工程化學(xué)-概論課件

2.化學(xué)工業(yè)以化學(xué)過程為核心內(nèi)容和關(guān)鍵步驟的工業(yè)，通過化學(xué)過程實(shí)現(xiàn)全部或部分生產(chǎn)目的的工業(yè)。1.2化學(xué)及化學(xué)工業(yè)的作用化學(xué)與生活：衣-服裝；食-農(nóng)業(yè)、食品；住-建筑材料、裝飾、家庭陳設(shè)品；行：交通工具、燃料；日用品?；瘜W(xué)與國(guó)防：武器、動(dòng)力?；瘜W(xué)對(duì)健康和生命的貢獻(xiàn)：藥物化學(xué)?；瘜W(xué)與當(dāng)今世界四大熱點(diǎn)問題：環(huán)境保護(hù)；能源的開發(fā)和利用；新材料研制；生命科學(xué)。2.化學(xué)工業(yè)以化學(xué)過程為核心內(nèi)容和關(guān)鍵步驟11.化學(xué)與生活1)衣人造纖維：粘膠纖維、醋酸纖維和銅氨纖維(人造棉、人造絲、人造毛和富強(qiáng)纖維等都屬于人造纖維。合成纖維：以有機(jī)化合物為原料，利用化學(xué)合成的方法，經(jīng)過聚合反應(yīng)合成的高分子聚合物。錦綸(尼龍)-聚酰胺纖維，滌綸(的確良)-聚酯纖維，腈綸-聚丙烯脂纖維；維綸(維尼綸)-聚乙烯醇纖維；丙綸-聚丙烯纖維；氯綸-聚氯乙烯纖維。1.化學(xué)與生活1)衣人造纖維：粘膠纖維、醋酸23)日用化學(xué)品食物的本質(zhì)是化學(xué)物質(zhì)，主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括：蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化食物(糖)、維生素、無機(jī)鹽(礦物質(zhì))、纖維素等。2)食合成洗滌劑、肥皂、香精、香料、化妝品、牙膏、油墨、火柴、干電池、烷基苯、五鈉（三聚磷酸鈉）、骨膠、明膠、皮膠、甘油、硬脂酸、感光膠片、感光紙等。肥皂：含有8~22個(gè)碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的堿性鹽類(無機(jī)的或有機(jī)的)的總稱，是脂肪酸鹽：RCOOM。3)日用化學(xué)品食物的本質(zhì)是化學(xué)物質(zhì)，主要營(yíng)養(yǎng)32.化學(xué)與能源C、H、O、N、S、P

(C135H96O9NS)煤的熱值(發(fā)熱量，標(biāo)準(zhǔn)煤29.3MJ·kg-1，高質(zhì)煤>30MJ·kg-1)。1)煤①煤的成分②煤的潔凈利用技術(shù)水煤氣合成氣煤的液化燃料水煤漿燃料2.化學(xué)與能源C、H、O、N、S、P煤的熱值(發(fā)熱量，標(biāo)4a.水煤氣：C(s)+H2O(g)

=====CO(g)+H2(g)c.煤的液化燃料：以合成氣為原料，生產(chǎn)液體燃料。1200K缺氧b.合成氣：煤=====H2(40%)+CO(15%)+CH4(15%)+CO2(30%)

水蒸氣O2將H2和CO進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，制取合成天然氣。

CO(g)+3H2(g)=CH4+H2O(l)(合成天然氣)合成氣油：nCO+(2n+1)H2==============CnH2n+2+nH2O活性Fe-Co170~200℃,1~2MPa合成甲醇：CO+

2H2O==============CH3OHCu300℃,20~30MPad.水煤漿燃料：70%煤粉+30%水+少量添加劑，可代替油使用。(合成氣)a.水煤氣：C(s)+H2O(g)=====CO(g52)石油和天然氣4)干凈、無毒、無污染的二次能源-氫石油以汽油(辛烷)為代表：C8H18(l)+25/2O2=8CO2(g)+H2O(l)天然氣以甲烷為代表：CH4(g)+2O2=CO2(g)+2H2O(l)3)城市煤氣和液化氣城市煤氣：煤的合成氣和煉焦氣，主要成分為

H2(50%)+CO(15%)+CH4(15%)。液化氣：來自油田氣或煉廠氣，主要成分為高壓液化后的

C3H8+C4H10。需解決的三個(gè)問題：氫的制取、儲(chǔ)存、利用。2)石油和天然氣4)干凈、無毒、無污染的二次能源-氫石油以汽6生命科學(xué)：1953年英國(guó)《自然》雜志

發(fā)表了英國(guó)克里克和美國(guó)沃特森的DNA雙

螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型，通過X-射線結(jié)構(gòu)分

析確定了生命物質(zhì)-核酸的空間結(jié)構(gòu)。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的解析奠定了當(dāng)今

分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。二人因此獲得1962年

諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。sugarphosphatebackbonebaseshydrogenbondsbetweenbases4.化學(xué)與環(huán)境保護(hù)大氣污染：氣候變暖、煙霧污染、酸雨、臭氧層損耗……水體污染與防治：……3.化學(xué)對(duì)健康和生命的貢獻(xiàn)(藥物化學(xué))固體廢棄物污染與防治：……生命科學(xué)：1953年英國(guó)《自然》雜志

發(fā)表了7

“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕”。由于各學(xué)科之間的相互滲透日益增強(qiáng)，化學(xué)已經(jīng)滲透到每個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域?？梢钥隙ǎF(xiàn)代工程技術(shù)上所面臨的課題需要的化學(xué)知識(shí)會(huì)越來越多。1.3學(xué)習(xí)化學(xué)的重要意義1.4化學(xué)物質(zhì)的分類與命名1.分類單質(zhì)化合物無機(jī)物有機(jī)物：烴、醇與酚、醛、酮、羧酸、胺、酯、……物質(zhì)2.命名：(略)“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都81.5化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1.古代化學(xué)(15世紀(jì)以前)1)實(shí)用和自然哲學(xué)時(shí)期(～公元前后)a.100萬年前，原始社會(huì)，火的利用；b.公元前3000年左右，奴隸社會(huì)，以實(shí)用化學(xué)工藝為特征。埃及：煉鐵、鞣制皮革、提取藥物香料、制造陶器；c.公元前2500-2000年，中國(guó)銅的冶煉技術(shù)，殷代青銅；d.公元前一世紀(jì)，中國(guó)發(fā)明了造紙術(shù)。e.關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)問題，最早見解是我國(guó)商末(約公元前1140年)出現(xiàn)在“易經(jīng)”中的“八卦”和“五行”學(xué)說。1.5化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1.古代化學(xué)(15世紀(jì)以前)1)實(shí)9商代青銅器(銅錫合金)Aristotle(384-322B.C.)Plato(427-347B.C.)Immortalphilosopherofantiquityf.公元前五世紀(jì)，Empedocles(安培多克爾)提出宇宙是由水、

火、氣、土“四原質(zhì)”構(gòu)成的。g.公元前400年德謨克利特：樸素原子論。商代青銅器(銅錫合金)Aristotle(384-3210封建社會(huì)，中國(guó)道家化學(xué)煉丹(Pb3O4、HgS)。

公元二世紀(jì)，東漢魏伯陽著有世界最早煉丹術(shù)文獻(xiàn)；公元四世紀(jì)，東晉葛洪著有煉丹術(shù)巨著，發(fā)現(xiàn)了反應(yīng)的可逆性(HgS←→Hg；Pb3O4←→Pb)及金屬的取代(Fe和Cu鹽)。這段時(shí)期，化學(xué)走入了歧途，但積累了更多的化學(xué)知識(shí)，提高了實(shí)驗(yàn)技術(shù)，制作了操作器皿。2)煉金術(shù)、煉丹術(shù)時(shí)期(公元前后～公元1500年)h.公元前四世紀(jì)，亞里斯多德(Aristotle)提出冷、熱、干、濕的

“四原性”學(xué)說。封建社會(huì)，中國(guó)道家化學(xué)煉丹(Pb3O4、Hg1116世紀(jì)初，歐洲資本主義的發(fā)展使化學(xué)走上正路：煉金術(shù)改革，化學(xué)方法制成藥劑(無機(jī)物)；明代李時(shí)珍《本草綱目》，列有中藥材、礦物1000多種并附有制備方法、性質(zhì)介紹；明代宋應(yīng)星著有《天工開物》(1639年)，總結(jié)了我國(guó)的工業(yè)技術(shù)。2.醫(yī)化學(xué)時(shí)期(公元1500～1700年)16世紀(jì)初，歐洲資本主義的發(fā)展使化學(xué)走上正路12英國(guó)的波義爾(Boyle)提出各種物質(zhì)的微粒都是由基本粒子的不同聚集體構(gòu)成的。對(duì)燃燒現(xiàn)象認(rèn)為火是由一種實(shí)在的、具有重量的火微粒構(gòu)成的。1700年，德國(guó)的施塔爾(Stahl)提出“燃素說”，清除了“四原性”學(xué)說。法國(guó)拉瓦錫(Lavoisier)燃燒的氧學(xué)說，近代化學(xué)由此萌芽。3.燃素說時(shí)期(公元1700～1774年)4.近代、現(xiàn)代化學(xué)(1774年后)英國(guó)的波義爾(Boyle)提出各種物質(zhì)的微粒13傳統(tǒng)的化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域包括：無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)。新測(cè)試手段和新的數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)促進(jìn)了傳統(tǒng)學(xué)科的不斷完善。1.6化學(xué)學(xué)科的分支及其形成無機(jī)化學(xué)分析化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)四大基礎(chǔ)化學(xué)傳統(tǒng)的化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域包括：無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物14無機(jī)化學(xué)：除去碳?xì)浠衔锖推浯蠖鄶?shù)衍生物外，無機(jī)化學(xué)是對(duì)所有元素和它們的化合物及反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論解釋的科學(xué)。最初的化學(xué)是無機(jī)化學(xué)。如：青銅、陶瓷、彩陶、點(diǎn)金術(shù)、煉丹術(shù)、黑火藥等；以門捷列夫、Meyer的元素周期律為標(biāo)志，標(biāo)志現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)形成。貝采里烏斯(分析化學(xué)之父)分析天平的使用和定量分析的建立是分析化學(xué)形成的標(biāo)志。

J?nsJakobBerzelius：原子量的測(cè)定；電荷的概念(二元論)；化學(xué)符號(hào)和化學(xué)方程式的創(chuàng)始人。無機(jī)化學(xué)：除去碳?xì)浠衔锖推浯蠖鄶?shù)衍生物外，15

分析化學(xué)：含量的測(cè)定、成分的分析、結(jié)構(gòu)的表征，是分析化學(xué)的三大領(lǐng)域。分析天平的使用---定量概念的建立---高新儀器的發(fā)明和使用為分析化學(xué)的發(fā)展起到了重要的作用。貝采里烏斯測(cè)定原子量使用的天平J?nsJakobBerzelius分析化學(xué)：含量的測(cè)定、成分的16

十九世紀(jì)初，李比希(Liebig)分析了大量的有機(jī)化合物；1824年，德國(guó)化學(xué)家維勒(W?hler)成功合成了尿素；1834年，法國(guó)杜馬Dumas，系統(tǒng)定量地研究了鹵化反應(yīng)，提出了“取代學(xué)說”；1842年，日拉爾提出了有機(jī)化合物同系列的概念；弗蘭克的原子價(jià)學(xué)說；凱庫(kù)勒的原子鏈學(xué)說，1865年，提出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)學(xué)說。有機(jī)立體化學(xué)的興起，有機(jī)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展；十九世紀(jì)后半期，有機(jī)化學(xué)飛速發(fā)展。有機(jī)化學(xué)：研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)。十九世紀(jì)初，李比希(Liebig)分17JustusvonLiebigFriedrichA.KekuléFriedlichW?hler物理化學(xué)：從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，探求化學(xué)變化規(guī)律的科學(xué)。物理化學(xué)創(chuàng)立和發(fā)展：1)氣體理論和溶液理論的建立；2)熱化學(xué)與化學(xué)熱力學(xué)的發(fā)展；3)電化學(xué)的建立和發(fā)展；4)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展；5)結(jié)構(gòu)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展。JustusvonLiebigFriedrichA.18SvanteAugustArrhenius電離學(xué)說J.WillardGibbs化學(xué)熱力學(xué)高分子化學(xué)：研究高分子化合物的結(jié)構(gòu)、性能與反應(yīng)、合成方法、加工成型及應(yīng)用的化學(xué)。傳統(tǒng)化學(xué)與當(dāng)代高新科技領(lǐng)域的結(jié)合，形成了許多新分支學(xué)科：高分子化學(xué)、量子化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、材料化學(xué)、地球化學(xué)、計(jì)算化學(xué)等。SvanteAugustArrhenius電離學(xué)19ThelaboratoryapparatusdesignedbyFritzHaberandRobertLeRossignolforproducingammoniafromhydrogenandnitrogen。Thelaboratoryapp20