学科前沿与化学的社会责任
17-O-0014
学科前沿与化学的社会责任
李 晖
北京理工大学理学院化学系，100081，北京
Email: lihui@https://www.360docs.net/doc/c38135653.html,
本届中国化学会学术年会的主题定为“创新型社会与化学的责任”，其意义重大。化学除了担负挖掘自然界的未知物、人工合成新物质等责任外，其社会责任应该赋予明确的定义。化学的社会责任可以简明地表达为：化学在人类社会进程中为人类文明的健康发展应做的积极贡献。当前的化学教育中，在提倡创新能力培养的同时，其社会责任感的培养却没有提到相等的地位。
作者在研究生的教学过程中深感科学技术的快速发展对教学内容产生了巨大的冲击，我们需要不断地更新学科知识才能跟上快速发展的时代步伐，常常感到应接不暇。在知识更新的压力下，如何将该学科的发展对社会的贡献以及社会的发展对该学科提出的要求等内容穿插其中？这是没一个化学教育者值得思考的问题。作者认为这一问题的巧妙解决不仅体现出化学的社会价值，而且还是培养研究生创新能力的生动教材。经过多年的教学与科研的实践与体会，作者探索出一条有效的途径，即可以通过研究生的课程体系中“学科前沿”来实现这一理念。例如，“绿色化学”体现了化学承担的“可持续发展”的社会责任。近年来，“低碳社会”的理念则要求人们改变生活方式和生活态度，以应对全球日益恶化的环境问题，能源短缺等社会问题，这些问题在各个化学分支的科研领域中都属于前沿的学术问题。所以，在向研究生介绍学科前沿时，可以很自然地联系到当前社会普遍关注的问题。引导他们从这些社会问题中提炼出各自专业领域中的学术问题，并为解决这些问题而奋斗终身。作者感到这一教学改革，不仅提升了研究生的社会责任感，而且，增强了他们从事科学研究的动力，两者相辅相成，一箭双雕。
关键词：学科前沿；化学的社会责任；绿色化学；低碳社会
参考文献：
[1] Mike Lancaster,
Chemistry, 2002
[2] S. Kumar, “Low carbon society and renewable energy”, Conference on Sustainable
Development in the Context of Climate Change, 2009
Advanced Topics in Chemistry and Social Responsibility
Hui Li
Department of Chemistry, School of Science, Beijing Institute of Technology,
100081, Beijing
The social responsibility of graduate students of chemistry major can be improved through the introduction of the concepts such as “Green Chemistry” and “Low-carbon Society” in the courses, for example, “Advanced Topics in Inorganic Chemistry”, “Special Topics in Organic Chemistry”, “Current Topics in Physical Chemistry” and so on.
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(整理)化学未来的发展趋势.
白春礼：对化学未来的发展趋势的阐述以及对于广大化学工作 者的期望 发布时间：2011-06-07 【字 号：小中大】谈一下化学未来的发展，有四点趋势。化学将向更广度、更深层次的方向延伸；新工具的不断创造和应用促进化学创新发展；绿色化学将引起化学化工生产方式的变革；化学在解决战略性，全局性，前瞻性重大问题当中将继续发挥更大的作用。 化学向更广更深的层次延伸体现在几个方面，对原子，分子的认识将更为深入，多层次分子研究更为系统，创造新分子，新材料的基础上更加注重功能性。超分子是一个分子结构与宏观性能的关键纽带，是产生更高级结构的基础。如何设计超分子结构和材料，对复杂生命体系的理解和模拟及调控都是前沿的课题。这是化学向更深层次，更复杂拓展的延伸。 新工具的创造和应用会促进化学的发展，随着技术能力和仪器设备的不断进步，空前准确和灵敏的仪器不断被创造和应用，科学家不仅能在原子，分子甚至电子层次观察并研究微观世界的性质，而且能够对其物质结构和能量过程进行操控。1981年，人类实现了观察单个原子的愿望，实现了移动单个原子和单个分子，促进了化学的创新和发展。同步辐射及各种实验方法和技术的改进，使同步辐射光源在化学研究领域中发挥重要的作用，比如真空紫外辐射光可以在量的水平上观察化学共振态。原位气固反应X射线吸收精细结构谱实验新方法，各种应用促进了化学向更深层次的发展。 绿色化学将促进化学化工生产方式的变革，绿色化学不仅是对现有过程的改进和新过程的研究，未来化学的研究将更加注重绿色产品设计的理念。绿色化学将注重经济，高效，制备与人类生活相关的物质，绿色化学不仅是创造可持续的化学产品，也需要变废为宝，将今天的废弃物变为明天有用的资源，将引起化学化工的变革。美国在1995年设立了总统绿色化学挑战奖，07年通过了绿色化学研究和发展法案。日本在上世纪90年代旨在防止全球气候变暖，在21世纪重建绿色地球的新阳光计划开始实施，主要内容为能源和环境技术研究开发。97年德国提出为环境而研究的计划。化学家开发了大量的化学合成反应，制备人类息息相关的物质，超过80%的化学生产需要催化剂，70%以上的化学化工过程使用溶剂。我们现在考虑如果从合成方法学来讲，原子经济学，计算化学，绿色化学结合，合成方法学的角度上进行绿色化学的研究。80%化学品的生产需要催化剂，如何通过发展新型的高效催化剂高稳定性，并且在制造的过程中对环境是无害，使用的过程可以回收再利用，使催化剂不污染环境这也是一个非常重要的方面。70%以上的化学化工过程要使用溶剂，我们要采用绿色的溶剂，二氧化碳做溶剂，离子液体，聚乙二醇等等使之更加清洁和可持续。绿色化学还需要变废为宝，把引起气候变暖的二氧化碳转化利用，通过开发新的技术进行转化应用。前不久我们曾经在宝钢与新西兰研究一个新的技术，利用钢厂的尾气对二氧化碳进行转化研究。秸秆，树木，藻类转化为燃料，重要化学品核材料，木质素，纤维素为原料的新化学反应，粘土等天然无毒原料在材料科学中的应用，不仅是创造新一代的可持续的化学产品，还要考虑如何变废为宝，这是下一步发展的重要方面。 第四方面，化学在解决全局性，前瞻性，战略性的重大问题中会发挥重要的作用，社会的发展不断对化学发展提出新的需求，比如能源危机要求我们如何像光合作用那样高效的利用太阳能。前不久有仿造树叶的光合作用来高效利用太阳能。环境保护方面如何控制降解驱除污染，资源利用方面必须做到合理高效的利用资源，最大显著的利用资源，材料方面绿色化及智能化，可再生循环利用，社会安全方面防患于未然，比如易燃品，爆炸品的检查和防护，有很多的工作需要化学家发挥更大的作用。 刚才讲了环境，能源，资源利用等方面，在材料化学方面，要设计铸造分子，生命科学方面不仅是研究生命起源，调控机制，疾病发生机制和药物的作用机制，在脑科学和认知科学方面，如何在生物分子的水平上认识结构，化学都有十分重要的作用。
《普通化学》课程教学大纲
《普通化学》课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 普通化学、材料物理、必修、3学分 （二）课程简介、目标与任务； 课程简介：普通化学课程主要讲授化学原理，包括气体和液体的基本定律， 热化学和化学反应方向，化学平衡（包括水溶液中的离子平衡、氧化还原反 应等）及其在容量分析中的应用，化学反应速率，原子的电子结构，分子结 构和理论，晶体结构配位化学以及常见元素及化合物的基本性质和有机化学、 高分子化学、仪器分析等基础知识内容。此课程也是高等学校材料、化学、 化工、药学、轻工、纺织、环境、冶金地质等有关专业的第一门化学基础课， 因此它是培养上述各类专业技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成 部分，同时也为后继材料、化学及其它课程打下基础。 目标与任务：《普通化学》是一般工科学生大学阶段唯一的化学必修课，因此 本课程介绍学生所应具备的化学最基本的基础理论、基本知识、以及与化学 密切相关的社会热点、科技前沿发展、学科渗透交叉等方面的知识，使学生 具有较高的化学素质和知识水平，建立化学的思维方式，增加用化学方法解 决实际问题，尤其是材料领域研究问题的综合能力。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 先修课：高中化学；高中物理；高中数学 后续相关课程：材料科学基础；陶瓷材料；功能材料；物理化学；固体化学（四）教材与主要参考书。 教材：大连理工大学无机化学教研室编:《无机化学》，高等教育出版社，2006 参考书：1、张淑民著：《无机化学》，兰州大学出版社，1995 2、华彤文主编：《普通化学原理》,北京大学出版社，2013 3、浙江大学普通化学教研组编：《普通化学》，高等教育出版社， 2011 二、课程内容与安排 第一章绪论 第一节介绍化学的定义； 第二节化学变化的特征； 第三节化学的疆域；
化学学科发展前沿
当代无机化学发展前沿 【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述： 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科 学的基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面： （一）极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 （二）软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶 化, 即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究 领域中占有一席之地。 （三）缺陷与价态控制 缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化 材料性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此，可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。 （四）计算机辅助合成 计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础
有机化学课程教学大纲
《有机化学》课程教学大纲 课程名称：有机化学(Organic Chemistry) 课程代码：ZBB091003-04 适用专业：化学 课程性质：专业核心课程学时学分：96学时/ 6学分 先修要求：无机化学 大纲执笔人：黄国保大纲审核人：杨黄根 教材信息：李景宁主编《有机化学》北京高等教育出版社2011年4月（“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材）。 一、课程概述 《有机化学》课程是化学与食品科学学院重要的专业基础课，是理论与生产实际密切结合的应用性很强的学科课程，对人才培养有着非常重要的作用。它以有机化合物为研究对象，以理论的应用为重点，研究有机化学类化合物具有共同特点的化学反应的基本原理，具有理论性、应用性和综合性的特点，是化学（教育）专业开设的一门专业必修课。 《有机化学》课程主要讲授有机化合物的基础知识，使学生在具有无机化学等课程知识的基础上，学习有机化合物相关的基本原理，基本理论。《有机化学》涉及的知识面较广，综合性强，是化学专业本科知识结构中必不可少的组成部分，担负着由基础到专业的特殊使命。不仅培养学生的专业观点、提高学生实际动手能力，而且有助于
培养学生综合运用知识，全面分析问题和解决问题的实际能力，在开发学生智能及综合能力培养等方面具有重要作用和不可替代的地位。 二、课程目标及其与毕业要求的关系 （一）课程目标 通过对《有机化学》课程的学习，使学生获得从事化学教育、化工技术职业岗位必需的有机化学基本理论、基本知识，注重培养学生的基本技能，应用所学的知识分析和解决教学、化工生产中的实际问题，为学习专业课和毕业后从事化学教育、医药以及化工产品的生产、化验、管理等方面的工作打下坚实的基础。具体目标如下：（1）【基本知识和技能】 通过理论知识教学，掌握各类有机化合物的性质、立体异构、有机合成等有机化学基础理论和基本知识，在教学内容选择上本着基础知识以“必需、够用”为度，在教学方法上注重学生自主学习能力的培养，加强应用能力和创新意识培养为原则，构建合理的教学体系。淡化过深的反应机理，强化与实际的联系。 （2）【学科思想方法】 通过实验课程的教学，使学生把理论和实践结合起来。实验教学以基本技能为主，培养学生的创新思维、创新能力为目标的实践课程体系。以严谨的课堂训练为主，培养学生的基本技能。加强相关实验理论安全意识、环境保护意识的培养。 （3）【学科教学育人】
化学前沿综述
化学前沿综述报告 摘要：催化剂的概念以及在新能源和环境治理中的应用，如：煤燃烧、废水处理。关键字：催化剂煤燃烧废水处理 化学前沿综述课不是一门只是教授书本知识的课程。在这里我学到了很多新鲜、实际的知识，大大拓宽了知识面。从中了解了当前化学各学科大致的发展方向以及如何在实际中将所学到的化学专业知识应用起来。在“化学反应动力学前沿简介”报告中我了解到了固体表面特征、固体表面孔的类型、固体表面力与吸附的关系、以及吸附原理、吸附平衡及其表征方法。在“自组装与光子晶体”报告中我了解了光子晶体是将两种或两种以上介质材料排列成具有光波长量级的一维、二维或三维周期结构的人工晶体。由于光子晶体具有光子带隙,光子局域等特性, 所以它具有巨大的应用前景。在“过渡金属催化的碳氢键活化”报告中我了解了碳氢键活化反应都需要对底物进行卤化或金属化等预活化步骤,因此过渡金属催化的通过碳氢键活化直接构筑碳-碳键的方法就成为构筑碳-碳键的绿色经济的途径。在这门课中也是我对催化剂有了新的了解和认识，催化剂在实际应用是广泛的，如在新能源和环境治理中。 当前新能源问题和环境治理是社会关注的热点，而催化剂在这两个领域将是很有作为的。新能源领域：我国是能源消耗大国，而在我国能源消耗结构中，煤占有重要地位。所以合理有效开发利用煤是一个具有现实意义的课题。环境治理方面：我国和全球都面临着严重的环境问题，其中水污染尤为严重，治理也就尤为迫切。所以利用催化剂在治理水污染具有长远意义。下面就简述一下催化剂的概念和在工业实际中的应用。 催化剂会诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行反应。催化剂在工业上也称为触媒。化学催化剂的应用历史很长，特别在石油化工、精细化工、有机化工和生物化工中，可以说，催化技术已成为化学工业最关键的核心技术之一。据统计，到目前为止，人类所掌握的化学反应80%以上必须在催化剂存在下才能实现。在化学工业生产中，最常用的催化剂是无机酸和无机碱。催化剂对化学反应速率的影响非常大，有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。催化剂一般具有选择性，它仅能使某一反应或某
大学基础化学II课程教学大纲
大学基础化学II课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 大学基础化学II——有机化学；物理学院材料化学专业，主干基础课；4学分； （二）课程简介、目标与任务； 有机化学是化学学科的一个重要分支，是研究有机化合物的组成、结构、性质、相互转化、合成以及与此相关的理论问题的学科，是一门理论性和实践性并重的课程。有机化学课程是高等学校化学、材料、生物专业教学计划中一门必修的基础课程。 《有机化学（第二版）》共17章，按照以官能团分章的方式编排，每章最后都设置了相应的习题。教材内容精练，重点突出。在选材和举例方面，注重实用性和前沿性，许多实例都来自于科研。在内容设置上，在教授基础知识的同时，注重培养学生的思考和探究能力，几乎每个章节都设立了思考、引导和探究项目，可供学生讨论。还设置了拓展阅读部分，以拓展学生的知识面。《有机化学（第二版）》的另一特色是，引入理论计算，对每种官能团的代表化合物都拟合出形象的电子分布密度图，便于读者形象地理解化合物结构与反应性的关系。 课程任务： 要求学生通过理论学习和实验能够掌握并运用一些常见重要有机物的化学性质，掌握有机化学的基本理论、基本知识和基本技能，了解本学科范围内重大的科学技术新成就，培养学生具有分析和解决有机化学一般问题的初步能力，为学习后续课程和培养造就应用型人才打好一定基础。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 无机化学与化学原理。先修课程对学生在掌握学习有机化学结构理论和立体化学、反应动力学和化学平衡等化学理论方面具有重要的学习意义。可通过前期的基本了解
学习，为后续学习奠定良好的理论基础。 （四）教材与主要参考书。 教材：李艳梅等，有机化学（第二版），科学出版社，2014. 参考资料： 高坤、李瀛等，有机化学（第二版），科学出版社，2011. 李瀛等，有机化学质疑暨考研指导，兰州大学出版社，2011. 古练权等，有机化学，高等教育出版社，2008. 伍越寰等，有机化学，中国科学技术大学出版社，2010. 邢其毅等编著，基础有机化学(第三版)，高等教育出版社，2005. 二、课程内容与安排 第一章绪论 第一节有机化合物和有机化学 第二节有机化合物的特征 第三节共价键 第四节分子间相互作用力 第五节有机反应中的酸碱概念 第六节有机化合物的分类 第七节有机化合物构造式的写法 第八节有机化合物命名的基本原则 第九节有机化学的研究方法 第二章饱和烃：烷烃和环烷烃 第一节通式、同系列和同分异构
物理化学-化学前沿与进展资料
砷钼酸盐化学研究进展与展望 巩培军104753140807 物理化学 摘要：多金属氧酸盐以其丰富多彩的结构及其自身的优良分子特性，包括极性、氧化还原电位、表面电荷分布、形态及酸性，使其在很多领域，尤其是材料、催化、药物等方面具有潜在应用前景，因而受到人们的广泛关注。本文选择目前报道尚少的砷钼杂多化合物为研究重点。 Abstract: Polyoxometalates (POMs), a fascinating class of metal–oxygen cluster compounds with a unique structural variety and interesting physicochemical properties, have been found to be extremely versatile inorganic building blocks in view of their potential applications in catalysis, medicine, and materials. In this paper, the main work has been focused on the rare reported arsenomolybdates. Keywords: polyoxometalates; physicochemical properties; applications 1 多酸概述 多金属氧酸盐化学至今已有近二百年的历史，它是无机化学中的一个重要研究领域[1-3]。早期的多酸化学研究者认为无机含氧酸经缩合可形成缩合酸：同种类的含氧酸根离子缩合形成同多阴离子，其酸为同多酸；不同种类的含氧酸根离子缩合形成杂多酸阴离子，其酸为杂多酸[4]。现在文献中多用Polyoxometalates (多金属氧酸盐) 及Metal-oxygen clusters (金属氧簇)来代表多酸化合物。 从结构上多酸是由前过渡金属离子通过氧连接而形成的金属氧簇类化合物，它的基本的结构单元主要是八面体和四面体。多面体之间通过共角、共边或共面相互连接。根据多面体的连接方式不同，多金属氧酸盐可划分为不同的结构类型，如Keggin、Dawson、Silvertone、Anderson、Lindqvist 和Waugh 结构等，它们被称为多金属氧酸盐最常见的六种基本结构类型（图1）。（1）Keggin 结构，其阴离子通式可表示为[XM12O40]n– (X = P、Si、Ge、As、B、Al、Fe、Co、Cu 等；M = Mo、W、Nb 等)；（2）Wells—Dawson 结构，其阴离子通式可表示为[X2M18O60]n– (X = P、Si、Ge、As 等；M = Mo、W 等)；（3）Silverton 结构，其阴离子通式为[XM12O42]n– (X = Ce IV等；M = Mo VI 等)；（4）Anderson 结构，其阴离子通式为[XM6O24]n– (X = Al、Cr、Te、I 等；M = Mo 等)；（5）Lindqvist 结构，其阴离子的通式为[M6O19]n– (M = Nb V、Ta V、Mo VI、W VI等)；（6）Waugh 结构，其阴离子通式为[X2M5O23]n– (X = P V等；M = Mo VI等)。其结构又决定其特殊性质的，如强酸性、氧化性、催化活性、光致变色、电致变色、导电性、磁性等。多金属氧酸盐由于各种确定的结构和特异、优越的物理化学性质，使它们在催化[5]、材料科学[6]、化学及医药学[7]等方面具有重要的应用前景。多金属氧酸盐可根据组成不同分为同多(iso)和杂多(hetero)金属氧酸盐两大类。这种分类方法一直沿用早期化学家的观点:即由同种含氧酸盐缩合形成的称同多酸(盐)，由不同种含氧酸盐缩合形成的称为杂多酸(盐)。多酸化学经过近两个世纪的发展，已经成为无机化学的一个重要分支和研究领
化学学科的前沿方向与优先领域
化学学科的前沿方向与优先领域基础学科在整个自然科学体系中占有十分重要的地位和作用。由基础科学研究产生的大量新思想、新理论、新效应等为应用科学提供了理论基础，对现代技术的发展有巨大的推动作用。国内外大量事实说明，"科学理论不仅更多地走在技术和生产的前面，而且为技术、生产的发展开辟着各种可能的途径"。基础研究是社会与科学发展的基础，而基础学科的建设与发展，是基础科学研究的基础。 化学和其它科学一样，是认识世界和改造世界重要学科。它与物理科学、生命科学等相互渗透，不断形成新的交叉学科。 学科的前沿方向与优先领域为： （1）合成化学； （2）化学反应动态学； （3）分子聚集体化学； （4）理论化学； （5）分析化学测试原理和检测技术新方法建立； （6）生命体系中的化学过程； （7）绿色化学与环境化学中的基本化学问题； （8）材料科学中的基本化学问题； （9）能源中的基本化学问题； （10）化学工程的发展与化学基础。 今日化学何去何从 今日化学何去何从？对于这个问题有两种回答：第一种回答：化学已有200余年的历史，是一门成熟的老科学，现在发展的前途不大了；21世纪的化学没有什么可搞了，将在物理学
与生物学的夹缝中逐渐消微。第二种回答：20世纪的化学取得了辉煌的成就，21世纪的化学将在与物理学、生命科学、材料科学、信息科学、能源、环境、海洋、空间科学的相互交叉，相互渗透，相互促进中共同大发展。本文主张第二种回答。 1. 20世纪化学取得的空前辉煌成就并未获得社会应有的认同 在20世纪的100年中，化学与化工取得了空前辉煌的成就。这个“空前辉煌”可以用一个数字来表达，就是2 285万。1900年在Chemical Abstracts（CA）上登录的从天然产物中分离出来的和人工合成的已知化合物只有55万种。经过45年翻了一番，到1945年达到110万种。再经过25年，又翻一番，到1970年为236.7万种。以后新化合物增长的速度大大加快，每隔10年翻一番，到1999年12月31日已达2 340万种。所以在这11年中，化学合成和分离了2 285万种新化合物、新药物、新材料、新分子来满足人类生活和高新技术发展的需要，而在1900年前的历史长河中人们只知道55万种。从上面的数字还可以看出，化学是以指数函数的形式向前发展的。没有一门其他科学能像化学那样在过去的100年中创造出如此众多的新化合物。这个成就用“空前辉煌”来描述并不过分。但“化学家太谦虚”（这句话是Nature 杂志在2001年的评论中说的，参见文献[1]），不会向社会宣传化学与化工对社会的重要贡献。因此20世纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。 2.20世纪发明的七大技术中最重要的是信息技术、化学合成技术和生物技术 报刊上常说20世纪发明了六大技术： ①包括无线电、半导体、芯片、集成电路、计算机、通讯和网络等的信息技术； ②基因重组、克隆和生物芯片等生物技术； ③核科学和核武器技术； ④航空航天和导弹技术； ⑤激光技术； ⑤纳米技术。
有机化学课程教学大纲
《有机化学》课程教学大纲 课程编号：课程性质：必修课 课程名称（中文）：有机化学课程适用专业：应用化学、化工、环境等 （英文）：Organic Chemistry 课程适用层次：专升本 学时：104（其中面授64,实验32）学分：6.5 一、课程的作用、地位和任务 1、课程作用：有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质及其相互转化规律的学科，是应用化学、化工、及材料类各专业及相关专业（环境、生物科学等）的重要基础课，是一门理论性和实践性并重的课程。有机化学主要讲授有机化学基本知识、基本反应、分析鉴定、制备合成、基本结构与性能关系，以及主要的有机化学反应机理，介绍学科发展前沿。 2、教学方法：课堂讲授、难题讨论、多媒体演示和实验答疑 3、课程学习目标和基本要求：通过本课程的学习，使学生系统地学习有机化学学科发展的前沿动态和重要有机化学知识；掌握有机化学基础知识；关注相关的应用信息；对有机化学在国民经济、社会生活中的重要地位和作用有较好认识。具体包括以下几方面： （1）掌握一般有机化合物的命名、各类化合物的制备及主要的物理性质和化学性质，熟悉主要有机试剂及具体应用。 （2）熟悉各类有机化合物的定性鉴定、分离方法和了解某些定量测定方法；初步学会解析图谱，能根据图谱数据推出一般有机化合物的结构。 （3）掌握一般有机化合物分子结构和性能的关系；掌握有机活泼中间体正碳离子，负碳离子，自由基的生成和反应；能用结构理论、热力学、动力学来解释一
般有机化合物的稳定性和反应；基本掌握自由基取代、亲电加成、亲核加成、消除和芳香族亲电取代、亲核取代等反应机理。 (4)在熟悉各类有机化合物性质及制备的基础上，能将这些知识灵活应用于有机合成。 （5）对于与有机化学密切相关的石油化工、能源、材料、环境等学科有一定的了解，并对这些学科与国民经济、社会生活的联系有一定的认识。 4、课程类型：专业基础课 5、先修课程：大学基础化学、无机化学 二、课程内容和要求 （一）理论教学 第一章绪论 1、知识点 1.1有机化合物和有机化学 有机化合物的定义 1.2 有机化合物的特征 1.3 分子结构和结构式 短线式、缩简式、键线式 1.4 共价键 Lewis 结构式、价键理论、轨道杂化（sp、sp2、sp3 杂化） 键长、键能、键角、键的极性、诱导效应 共价键的断裂和有机反应的类型 均裂（产生自由基）、异裂（形成正、负离子）、自由基反应、离子型反应1.5 分子间的相互作用力 偶极-偶极相互作用、范德华力、氢键 1.6 酸碱的概念 Br? nsted 酸、Br? nsted 碱、共轭酸碱
机械学科前沿技术
《机械学科前沿技术》 ——综述报告 《机械学科前沿技术》综述报告 摘要：机械学科前沿技术学科综合性强，技术要求高；能够促进国民经济的发展，提升中国制造业的技术水平，促进中国从制造大
国到制造强国的转型，提升在国际上的竞争力；在计算机辅助的基础上，制造技术便捷民众的生产与生活，提高国家的国防能力，同时可以帮助人类向更远的外太空和更深的海洋系统进行探索；符合现代科技的发展潮流。在工业4.0的背景下，人类的活动对机械前沿技术提出了更高的要求：需要更高的智能化、集成化、微型化，能够在更加极端的环境背景正常运行。今日之世界以非昨日之世界，在人类已经有能力毁灭地球的前提下，利用前沿技术提升制造业已经成为时代发展主流。中国虽已经是今非昔比，但高新技术空白区依然较大，我们肩负着复兴中华民族的伟大中国梦，任重而道远！ 那么什么是先进制造技术？先进制造技术是在传统制造技术上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。它包括现代设计方法、先进制造工艺、制造自动化技术、现代生产管理技术和先进制造生产模式及系统。人类进入21世纪以来，以信息技术为代表的高新技术不断发展，市场需求逐渐个性化和多样化，制造业面临着新的机遇和挑战，其发展的重要特征是全球化、网络化、虚拟化。为了适应经济全球化，适应高新技术发展的需求，适应愈加激烈的市场竞争环境，未来先进制造技术发展的总趋势是精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、绿色化、集成化以及创新管理的方向发展。
应用化学专业前沿应化11-2
应用化学学科前沿 高分子材料
前言： 高分子材料也称聚合物材料，它是以高分子化合物（树脂）为基体，再配以其他添加剂（助剂）所构成的材料。高分子材料包括天然高分子材料，如棉、麻、丝、毛等；由天然高分子原料经过化学加工而成的改性高分子材料，如粘胶纤维、醋酸纤维、改性淀粉等；由小分子化合物通过聚合反应合成的合成高分子材料，如聚丙烯树脂、顺丁橡胶、丙烯酸涂料等。由于高分子材料概括性太大，先介绍几种不同高分子材料的发展现状。
高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。高分子材料与其他的各种材料（如木材、陶瓷、金属、水泥、棉、毛、丝、皮革、纸张等）并驾齐驱，在各种工业部门得到了广泛的应用，这主要是高分子材料本身具有许多的优良特性，例如塑料质地轻盈、加工成型方便，可以制成各种生活用品；工程材料具有较高强度，可以代替金属,由于高分子材料的相对密度为1.0~1.4，是钢铁相对密度的1/8、铝的1/2，这对于要求减轻自重的应用，有特殊的意义。 从我们以前学过的化学知识中可以知道，高分子材料其实是有机化合物, 有机化合物是碳元素的化合物．除碳原子外, 其他元素主要是氢、氧、氮等．碳原子与碳原子之间, 碳原子与其他元素的原子之间, 能形成稳定的结构．碳原子是四价, 每个一价的价键可以和一个氢原子键连接, 所以可形成为数众多的、具有不同结构的有机化合物．有机化合物的总数已接近千万种, 远远超过其他元素的化合物的总和, 而且新的有机化合物还不断地被合成出來．這样, 由於不同的特殊结构的形成, 使有机化合物具有很独特的功能．高分子中可以把某些有机物结构（又称为功能团）替换, 以改变高分子的特性．高分子具有巨大的分子量, 达到至少１万以上, 或几百万至千万以上, 所以, 人们將其称为高分子、大分子或高聚物． 高分子的种类繁多，随着化学合成工业的发展和新聚合反应和方法的出现，种类不断增加，就要进行分类。可以根据来源、性质、用途、结构等不同的角度进行多种分类。依据材料的性能和用途，可以将聚合物分为塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂、功能高分子、离子交换树脂等；按应用功能分类可以分为通用高分子如塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等，功能高分子如具有光电磁等物理功能的高分子、高分子药物等，特殊功能高分子如耐热、高强度的聚碳酸酯等，仿生高分子如高分子催化剂、模拟酶等。 高分子材料可以人为合成，那是不是代表着人们可以随心所欲的合成自己需要的材料呢？答案当然是否定的。就目前人类的科学发展水平来看，想随心所欲的合成高分子材料是不可能的。先来看看目前高分子材料的发展现状以及发展前景吧。 随着高分子材料合成与加工的技术进步,塑料在各行业得到广泛、深入的应
《有机化学》课程教学大纲
《有机化学》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称：有机化学 英文名称：Organic Chemistry 适用专业：化学与化工各专业 课程类型：专业必修课 课程性质：专业基础课 课程学时：108学时（54?2） 课程学分：6学分（3?2） 先修课程：无机化学、分析化学 授课方式：讲授与多媒体辅助等 大纲制定人：田来进 大纲审定：有机教研室 制定时间：2013-06-26 二、使用说明 1、课程性质、目的及任务 《有机化学》课程是化学与化工学院化学、应用化学、材料化学、化学工程与工艺、制药工程等专业的一门专业基础课。本课程应使学生在先修课程《无机化学》、《分析化学》的基础上，系统地获得有机化学的基本理论、基本知识、基本技能及学习有机化学的基本思想和方法，了解有机化学与其它学科的相互渗透，以及最新的成果和发展趋势。在创造性思维、了解自然科学规律、发现问题和解决问题的能力方面获得初步的训练。为学习后续课程、进一步掌握新的科学技术成就和发展能力(继续学习的能力，表述和应用知识的能力，发展和创造知识的能力等)，为培养高起点、厚基础、宽口径、高素质和能适应未来发展需要的专业人才（面向21世纪、能胜任在科研机构、高等和中等院校及企事业单位，从事化学、应用化学、环境化学、化工工艺以及相关专业的科研和开发、教学及管理工作）打好必要的有机化学基础。并满足硕士有机化学课程入学考试的要求。 2、课程学时、学分、主要教学环节 （1）每周4学时，共计36周（两学期），108学时 （2）学分：6分 （3）主要教学环节 A．课堂讲授、辅导、作业、习题课。结合运用分子模型，组织研讨课、习题课或辅导课。突出教学内容的“精讲”和“启发式”，培养学生分析问题和解决问题的能力，并能锻炼学生表达能力。 B．课后作业：每周约2小时。 3、课程与其它课程的联系 无机化学和分析化学为本课程的先修课程，本课程应在学生学习化学键和原子、分子结构、化学反应速度和化学平衡、以及酸碱理论等基本理论的基础上进行讲授； 四大谱的原理和计算、对称守恒原理，本课程仅作一般介绍，主要由谱学、物质结构等后续课程完成。
《材料化学》课程教学大纲
《材料化学》课程教学大纲 总学时：54 学分：3.0 一、课程概况 1、课程性质：专业必修（学位课） 2、开课学期：1 3、适用专业：应用化学 4、课程修读条件: 学生须具有一定的高等数学、无机化学、物理化学以及结构化学等相关基础知识。 5、课程教学目的：通过《材料化学》课程的学习，掌握材料的结构、性能及其制备的基本原理、规律，介绍种类众多、内容丰富的材料的结构及性能知识，并引入学科前沿信息，了解各种材料的研究进展。 二、教学基本要求 《材料化学》课程内容包括晶体学基础、晶体缺陷化学、材料的性能、材料制备、金属材料、无机非金属材料、高分子材料、新型功能材料、纳米材料等内容。纵观材料化学所含内容可知，该课程内容丰富，所以要课内外结合，对于材料科学中各类材料如新型功能材料、纳米材料的最新研究进展，首先让学生通过课外阅读文献资料和充分准备，然后组织学生进行课堂讨论；其次，将授课与学术报告，理论与实际结合起来，在教学过程中及时向学生发布与教学内容密切相关的学术报告会信息，鼓励学生积极参加学术报告，既扩大学生的知识面又使教学内容更加新颖。 三、内容纲目及标准 第1章绪论（2学时） [教学目的] 本章的重点是材料化学的基本概念、特点及其主要内容，介绍材料化学在各个领域的应用和发展，使学生从整体上把握材料化学的学习内容。 [教学重点与难点] 《材料化学》课程的学习内容和方法 [教学内容] 1.1《材料化学》的基本概念 1.2《材料化学》的地位 1.3学习《材料化学》的意义 1.4本课程的主要内容 1.5本课程的特点及学习方法 第2章晶体学基础（8学时） [教学目的] 通过本章的学习，使学生掌握晶体学的相关基础知识，掌握三大类固体材料的结构特点、
化学前沿报告
化学前沿报告 化学前沿这门课让我领略了化学的力量与魅力，学到了一些新的知识，这是课本和课堂上所学不到的，使我对化学有了全新的了解，加深了我学习化学的兴趣。下面介绍一下我对一些化学前沿的现状以及我的理解： 一、量子化学 它是现代化学科学的理论基础。近30多年来，量子化学的发展呈现出一个很有希望的趋势。这就是量子力学和化学实践的进一步结合。这种结合反映在量子化学的基础研究中具有下列特点，即为解决复杂的化学反应理论问题，而运用的都是简单的模型，尽量不依赖那些高深的数学运算。它们均以简单分子轨道理论为基础，力求提出新概念、新思想和新方法，使之能在更加广泛的范围中普遍适用。例如，“前线轨道”、“等瓣类似”等概念的提出已经显示出重大的意义。多粒子体系问题的处理方法也在不断深入探索。其中密度矩阵理论、多级微扰理论以及运用格林函数方法的传播子理论等则是当前精确求解多粒子体系薛定谔方程的几条值得重视的途径。 量子力学和化学的结合，不仅在化学键理论、多体理论、计算方法的理论等量子化学基础研究方面不断取得进展，而且在量子化学的应用研究方面，即在把量子化学的理论与化学实际中的一些重大应用课题相结合方面展现出广阔的发展前景。这主要突出表现在合成具有指定性能的超导体、染料及其它色料、炸药、催化剂、药物等分子及新材料提供依据上；在光谱、波谱、能谱等各种谱图的解析以及其它精密测定实验的结果分析上；在对化学反应微观机理的研究及反应线路预测上等等。 二、化学反应动力学 这是一门在诸种因素的具体作用下研究化学反应速率的化学学科。这些因素主要有分子的状态、浓度、压力、介质、表面、空间取向、电磁场等。化学动力学研究的重点是基元反应，因为它是代表真正发生的化学反应的动力学过程的。目前，化学动力学的发展已进入微观层次，分子反应动力学的研究有着远大前景。具体而言，化学动力学大体有以下几个发展方向：（1）量子化学的理论计算将在微观反应动力学研究中承担更重要的角色。随着超大型计算机的发展，量子化学的理论计算可望得到精确结果，进而了解很多简单反应体系的性质。 （2）多原子自由基化学性质的深入研究。这方面的研究包括多原子自由基的能量、光谱、反应性和光化学。 （3）激光在促进化学反应方面将得到更有效的利用。激光技术最近较显著的进步是真空紫外激光的发展。利用激光有选择地打断分子内某个化学键，这个前景很有吸引力。有朝一日，也许可通过电子跃迁的途径来实现“分子裁剪”的科学幻想。此外，把激光和分子束技术相结合，有可能进行非常精细的工作，例如能研究原子轨道和分子空间定向的反应等。三、合成化学与催化科学 化学合成是化学研究的基本实验方法。从1828年德国化学家维勒以无机物合成出简单有机物尿素到当代合成维生素B12、红霉素等复杂化合物，化学合成有了一个极大的飞跃，业已形成一门系统化和应用性相当强的合成化学学科。如今，化学合成正在向“分子设计”这个战略目标进军。所谓“分子设计”，即是按预定性能要求设计新型分子，并按科学理论计算得出的合成路线，运用各种手段与技巧把它合成出来，如同造房设计、服装设计那样。这样，分子设计可以从根本上改变化学中传统的“配方炒菜”式的落后方法，从而为材料科学等开辟出众多新的方向（诸如高分子设计、药物设计、催化剂设计及合金设计等）。 要实现化学合成的重大突破其关键在于设计新反应途径，有效控制化学反应性能。如今，在下列诸方面颇引人关注：一是实施无机和有机的交叉，即将研究新无机物的方法应用于有
《普通化学》课程教学大纲
《普通化学》教学大纲 一、课程性质与目的 化学是研究物质的组成、结构和性质变化的科学。《普通化学》是理工科高等教育中必不可少的基础教育，是面向非化学类理工科专业的一门公共基础课。本课程适用于土木工程、交通运输、能源动力、环境气象、海洋地质、力学航天、测绘计量、应用物理、机械设计及其自动化等专业。通过教学使学生掌握化学的基本原理和基础知识，了解基本技能及其在工程实际中的应用，了解当今化学科学发展的基本情况及主要方向，了解化学与各专业领域的密切联系及在国民经济中的广泛应用，为学习专业课和今后的生产、科学实践打好必需的化学基础。 二、课程基本要求 1、掌握化学基本理论：主要包括化学反应中的能力关系和反应速率理论、 溶液化学及化学平衡、电化学原理和近代物质结构等。 2、掌握化学基本知识：主要包括元素周期律及重要元素的单质、化合物性 质，化学反应规律，配合物和有机高分子化合物等。 3、了解当代化学发展的大致情况和主要方向。 三、课程基本内容 绪论 1、学习本课程的目的和意义：化学在科学技术和生产中的重要作用。 2、《普通化学》课程的学习内容任务、学习方法和要求。 （一）化学反应的基本规律 1、化学热力学基础：体系与环境；状态与状态函数；过程与途径；热和功。 化学反应中的能量变化：恒容热效应与热力学能变；恒压热效应与焓变；标准摩尔生成焓，盖斯定律，热力学第一定律。计算化学反应的Δr H mθ，Δf H mθ。 2、化学反应的方向：自发过程与化学反应方向，熵与混乱度，热力学第二 定律（熵增原理），热力学第三定律；吉布斯自由能和吉布斯自由能变。计算化学反应的Δr S mθ和Δr G mθ。用Δr G m和Δr G mθ判断化学反应的方向。 3、化学平衡：化学平衡与平衡常数，平衡常数Kθ(T)与Δr G mθ的关系。有 关平衡常数计算。浓度、压力和温度对化学平衡的影响，化学平衡移动。 4、化学反应速率：反应进度与化学反应速率，基元反应和复杂反应，反应 级数，质量作用定律。阿伦尼乌斯公式。活化能的概念，浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。
化学专业前沿讲座
专业前沿讲座感想 正如第一节课老师所讲的，这个课上一个丰富我们化学知识，让我们增加对自己专业了解，接触化学前沿，扩宽化学视野的一个课程。的确，经过大半学期的专业前沿讲座课，我知晓了很多以前在课堂上，没有接触或者接触很少的化学方面的知识，了解了很多的化学原理和过程，而且在这个过程中，我也知道了很多著名的国内外化学家，了解了很多与化学有关的趣事和化学用品的用途。总而言之，这门课丰富了我在化学方面的知识，增加了我对化学的兴趣，大大扩宽了的化学视野。 从第一节课到最后一节课，每次课我们的老师都是不一样的，但他们都有一个共同的特征，那就是他们都特别特别的优秀。每次在听他们自我介绍的时候，我除了是兴奋的，羡慕的，我还特别的激动，因为他们的学历都很高，都毕业于很有名的大学，在各自的研究方面都有一定的成果，我很希望自己有一天在自我介绍时也可以这般让人睁大眼睛，这般自信。都成了我的榜样，虽然我现在还只是化学系一名默默无闻的学生，但是我相信通过努力，有一天，我也可以成为像他们一样优秀的人。这么优秀的老师就在我们身边，以身边的人为榜样，我相信我可以逐渐进步，最终成为一个优秀的化学工作者。 每次课上，老师都会向我们介绍与他们自己的研究方向相关的知识，如有机化学物质，纳米材料，金属有机化学等等。而在整个过程中，让我最记忆深刻的就是雷老师的一句话和王光伟老师关于金属有机化学的介绍。
雷老师来给我们上专业前沿讲座课的时候，因为多媒体设备出了一些问题，所以他选择了口述和手写。虽然和其他老师上课不一样，没有了图片，视频这些用于介绍的工具，但他的讲座依然生动，黑板上也是写满了各种反应机理。而在整个过程中，他的一句话却让我记住最深。“如果你迷茫了，说明了已经开始思考人生了。”这句话真是戳总务的心，我的确非常迷茫，有时候甚至不知道自己究竟该做什么。有时候我会想，化学对我的人生会有什么影响？我学化学去干什么？我以后会做与化学相关的工作吗？我学化学究竟是对是错？太多的问题困扰着我，而我却不知道该如何解开这些问题。按雷老师所说的，我好像真的开始思考人生了。虽然我是迷茫的，但我做事一直有一个原则，那就是做自己喜欢的事情，这也正是我来到我们天津大学化学系的原因。我爱化学，这是不用怀疑的。至于未来，我可能还需要思考一段时间。我曾想过以后去化妆品公司做化妆品，因为我喜欢那种液体的味道和质感。我也想过以后去制药，因为感觉那是和女孩子。在我众多的想法中，我得出了一个结论，我很喜欢化学，我心中的工作都是和化学有关的，特别是有机化学，虽然我现在依然有些迷茫，但是大体的方向好像出来了，就是我依然想走化学之路。现在最重要的就是学好有机（感觉好难），这是以后化学之路的基础。 王老师关于金属有机化学的讲题让我印象深刻，或许是因为上学期见过他，或许是因为老师讲得太好，或许是因为对金属有机化学的兴趣。总之，我很喜欢这个方向的研究。经过他的介绍，我知道了什么是有机化学，金属有机化学的发展史，金属有机化学的应用，金属
《配位化学》课程教学大纲
《化学原理》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程代码： 2、课程名称：化学原理(含元素化学、配位化学两部分) 3、学时/学分：48 4、先修课程：无机及分析化学、有机化学、结构化学等。 5、面向对象：化学、应用化学、生物学、药学及化学相关专业。 6、开课院（系）、教研室：化学化工学院无机及分析化学教研室 7、教材、教学参考书： 《无机化学》下册主编，北师大、华中师大、南京师大，高教出版社 《无机化学》下册孟天佑主编，吉林大学出版社 《配位化学》（教材）刘伟生主编,化学工业出版社, 2013。 《配位化学》罗勤慧著,科学出版社, 2012。 《中级无机化学》项斯芬姚光庆编著，北京大学出版社，2003。 《配位化学－原理与应用》章慧等著，化学工业出版社,2010。 二、课程性质和任务 物质性质及反应的有关事实是化学中最为本质的东西，而元素化学则是阐述物质性质及其变化规律理论的基础学科。《配位化学》是无机化学中极为重要的分支学科,在化学基本理论研究及实际应用方面有着越来越重要的地位, 近年来它已渗透到生物、分离分析、医药、催化冶金、材料科学、环境科学等领域,与各学科有着日益广泛的联系，目前,文献上报道的新化合物绝大多数是配位化合物。配位化学的基础则是化学原理以及元素的基本性质。作为化学类相关专业学生的选修课, 本课程主要通过课堂教学使学生掌握元素性质递变规律及配位化学的基本知识、基本理论,了解单质的制备方法及各主族、副族元素化合物的性质，掌握配位化学的研究方法、应用及其发展趋势。 三、教学内容和基本要求 本课程分为两部分: 第一部分为元素化学部分，包括1—13章,主要研究元素周期表中原子的核外电子排布及元素化学的关系，要求学生能进一步地应用无机化学基本原理（主要是热力学原理及物质结构原理）去学习元素的单质及其化合物的存在、制备、性质及反应性的变化规律，进一步加深对无机化学基本原理的理解，也进一步学会运用有关原理去研究、讨论、说明、理解、预测相应的化学事实。第二分部分为配位化学部分，主要学习配位化合物的基本知识和基本理论, 如配位化学的发展简史, 配位化合物的命名、几何构型及异构现象, 配位化合物的结构理论及配位取代反应等；并介绍非经典配合物、原子簇配合物、生物无机配合物、超分子配合物等，使学生对配位化学基本理论、研究方法、应用及发展有较全面的认识。 具体安排如下：