是研究能源和资源的开发利用问题。迄今我们使用的大部分能源和资源，如煤、天然气、石油、动植物和微生物，都是太阳能的化学贮存形式。今后一些学科的重要课题是更直接、更有效地利用太阳能。

对光合作用做更深入的研究和有效的利用，是植物生理学、生物化学和有机化学的共同课题。有机化学可以用光化学反应生成高能有机化合物，加以贮存；必要时则利用其逆反应，释放出能量。另一个开发资源的目标是在有机金属化合物的作用下固定二氧化碳，以产生无穷尽的有机化合物。

这几方面的研究均已取得一些初步结果。其次是研究和开发新型有机催化剂，使它们能够模拟酶的高速高效和温和的反应方式。这方面的研究已经开始，今后会有更大的发展。

20世纪60年代末，开始了有机合成的计算机辅助设计研究。今后有机合成路线的设计、有机化合物结构的测定等必将更趋系统化、逻辑化。

有机化学主要是介绍化学物质的科学（高中化学学习当中也会涉及部分有机化学的课程)。目前有机化学物质的分类主要是按照其决定性作用，能代表化学物质的基团也就是官能团的不同来进行分类的。可分为：

烷烃，烯烃，炔烃，芳香烃（以上为烃类）；卤代烃，醇，酚，醚，醛，酮，羧酸，羧酸衍生物，胺类，硝基化合物，腈类，含硫有机化合物（如硫醇，硫醚，硫酚，磺酸，砜与亚砜等），含磷有机化合物等元素有机化合物，杂环化合物等（以上为烃衍生物）。

具体主要是介绍这些化学物质的系统命名，化学反应，反应机理，制备方法。其中化学反应基本上为基团的取代，能否进行一个反应，取决于热力学和动力学两个方面的因素。而制备方法主要是通过无机物，石油提取物，以及容易制备或成本低的物质制得难以得到的物质。

反应机理也为基团之间的进攻和离去倾向之间的竞争。

分析化学。分析化学的主要任务是鉴定物质的化学组成（元素、离子、官能团、或化合物）、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等。分析化学的任务 (1)确定物质的化学组成——定性分析 (2)测量试样中各组份的相对含量——定量分析 (3)表征物质的化学结构、形态、能态——结构分析、形态分析、能态分析 (4)表征组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征——动态分析

研究内容。分析化学主要任务是研究下列问题：①物质中有哪些元素和（或）基团（定性分析）；②每种成分的数量或物质纯度如何（定量分析）；③物质中原子彼此如何联结而成分子和在空间如何排列（结构和立体分析）。

研究对象从单质到复杂的混合物和大分子化合物，从无机物到有机物，从低分子量到高分子量（如10原子质量单位）。样品可以是气态、液态和固态。称样重量可由 100克以上以至毫克以下。

2023年e.威森伯格提出的残渣测定，只取10微克样品，便属于超微量分析。所用仪器从试管直到高级仪器（附自动化设备并用电子计算机程序控制、记录和储存）。

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、自动化等方面的知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。

分析化学这一名称虽创自r.玻意耳，但其实践应与化学工艺同样古老。不能想象古代冶炼、酿造等工艺的高度发展，没有简单的鉴定、分析、制作过程的控制等手段。

随后在东、西方兴起的炼丹术、炼金术可视为分析化学的前驱。古代的分析化学公元前2023年，埃及人已知称量的技术。最早出现的分析用仪器当推等臂天平，它记载在《莎草纸卷》（公元前1300）上。

巴比伦的祭司所保管的石制标准砝码（约公元前2600）尚存于世。不过等臂天平用于分析，当在中世纪用于烤钵试金法（火试金法之一）中。古代认识的元素，非金属有碳和硫，金属中有铜、银、金、铁、铅、锡和汞。

公元前 4世纪已知使用试金石以鉴定金的成色。公元前3世纪，阿基米德在解决叙拉古王喜朗二世的金冕的纯度问题时，即利用了金、银密度之差。这是无伤损分析之先驱。

公元60年左右，老普林尼将五倍子浸液涂在莎草纸上，用以检出硫酸铜的掺杂物铁(ⅲ)这是最早使用的有机试剂，也是最早的试纸。迟至2023年，埃勒尔·冯·布罗克豪森用同一方法检出血渣（经灰化）中的含铁量。

分析化学是研究物质组成的科学，它包括化学分析、仪器分析两部分。

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