高等無機(jī)化學(xué)

高等無機(jī)化學(xué)碩士探討生學(xué)位課任課老師：楊文勝北京化工高校理學(xué)院2010年秋教學(xué)參考書《高等無機(jī)化學(xué)》陳慧蘭主編高等教化出版社,2005教學(xué)參考書《高等無機(jī)結(jié)構(gòu)化學(xué)》麥松威等主編北京高校出版社,2001《無機(jī)化學(xué)》申泮文主編化學(xué)工業(yè)出版社,2002教學(xué)參考書第1章緒論了解無機(jī)化學(xué)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀了解無機(jī)化學(xué)的前沿領(lǐng)域及趨勢(shì)了解本課程教學(xué)支配及具體要求目標(biāo)&要求一、無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興二、無機(jī)化學(xué)的現(xiàn)狀及趨勢(shì)三、現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)發(fā)展特點(diǎn)四、本課程內(nèi)容及具體要求第一節(jié)無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興人類出現(xiàn)～

無機(jī)化學(xué)：礦物和無機(jī)物唐代明代清代第一節(jié)無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興1828年：有機(jī)化學(xué)1828年武勒由氰酸銨制得尿素，動(dòng)搖了有機(jī)物只是生命體產(chǎn)物的觀點(diǎn)，有機(jī)化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。第一節(jié)無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興1887年：物理化學(xué)為探討能駕馭無機(jī)物和有機(jī)物的性質(zhì)和反應(yīng)的一般規(guī)律,產(chǎn)生了新的化學(xué)分支──物理化學(xué)。(物理化學(xué)通常是以1887年德國(guó)出版?物理化學(xué)學(xué)報(bào)?雜志為其標(biāo)記)第一節(jié)無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興1800～1900：無機(jī)化學(xué)的建立和發(fā)展的時(shí)期在這個(gè)時(shí)期無機(jī)化學(xué)家的貢獻(xiàn)是:發(fā)覺新元素合成已知元素的新化合物確立了原子量的氧單位門捷列夫提出了元素周期表維爾納提出了配位學(xué)說第一節(jié)無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興1900~二次世界大戰(zhàn)：無機(jī)化學(xué)蕭條時(shí)期突飛猛進(jìn)的有機(jī)化學(xué)相比,無機(jī)化學(xué)進(jìn)展緩慢。無重大的發(fā)覺和建樹,缺乏全局性的工作。當(dāng)時(shí)出版的無機(jī)化學(xué)教科書,幾乎都是無機(jī)化學(xué)的試驗(yàn)資料庫(kù),是純粹描述性的無機(jī)化學(xué)。在無機(jī)化學(xué)專業(yè)的教化和培育方面也很薄弱,只在高校一年級(jí)開設(shè)無機(jī)化學(xué),缺乏必要的循環(huán),也無再提高的機(jī)會(huì)。老師只能“存在、制備、性質(zhì)、用途”一模一樣，學(xué)生學(xué)起來枯燥乏味，認(rèn)為“無機(jī)化學(xué)”就是“無理化學(xué)”，多不感到愛好，因而有志于無機(jī)化學(xué)的人是寥寥無幾。第一節(jié)無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興二次世界大戰(zhàn)及以后~:無機(jī)化學(xué)復(fù)興時(shí)期美國(guó)曼哈頓工程(原子能支配)極大地催化了無機(jī)化學(xué)的發(fā)展，使無機(jī)化學(xué)進(jìn)入復(fù)興時(shí)期。原子反應(yīng)堆新型無機(jī)材料同位素工廠現(xiàn)代分析分別方法粒子加速器超鈾元素的合成無機(jī)化學(xué)理論：周期律理論、原子分子結(jié)構(gòu)理論配位化學(xué)理論、無機(jī)熱力學(xué)動(dòng)力學(xué)理論第一節(jié)無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興戰(zhàn)后和平常期，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展,無機(jī)化學(xué)不僅在原有的天地中快速發(fā)展,而且還不斷滲透到其他各種學(xué)科而產(chǎn)生了新的邊緣學(xué)科,如:有機(jī)金屬化合物化學(xué)無機(jī)固體化學(xué)物理無機(jī)化學(xué)生物無機(jī)化學(xué)和無機(jī)生物化學(xué)第一節(jié)無機(jī)化學(xué)的沿革與復(fù)興截止到2000年，CA中登錄的無機(jī)化學(xué)物質(zhì)條目近3000萬種，且以每年100萬種的速度不斷增加。美國(guó)無機(jī)化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)值為4000億美元。自戰(zhàn)后至今,無機(jī)化學(xué)已從停滯蕭條時(shí)期步入了一個(gè)“柳暗花明又一村”的黃金時(shí)期。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)無機(jī)化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)與材料科學(xué)和生命科學(xué)的交叉、融合是無機(jī)化學(xué)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。無機(jī)化學(xué)在合成和制備探討中，力求在發(fā)展新的合成方法及路途上下功夫；強(qiáng)調(diào)運(yùn)用分子設(shè)計(jì)和晶體工程思想，推動(dòng)新型化合物的合成及物質(zhì)聚集狀態(tài)的探討；重視無機(jī)功能材料的復(fù)合、組裝與雜化；加強(qiáng)功能性無機(jī)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系探討，開展介觀和微觀結(jié)構(gòu)的理論探討；無機(jī)化學(xué)與生命科學(xué)的交叉要進(jìn)一步深化探討的內(nèi)涵，突出無機(jī)物生物效應(yīng)的化學(xué)基礎(chǔ)探討；深化金屬生物大分子、無機(jī)仿生過程及分子以上層次生物無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)探討。－《國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)l

現(xiàn)代無機(jī)合成l

配位化學(xué)l有機(jī)金屬化學(xué)l

原子簇化學(xué)l

超分子化學(xué)l

生物無機(jī)化學(xué)l

稀土元素化學(xué)l

無機(jī)固體化學(xué)l

核化學(xué)和放射化學(xué)其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.1現(xiàn)代無機(jī)合成化學(xué)無機(jī)化合物種類甚多，合成方法差別極大，無機(jī)合成化學(xué)中未開拓的領(lǐng)域很多。發(fā)覺一種新合成方法或一種新型結(jié)構(gòu)，將就有一系列新的無機(jī)化合物出現(xiàn)。因此無機(jī)合成化學(xué)是無機(jī)化學(xué)的前沿?zé)狳c(diǎn)探討領(lǐng)域之一。當(dāng)前無機(jī)合成化學(xué)的探討重點(diǎn)是發(fā)展新合成反應(yīng)、新合成路途和方法、新制備技術(shù)及相關(guān)反應(yīng)機(jī)理的探討。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.2配位化學(xué)配位化合物種類浩大，約占無機(jī)化合物的75％以上，因此配位化學(xué)是無機(jī)化學(xué)探討中一個(gè)主要方向。配位化學(xué)從上世紀(jì)60年頭起與生命科學(xué)結(jié)合，成為生物無機(jī)化學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)。配位化學(xué)與材料科學(xué)也形成了最緊密的結(jié)合。協(xié)作物的良好催化作用在有機(jī)合成、高分子合成中發(fā)揮了極大作用；在功能材料（如光、電、磁、超導(dǎo)、信息存儲(chǔ)等）領(lǐng)域也呈現(xiàn)出廣袤的發(fā)展前景。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.3有機(jī)金屬化學(xué)有機(jī)金屬化學(xué)探討金屬與有機(jī)基團(tuán)干脆相鍵合的化合物，包括了為數(shù)眾多的一大類化合物，它是有機(jī)和無機(jī)化學(xué)相互滲透的邊緣領(lǐng)域，同時(shí)又是無機(jī)化學(xué)極其活躍的新興領(lǐng)域之一。有機(jī)金屬化合物在催化材料、非線性光學(xué)材料、半導(dǎo)體材料、液晶材料、抗腫瘤藥物等方面呈現(xiàn)了廣袤的應(yīng)用前景。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.4原子簇化學(xué)原子簇化合物的發(fā)覺漸漸形成了一門新興的化學(xué)分支學(xué)科——原子簇化學(xué)。原子簇化合物的基本類型有：硼烷及硼烷陰離子、金屬原子簇、富勒烯及其衍生物。20世紀(jì)70年頭后由于化學(xué)模擬生物固氮、金屬原子簇化合物的催化功能、生物金屬原子簇、超導(dǎo)及新型材料等方面的探討須要，促使（金屬）原子簇化學(xué)快速發(fā)展。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)配位化合物原子簇化合物有機(jī)金屬化合物其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.5超分子化學(xué)超分子化學(xué)：就是“超越分子概念的化學(xué)”，它是指兩個(gè)以上的分子以分子間作用力所形成的有序聚集體的化學(xué)。超分子化學(xué)是近年來在一些交叉學(xué)科中產(chǎn)生的邊緣學(xué)科，從分子化學(xué)到超分子化學(xué)標(biāo)記著化學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段。分子化學(xué)和超分子化學(xué)間及超分子化學(xué)與分子器件科學(xué)間的關(guān)系：“分子”和“超分子”的鍵合作用明顯不同。分子組裝和體現(xiàn)某種特定功能的分子器件和超分子器件是超分子化學(xué)的重要探討方向。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.5超分子化學(xué)其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.6生物無機(jī)化學(xué)生物無機(jī)化學(xué)是最近一二十年才快速發(fā)展起來的一門無機(jī)化學(xué)與生物化學(xué)之間的邊緣學(xué)科。生物無機(jī)化學(xué)探討的范圍很廣，一方面，它應(yīng)用無機(jī)化學(xué)（特殊是配位化學(xué)）的理論原理和試驗(yàn)方法探討生物體中無機(jī)金屬離子的形態(tài)和功能，闡明金屬離子和生物大分子形成的協(xié)作物的結(jié)構(gòu)與生物功能的關(guān)系；另一方面，又要探討如何應(yīng)用上述原理和規(guī)律為人類服務(wù)，特殊是為人類的健康服務(wù)。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.6生物無機(jī)化學(xué)探討金屬離子在生命體中的生理生化行為，是目前特別重要的探討領(lǐng)域。如：血紅素，細(xì)胞色素，葉綠素，維生素，鐵蛋白，鉬鐵蛋白，鋅蛋白，硒蛋白，鈣調(diào)蛋白及幾十種重要的金屬酶的結(jié)構(gòu)與存在形式，生理生化功能，毒副作用等。高自旋亞鐵脫氧低自旋正鐵氧合

Fe-N218pmFe-N201pm血紅蛋白血紅素其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.6生物無機(jī)化學(xué)應(yīng)用探討方面：抗癌藥物（順鉑），稀土放療，艾茲病（雜多酸），養(yǎng)分滋補(bǔ)品（各類補(bǔ)鈣、鐵、鋅、鍺、硒制劑）。生物無機(jī)化學(xué)是配位化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、養(yǎng)分化學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科相互滲透相互融合的產(chǎn)物。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.7稀土元素化學(xué)稀土是中國(guó)的豐產(chǎn)元素，世界稀土資源的80％在中國(guó)。稀土在光、電、磁、催化等方面具有獨(dú)特的功能。如:含稀土的分子篩在石油催化裂化中可使汽油產(chǎn)率大大提高；硫氧釔銪在電子轟擊下產(chǎn)生明麗的紅色熒光，可使彩電的亮度提高1倍；稀土永磁材料用于電機(jī)制造，可縮小體積，做到微型化和高效化；在高溫超導(dǎo)材料中也缺不了稀土元素。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.8無機(jī)固體化學(xué)無機(jī)固體化學(xué)是探討固體物質(zhì)(包括材料)的制備、組成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)。是一門涉及物理、化學(xué)、晶體學(xué)和多種技術(shù)學(xué)科的邊緣學(xué)科。無機(jī)固體材料是當(dāng)今社會(huì)的三大支柱－材料、能源、信息的基礎(chǔ)。無機(jī)固體化學(xué)與無機(jī)固體材料親密相關(guān)，是無機(jī)固體材料探討開發(fā)的理論基礎(chǔ)。其次節(jié)無機(jī)化學(xué)發(fā)呈現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.9核化學(xué)和放射化學(xué)20世紀(jì)上半葉，從發(fā)覺放射性元素、核裂變、人工放射性，到核反應(yīng)堆的建立，核爆炸的毀滅性破壞等，核化學(xué)和放射化學(xué)始終是特別活躍和開創(chuàng)性的前沿領(lǐng)域。到后半個(gè)世紀(jì)，放射性同位素和核技術(shù)在分析化學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面緊密結(jié)合，使其應(yīng)用和交叉探討蓬勃發(fā)展起來。第三節(jié)現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)發(fā)展特點(diǎn)l從宏觀到微觀l從定性描述到定量化方向發(fā)展l靜態(tài)與動(dòng)態(tài)（過程）相結(jié)合l既分化又綜合，出現(xiàn)很多邊緣學(xué)科第三節(jié)現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)發(fā)展特點(diǎn)3.1從宏觀到微觀20世紀(jì)的無機(jī)化學(xué)進(jìn)入到物質(zhì)內(nèi)部深層次的探討階段，也即進(jìn)入了微觀水平的探討階段。人們現(xiàn)在不只探討無機(jī)化合物的宏觀性質(zhì)，而且更重視物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的探討，即原子、分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊是原子、分子中電子的行為和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探討，從而建立了以現(xiàn)代化學(xué)鍵理論為基礎(chǔ)的化學(xué)結(jié)構(gòu)理論體系。第三節(jié)現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)發(fā)展特點(diǎn)3.1從宏觀到微觀與此要求相適應(yīng)，現(xiàn)代的很多新的探討方法，例如光譜學(xué)的、能譜學(xué)的、磁學(xué)的以及射線晶體學(xué)的方法也都是在分子水平上進(jìn)行探討工作的?，F(xiàn)代無機(jī)化學(xué)不再是“無理”化學(xué)，而是既有翔實(shí)的試驗(yàn)資料又有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)的完全的科學(xué)。第三節(jié)現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)發(fā)展特點(diǎn)3.2從定性描述到定量化方向發(fā)展現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)尤其是理論無機(jī)化學(xué)和結(jié)構(gòu)無機(jī)化學(xué)，已普遍應(yīng)用線性代數(shù)、群論、矢量分析、拓?fù)鋵W(xué)、數(shù)學(xué)物理等現(xiàn)代的數(shù)學(xué)理論和方法，并且應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，對(duì)很多反映結(jié)構(gòu)信息及物理化學(xué)性能的物理量進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。這種數(shù)學(xué)計(jì)算又與高靈敏度、高精確度和多功能的定量試驗(yàn)測(cè)定方法相結(jié)合，使對(duì)無機(jī)化合物性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的探討達(dá)到了精確定量的水平。第三節(jié)現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)發(fā)展特點(diǎn)3.3靜態(tài)與動(dòng)態(tài)（過程）相結(jié)合合成－結(jié)構(gòu)表征和測(cè)定的探討模式屬于靜態(tài)結(jié)構(gòu)探討模式，為人們留下一大批新的化學(xué)物質(zhì)的資料，是化學(xué)界的重要財(cái)寶。化學(xué)作為探討物質(zhì)化學(xué)變更的科學(xué)，也重視化學(xué)反應(yīng)過程的探討，但由于方法和思路的限制，化學(xué)反應(yīng)歷程的早期探討僅限于小分子參與的宏觀動(dòng)力學(xué)探討，且只能探討速率較慢的簡(jiǎn)潔反應(yīng)。停留技術(shù)及各種快速檢測(cè)和收集數(shù)據(jù)的手段才使人們有可能探討快速反應(yīng)過程。近年來把微觀概念引進(jìn)反應(yīng)過程探討的微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)有了重大突破。形成現(xiàn)代化學(xué)的一個(gè)熱點(diǎn)。第三節(jié)現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)發(fā)展特點(diǎn)3.4既分化又綜合，出現(xiàn)很多邊緣學(xué)科20世紀(jì)的無機(jī)化學(xué)一方面是加速分化，另一方面卻又是各分支學(xué)科之間的相互綜合、相互滲透，形成了很多新興的邊緣學(xué)科。如：無機(jī)化學(xué)＋有機(jī)化學(xué)＝有機(jī)金屬化合物化學(xué)生物化學(xué)＋無機(jī)化學(xué)（配位化學(xué)）＝生物無機(jī)化學(xué)固體物理＋無機(jī)化學(xué)＝無機(jī)固體化學(xué)無機(jī)化學(xué)＋高分子化學(xué)＝無機(jī)高分子化學(xué)現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)既有理論又有事實(shí),它把最新的量子力學(xué)成就作為自己闡述元素和化合物性質(zhì)的理論基礎(chǔ),也力圖用熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的學(xué)問去揭示無機(jī)反應(yīng)的方向和歷程。無機(jī)化學(xué)家不是單純地供應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果而是也在不遺余力地進(jìn)行理論探究。他們擅長(zhǎng)于試驗(yàn)合成，也勝任于對(duì)自己的試驗(yàn)發(fā)覺作出理論說明。無機(jī)化學(xué)涉獵的范圍很寬,周期表中的100多種元素以及除烴和烴衍生物以外的全部化合物都是無機(jī)化學(xué)的探討對(duì)象。因此無機(jī)化學(xué)的探討任務(wù)異樣繁重,但同時(shí)也說明:無機(jī)化學(xué)是一門豐富多彩具有無限發(fā)展前途的學(xué)科。小結(jié)第1章緒論第2章分子對(duì)稱性和群論基礎(chǔ)第3章配位化學(xué)第4章有機(jī)金屬化學(xué)第5章原子簇化學(xué)第6章超分子化學(xué)第7章生物無機(jī)化學(xué)第8章稀土元素化學(xué)第9章無機(jī)固體化學(xué)第四節(jié)本課程內(nèi)容及具體要求4.1課程主要內(nèi)容《高等無機(jī)化學(xué)》課程報(bào)告內(nèi)容：無機(jī)化學(xué)前沿領(lǐng)域探討進(jìn)展(參考2009年及以后相關(guān)領(lǐng)域Top文獻(xiàn)1~2篇)要求：準(zhǔn)備PPT，報(bào)告時(shí)間10分鐘以內(nèi)1~3人一組時(shí)間：每章內(nèi)容結(jié)束后第四節(jié)本課程內(nèi)容及具體要求4.2課程具體要求CHEMREVCHEMICALREVIEWSACCOUNTSCHEMRESACCOUNTSOFCHEMICALRESEARCHCHEMSOCREVCHEMICALSOCIETYREVIEWSANGEWCHEMINTEDITANGEWANDTECHEMIE-INTERNATIONALEDITIONCOORDINCHEMREVCOORDINATIONCHEMISTRYREVIEWSJAMCHEMSOCJOURNALOFTHEAMERICANCHEMICALSOCIETYPROGSOLIDSTATECHPROGRESSINSOLIDSTATECHEMISTRYCHEMCOMMUNCHEMICAL