结构化学简史
结构化学-第一章
○当hw时，0，逸出金属的电子具有一定动能， Ek=h－h0，动能与频 率呈直线关系，与光强无关。
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3.光的波粒二象性
只有把光看成是由光子组成的光束，才能理解光 电效应；而只有把光看成波，才能解释衍射和干 涉现象。即光表现出波粒二象性。
结构化学基础
（第三版） 周公度 段连运 编著
授课老师：艾洪奇 齐中囡
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三个问题
关于考试：
1. 考试成绩的组成：期末成绩80%＋平时成 绩20％左右（出勤＋作业＋平时小测验）。 2. 往届的考试情况
关于学习重点：
三部分：课堂例题，作业，小测验
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两点希望(要求)
③静态到动态
静态结构：当物质的内部结构处于稳定状态，它将不随时间而 变化，称为静态结构。
一种静态
另一种静态
化学反应过程中产生的过渡态、激发态、中间产物为动态结构。
过渡态：通常指结构的中间态。
激发态：指电子的运动状态。
中间产物：上述二者都叫中间产物,都是瞬间不稳定的。
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④体相到表相：表面化学
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按经典理论只能得出能量随波长单
调变化的曲线：
能
量
Rayleigh-Jeans把分子物理学中能量
按自由度均分原则用到电磁辐射上，按
其公式计算所得结果在长波处比较接近
实验曲线。
Wien（维恩）曲线
RayleighJeans（瑞 利－金斯） 曲线
Wien假定辐射波长的分布与Maxwell 分子速度分布类似，计算结果在短波处 与实验较接近。
化学发展简史
化学发展简史引言概述：化学作为一门自然科学，是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的学科。
在人类历史长河中，化学的发展经历了漫长的历程，涌现出了许多伟大的科学家和重要的理论。
本文将从古代到现代，简要介绍化学发展的历史。
一、古代化学1.1 古代文明中的化学实践古代埃及、巴比伦、印度等文明都有独特的化学实践，如金属冶炼、染料制备等。
1.2 古希腊化学思想古希腊哲学家提出了“四大元素”理论，认为世界由地、水、火、气四种元素构成。
1.3 中国古代的炼金术中国古代出现了炼金术，追求将普通金属转化为黄金的梦想，同时也促进了药物和冶金学的发展。
二、中世纪至近代化学2.1 阿拉伯世界的贡献阿拉伯化学家在中世纪时期对化学的发展做出了重要贡献，如提炼酒精、发现酸碱等。
2.2 化学元素的发现17世纪至18世纪，化学元素陆续被发现，如汞、铅、锌等，为元素周期表的建立奠定了基础。
2.3 化学反应的研究18世纪末至19世纪初，化学反应的研究逐渐深入，拉瓦锡、门捷列夫等科学家提出了许多重要的化学定律。
三、现代化学的兴起3.1 有机化学的发展19世纪，有机化学逐渐兴起，化学家们开始研究碳氢化合物的结构和合成方法。
3.2 物理化学的建立19世纪末，物理化学作为一个独立学科建立起来，研究物质的物理性质和化学变化的关系。
3.3 化学工业的发展20世纪，化学工业得到了迅速发展，合成橡胶、塑料、化肥等化学产品成为重要的产业。
四、现代化学的新发展4.1 量子化学的兴起20世纪中叶，量子化学理论的提出为化学研究带来了新的思路和方法。
4.2 生物化学的崛起20世纪以来，生物化学作为一个重要的交叉学科逐渐崛起，研究生命系统中的化学反应。
4.3 绿色化学的倡导近年来，绿色化学作为一种可持续发展的理念逐渐受到重视，倡导减少化学废物和环境污染。
五、未来化学的展望5.1 纳米化学的发展随着科技的进步，纳米化学将成为未来的发展趋势，研究微观领域的化学反应和材料。
原子结构发展简史
核外电子分层排布
依据核外电子的能量不同： 离核远近：近 远 1能量2 高低3 ：4低 5 6 7 K高 L M N O P Q
• 墨翟（公元前479～381），战国时期著名的思想家、教 育家、科学家、军事家、社会活动家，墨家学派的创始 人。 著有《墨经》。
• 墨子的“端”即物质的最小单位，有现代原子的意义， 意味着他对物质非连续性的认识。
• 他的这一认识和古希腊哲学家德漠克利特所提出的原子 （不能再分）基本上是同时代的，所以说原子概念的最 早提出不能抹煞墨翟的功劳。
2、人类认识原子的过程
德膜克利特
物质的组成
墨翟（公元前479～381）
墨翟在《墨经》中说到：“非半不斮[zhuó]则不动,说在端。……斮必半, 毋与非半,不可斮也。……端,是无间也。”
意思是说物质到了没有一半的时候，就不能斫开它了。物质如果没有 可分的条件，那就不能再分了。
别忘记中国的伟大
汤姆生原子模型
卢瑟福原子模型
英国科学家卢瑟福
• α粒子散射实验（1909年）——原子
（E.Rutherford,1871~1937) 有核
卢瑟福原子模型
卢瑟福原子模型
玻尔原子模型（1913年）
丹麦物理学家玻尔 （N.Bohr,1885~1962)
• 玻尔借助诞生不久的量子 理论改进了卢瑟福的模型。
汤姆生发现电子
汤姆生原子模型
• • •
英国物理学家汤姆生 （J.J.Thomson ,1856~1940）
原子并不是构成物质的最小微粒 ——汤姆生发现了电子(1897年)
电子是种带负电、有一定质量的微粒， 普遍存在于各种原子之中。
汤姆生原子模型：原子是一个平均分布 着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子， 中和了电荷，从而形成了中性原子。原 子是一个球体，正电荷均匀分布在整个 球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其 中。
化学简史读后感
化学简史读后感《化学简史》是一本关于化学发展历史的经典之作，通过对化学发展的演变和重大事件的描述，让读者对化学的发展历程有了更加清晰的认识。
在阅读这本书的过程中，我深刻感受到了化学在人类社会发展中的重要性，也对化学的发展历程有了更深入的了解和认识。
首先，书中对化学的起源和发展进行了详细的描述，让我了解到了化学最早的起源是从古代的炼金术开始的。
炼金术是化学的萌芽阶段，它的出现标志着人类开始认识和探索物质世界，也为后来的化学发展奠定了基础。
在炼金术的基础上，人们逐渐认识到了元素的存在，并开始进行元素的分离和研究，这标志着化学进入了一个新的阶段。
通过对这些历史事件的描述，我对化学的起源和发展有了更加清晰的认识，也对古代科学家的贡献有了更深刻的了解。
其次，书中还对化学的重大事件和突破进行了详细的描述，让我对化学的发展历程有了更加全面和深入的了解。
例如，书中对化学元素的发现和周期表的建立进行了详细的描述，让我了解到了元素的分类和周期性规律是化学发展的重要里程碑。
此外，书中还对原子结构的研究和量子化学的发展进行了描述，让我对原子结构和量子化学有了更加深入的了解。
通过对这些重大事件和突破的描述，我对化学的发展历程有了更加全面和深入的认识，也对化学的重要性有了更深刻的理解。
最后，书中还对现代化学的发展和应用进行了描述，让我了解到了化学在现代社会中的重要性和应用价值。
例如，书中对有机化学和生物化学的发展进行了描述，让我了解到了有机化合物在生活中的广泛应用和生物化学在生命科学中的重要性。
此外，书中还对材料化学和环境化学的发展进行了描述，让我了解到了材料科学在工程技术中的重要性和环境化学在环境保护中的应用。
通过对现代化学的发展和应用的描述，我对化学的重要性和应用价值有了更加清晰和深入的认识，也对化学在社会发展中的作用有了更深刻的理解。
总的来说，《化学简史》是一本关于化学发展历史的经典之作，通过对化学发展的演变和重大事件的描述，让我对化学的发展历程有了更加清晰的认识。
费歇尔投影式
书写注意
费歇尔投影式严格表示了各个原子或基团空间与平面的关系，所以使用时应注意以下事项。同时，也可以逆 用这些规则来判别不规范的费歇尔投影式之间，是同一种构型还是对应异构体，下面就用氟氯溴碘化碳（假想物） 举例子。
(1)某一个化合物的费歇尔投影式只能在纸平面上平移，投影式不能离开纸平面翻转180°，否则一对对映体 的投影式便能相互重叠。
投影式
四面体型分子投影式被投影至平面上变成费歇尔投影式为了方便书写和比较，特别是对于含有多个手性碳原 子的糖化物和氨基酸等有机分子，德国化学家费歇尔(Fischer E)于1891年，首次提出一种用二维图象和平面式 子表示三维分子立体结构的重要方法——费歇尔投影式。 右图即为四面体型分子投影式被投影至平面上变成费 歇尔投影式。
投影规则
乳酸的费歇尔投影式
为了作出统一的分子构型表达式，费歇尔曾制定了三条投影规则 ：
(1)将碳链放在垂直线上或竖起来，把氧化态较高的碳原子或命名时编号最小（主链中第一号）的碳原子C1 放在最上端。
(2)投影时假定手性碳原子放在纸平面上，与垂直线(vertical line)相连的原子或基团（垂直方向的键 /竖键） 表示伸向纸面后方，即远离读者；与水平线(horizonal line)相连的原子或基团（水平方向的键 /横键）表示伸向 纸面前方，即伸向读者。 “横前竖后”规则是费歇尔式最基本的硬性规定。
哈沃式中己醛糖的吡喃环用一个垂直于纸平面的六角向着读者细线的含氧桥环边表示离开读者。
定义内容
投影规则
概念辨析
书写注意
概念辨析
有机物的同分异构现象可分成两大类：构造异构和立体异构。其中，立体异构又包括顺反异构、对映异构和 构象异构三种情况。而费歇尔投影式主要用于对映异构的书写，对映异构体是分子式相同，构造式相同，但构型 不同，互为镜象但不能重合的立体异构体。 从构象上分析，费歇尔式都是不稳定的重叠式构象，因此，在进行 构象分析时不用费歇尔式。
化学简史：C60的发现
化学简史：C60的发现
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化学简史：C60的发现
1985年，科学家克罗托、斯麦利等人在研究太空深处的碳元素时，发现有一种碳分子由60个碳原子组成。
它的对称性极高，而且它比其他碳分子更强也更稳定。
其分子模型与那个已在绿茵场滚动了多年，由12块黑色五边形与20块白色六边形拼合而成的足球竟然毫无二致。
因此当斯麦利等人打电话给美国数学会主席告知这一信息时，这位主席竟惊讶地说：'你们发现的是一个足球啊！'克罗托在英国《自然》杂志发表第一篇关于C60论文时，索性就用一张安放在得克萨斯草坪上的足球照片作为C60的分子模型。
这种碳分子被称为布基球，又叫富勒烯，是继石墨、金刚石之后发现的纯碳的第三种独立形态。
按理说，人们早就该发现C60了。
它在蜡烛烟黑中，在烟囱灰里就有；鉴定其结构所用的质谱仪、核磁共振谱仪几乎任何一所大学或综合性研究所都有。
可以说，几乎每一所大学或研究所的化学家都具备发现C60的条件，然而几十年来，成千上万的化学家都与它失之交臂。
克罗托、斯麦利等因这一发现荣获诺贝尔化学奖。
化学发展简史
化学发展的五个时期自从有了人类，化学便与人类结下了不解之缘。
钻木取火，用火烧煮食物，烧制陶器，冶炼青铜器和铁器，都是化学技术的应用。
正是这些应用，极大地促进了当时社会生产力的发展，成为人类进步的标志。
今天，化学作为一门基础学科，在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。
从古至今，伴随着人类社会的进步，化学历史的发展经历了哪些时期呢？1.远古的工艺化学时期。
这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的，化学知识还没有形成。
这是化学的萌芽时期。
2.炼丹术和医药化学时期。
从公元前1500年到公元1650年，炼丹术士和炼金术士们，在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了最早的化学实验。
记载、总结炼丹术的书籍，在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。
这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。
这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。
后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。
化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。
在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。
英语的chemistry 起源于alchemy，即炼金术。
chemist至今还保留着两个相关的含义：化学家和药剂师。
这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。
3.燃素化学时期。
从1650年到1775年，随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。
4.定量化学时期，既近代化学时期。
1775年前后，拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说，开创了定量化学时期。
这一时期建立了不少化学基本定律，提出了原子学说，发现了元素周期律，发展了有机结构理论。
所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。
结构化学(绪论)--周公度
归纳法：凭籍一些物理测试 手段，如X-射线结构分析、原子 光谱、分子光谱、磁共振谱和光 电子能谱等，以及通过对物质的 电学、磁学、光学等性质的测定 来了解物质内部原子排列及其电 子运动的状态等，然后再把这些 数据总结成规律。
前一条途径涉及到量子化学的基础内容， 后一条则主要是物理测试方法的基本原理。 这两者彼此密切联系。前者的基本理论来源 于实践。在由时间总结成基本理论时，归纳 法也起了很为重要的作用。后者有依靠前者 作为理论基础，在由基本理论知道新实验技 术的建立和发展时，演绎法也有很重要的作 用。关于演绎法和归纳法大家可以找一本 《自然辨证法》来看，这两种方法都是很有 用处的。
1905年爱因斯坦（A . Einstein） 提出相对论，在高速运动物体的力 学方面对经典力学提出重要修正与 补充。过后他又在量子论和相对论 的基础上以光电现象作为实验基础 爱因斯坦（1879～1955） ，提出了光的量子论，把对微观世 Einstein ，Albert 界物质运动的规律的研究又推进了 一大步。
Fukui Kenichi
R . Roald Hoffmann (1937～)
罗伯持· 伯恩斯· 伍德沃德 （1917-1979） Robert Burns Woodward
目前，由于电子计算机的迅速发展，
对于中等以上分子进行较严格的量子化学 计算日益成为可能；同时各种物理测试手 段也得到突飞猛进的发展，特别是光电子 能谱技术的兴起，以无可辩驳的实验事实 直接证明了量子化学所用的轨道近似模型 的合理性，使理论计算和现代实验方法在 更精确、更完美的高度上结合起来。
当时由于生产力的不断提高，实验技术 有了很大的发展。有一些物理学家观察到许 多现象，用当时已很成熟、理论体系非常完 整的经典物理学是无法加以证明的，甚至与 其推论完全相反。这就迫使人们必须对经典 物理学的体系提出革命性的见解，并逐步发 展新的理论体系。
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• 1824年维勒发现尿素和氰酸铵中含碳、 氢、氧、氮的原子数目完全相同。
同分异构体的提出
• 1830年，贝采里乌斯：“更近的实验表
明···· ···有些物质，它们由相同元素的原子组 成，但是它们的原子按不同斱式排列，因 而具有不同的化学性质和不同的晶体形。” “我建议把组成相同而性质不同的物质称 为“同分异构”的物质。“
• 凯库勒悟出了苯分子的环状结构。
• 他描述道“像一条蛇咬住自己的尾巴”
化学结构说
• 1861年，俄国有机化学家布特列洛夫 在《轮物质的化学结构》指出：“一 个分子的本性取决于组合单元的本性、 数量和化学结构。”
• 1、可以从分子的结构去推测它的 化学性质 • 2可以从化学性质和化学反应来确 定分子的化学结构。
• 1857年，凯库勒提出碳四 价说。 • 所有原子价单位都是等效 的，碳碳之间连接成链,分 子中所有原子价都被饱和。
凯库勒（1829年~1896年）， 德国化学家
• 碳的秘密被揭开后，含碳的化合物比其它元素都 多。 • 知道碳的连接方式，能设计和制备化合物，可以 驾驭元素。
苯分子的结构
• 碳四价和碳成键学说能成功解释脂肪族化合物的 构造和性质，但运用于芳香族化合物却发生了困 难。 • 不同：1、碳的比例比脂肪族高 • 2、最简单的芳香族化合物含有6个碳原子 • 3、所有芳香族的衍生物都某种同族的共同 特点等。
碳四面体构型学说
• 结构理论限于二维空间，不能解释一些现象。 • 如CH2R2的异构体有两个
R H C
R H H
C
R
R
H
碳四面体构型学说
• 1874年9月，范霍夫指出：如果碳原子的四 个价键指向四面体的顶点，碳原子占据四 面体的中心，异构体数目就减少了。 • 如CH4
李比希,德国化学家， （1803~1873年）
• 1823年维勒发现氰酸银的化学式（AgCNO),无毒又 稳定。
维勒，（1800~1882 年），德国化学家
化学公理：物质组成相同则性质必同
• 为何相同量的元素组成的两种物质， 其性质会有如此大的差别呢？
物质组成相同则性质必同的化学公理的打破
•
维勒亲自制备和检测了氰化银
贝采里乌斯，瑞典化学家， （1779~1848年），有机化 学之父
碳原子的连接方式
• 库珀，苏格兰人，化学界的新星。1856年， 27岁来 到巴黎，和最有名的化学家武兹一起工作。
• 连接原子的化学键，解释元素间的化合。
碳键
高明之处：碳有4个键
• 碳的4个键以不同的强度连接其他原子
碳四价和碳成键学说
• 凯库勒和库帕的碳四价、碳链学说和 苯环学说，以及布特列洛夫的化学结 构学说指导着整个结构化学理论。
立体化学
• 1815年，法国人比奥观察到糖、酒石酸等 有石英单晶那样的旋光性。他指出：“有 机化合物在非晶状态下具有的旋光性，一 定是它的分子所固有的性能”。
• 1873年，威利森努斯研究发现酸牛乳中发酵乳酸 和肌肉乳酸是一对旋光异构体。 • "对于它们，只有认为是由于原子在空间有不同的 排布，才能加以解释“
结构的化学的产生与发展
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碳的秘密
• 1796年史密森.台耐特 通过燃烧钻石来研究其的组 成，生成二氧化碳；认识到钻石就是碳 • 科学家已经知道石墨碳是地球上最软的元素
• 最硬的钻石和最软的石墨怎么会是同一元素，碳 的秘密是什么？
• 1823年李比希发现雷化银的化学式（AgCNO)，会 爆炸。【烟花、爆竹的主要成分】