绪论 材料化学
有机化学-1 第一章 绪论
C-H键键能 (423+439+448+347)/4=414 kj/mol 键键能=( 键键能
2003-2008年 2003-2008年
2009年至今 2009年至今
1999-2003年 年 化学(师范类) 化学(师范类) 2003-2008年 年 有机合成 2009年至今 2009年至今 有机化学
安徽师范大学 理学学士 中国农业大学 理学博士 中科院大连化物所 博士后
第一章 绪论
§ 1-1 有机化学的产生和发展 § 1-2 有机化合物的分类 §1-3 有机化合物结构式的表达方式 §1-4 现代共价键理论 §1-5 共价键的断裂和有机反应的类型
4,键的极性和极化性 ,
两个不同原子形成共价键时, 两个不同原子形成共价键时,将使键产生极性 不同原子形成共价键时
δ H δ Cl H C m H Cl C =3.57X10
-30
=3.57X10-30 C m Cl
极化性:键的极性大小取决于成键的两原子电负性 极化性:
的差值,与外界条件无关, 永久的性质 的差值,与外界条件无关,是永久的性质
H3C NH2 N O
O
硝羟硝
S OH 硝磺羧 O
§1-3 有机化合物结构式的表达方式
H H C H C H H C C H CH3CHCH2CH3 CH3
有机化学 chap1-绪论
1848年—— 含碳化合物的化学 1854年
油脂
有机物 × 无机物
1874年—— 碳氢化合物及其
衍生物的化学
维勒(德国)
2020年4月17日星期五
NH4OCN(氰酸铵)
△
O NH2–C–NH2(尿素)
《有机化学》
有机化学——碳化合物的化学
1、与人类关系密切
凭什么一个C
就能成为一门 独立学科？
2、数量众多
生命科学 材料科学 环境科学 化学生物学 能源、工业、农业 ...... 等方面
1901~1998年，诺贝尔化学奖共90项，其中有机化学方面的 化学奖55项，占化学奖61%
2020年4月17日星期五
《有机化学》
1989年美国Harvard大学kishi教授等完成海 葵毒素(palytoxin) 的全合成。
Constitution(构造):指组成分子的原子或基团相互 连接的顺序。如C2H4Cl2有CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2
2020年4月17日星期五
《有机化学》
Configuration(构型):指组成分子的原子或基团的固 有空间排列，其排列状态的改变，必须靠共价键的断 裂和新的化学键的形成。
化合 物
醛、酮 CH3–CHO CH3-C-CH3 O 羧酸和羧酸衍生物 CH3–COOH CH3-C-Cl
生 含氮 硝基化合物 CH3–NO2
物 化合
胺
CH3–NH2
物 重氮和偶氮化合物
–+N2HSO4-
杂环化合物 O 2020年4月17日星期五
S
《有机化学》
四、有机物结构表示方式——构造式 表示无机物——分子式——组成(H2O) 构造式——分子中原子的连接方式和次序。
材料化学基础知识
升空时，从燃料箱脚架 处掉下的一块隔热泡沫 砸到左翼碳／碳复合材 料面板下半部附近造成 裂缝。而后高温热离子 流穿过此处，使机翼铝 合金、铁基合金、钠基 合金结构熔化，导致航 天飞机失控、机翼破坏 和机体解体。
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材料科学研究的内容
合成与制备 Synthesis and Fabrication 结 构 Structures 效能与功能 Performance
由材料和工艺工程师及科学家组成的调查组对飞机残骸进行
了重组、残骸材料的冶金分析以及模拟试验，分析了航天飞 机爆炸的原因。“哥伦比亚号”航天飞机的爆炸，震惊了世
人，同时也引起了人们对材料的关注，材料分析揭开了哥伦
比亚空难之谜。
Chapter1 Introduction
9
一个示例：
哥伦比亚空难与材料
这张照片是在哥伦比亚号返回地 球的11天前拍摄并传回的，通过 哥伦比亚号上随机安装的一架照 相机拍摄。
Chapter1 Introduction
13
1.1 基本概念 (4)化学与材料的区别
化学是关于物质的组成、结构和性质以及物质相互转变的一门科学。 很明显，材料与化学的对象都是物质，材料注重的是物质宏观方面的研究，化 学则是关注原子－分子水平的相互作用。
把这两者结合起来，可以从分子的微观水平到宏观尺度认识结构与性能的关系， 从而调节改良材料的组成、结构和合成技术及相关的分析技术，并发展出新型的具 有优异性质与性能的先进材料。
这个新学科与物理、化学、力学、机械、冶金、化
工等传统科学门类水乳交融，但是具有其独特的鲜 明的个性。也正是因为与各个传统科学门类水乳交 融，材料学科在不同的场合就被划分成了材料物理、 材料化学、材料力学、材料工程学等4个主要分支。
1 材料化学--腐蚀化学-7 - 副本
化学反应引起腐蚀破坏
高分子材料耐化学腐蚀能力决定于官能团的反应能力。
官能团的化学反应可使高聚物材料性质改变、老化
气体中的氧与液相中的水具有很强渗透能力和反应活性, 氧 化与水解是高分子材料腐蚀破坏最主要的反应 。
（5）机械电子
（6）民生
（7）环境污染
6.1.2 腐蚀的危害 直接损失
据国际权威统计 -金属年产量的1/3受腐蚀报废，其中2/3尚 可回炉, 即约10％金属永久腐蚀损失。 全世界金属产量约为10亿吨，损失1亿吨/年
间接损失
停工停产、泄漏导致成品流失、产品质量下降、突发事故、人身安 全、技术故障、环境污染 ……。 (1985.8.12日本波音747 飞机因SCC机毁，亡500余人)
6.2.3减少硅酸盐水泥腐蚀的措施：
（1）根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。 （2）提高水泥石的密实度。 （3）加做保护层。
6.3 聚合物材料的腐蚀和防护
6.3.1聚合物腐蚀破坏特点
• 高分子聚合物在酸、碱、盐水溶液中比较耐蚀 — 优于金属
有些聚合物也不耐强酸、碱, 如尼龙只耐稀的无机酸、碱。
和材料的亲合力。
(3) 温度 — 温度上升, 大分子热运动增大, 可产生更多的空 隙, 介质分子易通过。 (4) 介质浓度 — 溶液中离子的水合作用, 阻止H2O向材料内 部渗透, 因此介质浓度高反而使扩散、渗透下降。H2O是破
坏材料的主要因素。 ( 材料的组成（添加剂 ，骨料或填料等）。
（3）防护方法
材料腐蚀化学
Introduction to Corrosion and Protection of Materials
《材料化学》课程考试标准
《材料化学》课程考试标准学时：54 学分：3.0一、课程性质与考试基本要求：课程性质：专业必修（学位课）考试基本要求：要求学生掌握涉及材料结构、材料性能以及材料制备与合成等内容的基本原理、基本规律的知识，将金属学、陶瓷学和高分子物理的基础理论融合为一体，了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料、新型功能材料以及纳米材料的基本概念、研究进展，掌握材料共性规律，融汇贯通，并指导材料的设计和应用，具备一定的科研能力、思维能力和创造能力。
二、考试方法：闭卷考试三、试题类型：简答题、分析综合题等四、课程考试内容及要求：第1章绪论（2学时）[本章重点]《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）[本章重点]1.晶体学基本概念2. 晶体材料的结构[教学内容]2.1元素和化学键2.2晶体学基本概念2.3晶体材料的结构2.4 固溶体第3章晶体缺陷化学（4学时）[本章重点]1.缺陷的化学平衡2. 缺陷化合物的合成3. 缺陷的实验表征[教学内容]3.1 缺陷的发现3.2 缺陷的分类3.3 点缺陷3.4 缺陷的化学平衡3.5 缺陷化合物的合成3.6 缺陷热力学3.7 缺陷的实验表征3.8 非化学计量化合物3.9 材料研究方法第4章材料的性能（4学时）[本章重点]1.力学性能2. 热性能3. 磁性能[教学内容]4.1 化学性能4.2 力学性能4.3 热性能4.4 电性能4.5 磁性4.6 光学性能第5章材料的制备（8学时）[本章重点]1．晶体生长技术2．溶胶－凝胶法3．非晶材料的制备[教学内容]5.1 晶体生长技术5.2 气相沉积技术5.3 溶胶－凝胶法5.4 液相沉淀5.5 固相反应5.6 插层法和反插层法5.7 自蔓延高温合成法5.8 非晶材料的制备第6章金属材料（4学时）[本章重点]1．金属材料的结构与性能2．储氢合金3．非晶态金属材料[教学内容]6.1 金属材料结构与性能6.2 超耐热合金6.3 超低温合金6.4 超塑合金6.5 形状记忆合金6.6 储氢合金6.7 非晶态金属材料第7章无机非金属材料（6学时）[本章重点]1.无机非金属材料的结构2. 新型无机非金属材料[教学内容]7.1 无机非金属材料的分类及特点7.2水泥与玻璃7.3 陶瓷7.4 半导体材料7.5 超导材料第8章高分子材料（4学时）[本章重点]1.高分子的结构与性能2. 高分子的合成3.电功能高分子[教学内容]8.1 高分子结构与性能8.2 高分子合成8.3 聚合物光子材料8.4 电功能高分子8.5 化学功能高分子第9章新型功能材料（8学时）[本章重点]1．固体电学性质的物理本质2．固体光学性质的物理本质3．固体磁学性质的物理本质[教学内容]9.1 固体的电性质与电功能材料9.2固体的光学性质与光学功能材料9.3固体的磁性质与磁性功能材料第10章纳米材料（6学时）[本章重点]1.纳米材料的特性2. 纳米材料的制备3.纳米材料的应用[教学内容]10.1 纳米材料的种类10.2 纳米材料的特性10.3 纳米材料的制备10.4 纳米材料的应用五、成绩评定方式：课程总成绩由课程论文成绩（70％）和平时成绩（30％）（包括课外作业和学习态度）按比例评定。
九年级化学开学第一课-化学绪论讲稿
化学绪论讲稿第一环节：导入，体会学习化学的重要性同学们，首先恭喜大家顺利进入初三的学习。
初三的课表上多了一门化学课，化学与生活与劳动是非常有关系的，所以我想先评估一下大家是不是热爱劳动，了解生活。
评估的方式很简单，就是清洗生活物品。
需要清洗的物品有三样：一只带水垢的杯子、一只带油污的碗还有一片被红墨水污染的布。
现在大家已经分成了四个小组，每个小组的同学都需要清洗这几样东西，大家都有的工具就是一只刷子。
第一小组的同学还可以分到1杯白醋，第二小组的同学还可以分到一些做馒头用的苏打粉，第三小组的同学可以分到一块肥皂，最后一个小组的同学工具最齐全，有刷子、白醋、苏打粉和肥皂。
下面给大家3分钟左右的时间，组内分工，用手上有的工具清洗带水垢的杯子、带油污的盘子和带墨迹的布条。
时间到，我们来看一看大家的劳动成果。
请第一小组的同学谈谈你们的感受。
你们觉得什么洗干净了？什么洗得还不尽如人意？（提问）我们来检查一下看是否如此。
第二小组的同学呢？（提问）第三小组的同学呢？（提问）最后我想问一下第四小组的同学，你们的工具最齐全，你们是不是把所有的东西都洗干净了？（提问）你们是怎么发现可以用白醋清洗水垢，用苏打粉清洗污的？（提问）同学们回答的都非常好，我非常高兴。
现在大家已经知道了水垢要用醋洗，油污要用苏打洗，墨迹应该用肥皂洗，这已经是化学思维了。
不过这种思维还非常简单，只是停留生活的经验层面，为了让这种思维更完整、更全面，我们必须学习化学。
第二环节：分析核心概念“化学”学习一门学科，我们总应该了解它研究什么。
刚才的实验一切都很好，不过还有一点点遗憾，那就是墨迹没有洗干净，下面由我来清洗墨迹，大家一边看我清洗，一边思考化学研究什么。
好，如果只允许使用一个词来概括化学留给你的印象，你会选择哪个？（提问）我们来看看外国友人是怎样认识化学的，这是英国的初中化学教材，我翻开其中的一页，你们看到了什么？果然，你们的观点得到了印证，化学研究的突出问题是变化，化学的民间定义就可以认为是一门研究变化的学科。
1分子筛与多孔材料化学
分子筛与多孔材料领域
• 高质量的研究工作
– Nature, Science, JACS, Angew. Chem. – Microporous Mesoporous Mater. – Chem. Mater. , J. Phys. Chem. B.,…ACS – RSC… – American Patents, European Patents, … – International Meetings (IZC, IMMS, ZMPC…)
100nm
FAU
LTA Nanosized Zeolites ---Chem. Mater.
Nanosized ZSM-5
形貌控制 纳米颗粒、纤维、膜
ZSM-5, Silicalite-1 TS-1, LTA beta, Y, X
J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3530-3531
沸石分子筛的催化应用
固体酸性催化剂：最大应用，广泛地应用在 石油加工中
Exxon, Mobil, Shell,… GNP的很大比重 制备方法：NaZNH4Z HZ 国民经济发展的核心技术
---50年代经济制裁的重要内容之一
石油的催化裂化
50年代前：催化剂为酸性黏土
催化活性低，汽油、柴油收率低
在ZSM-5存在下，邻二甲苯可以高选择 性地转化为对二甲苯！
实例：利用SAPO-34实现择形反应
乙烯(<4Å)：重要化工原料，价格较高 酸催化：CH3OHH2C=CH2+H2O 缺点：丁烯等 (> 4Å)：价格较低
择形催化反应：分子筛SAPO-34 二维孔道：3.8 Å 在SAPO-34存在下，甲醇可以高选择性 地转化为乙烯！
A
《有机化学》第一章绪论
《有机化学》第一章绪论一、教学内容本节课的教学内容来自于《有机化学》第一章绪论。
这部分内容主要包括有机化学的基本概念、有机化合物的分类、有机化学反应类型以及有机化合物的结构和性质。
具体内容包括：1. 有机化合物的定义和特点：介绍有机化合物的概念，解释有机化合物的特点，如碳氢化合物的存在、有机化合物的命名规则等。
2. 有机化合物的分类：介绍烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等有机化合物的分类和特点，解释它们的结构差异和性质特点。
3. 有机化学反应类型：介绍加成反应、消除反应、取代反应等有机化学反应类型，解释反应机理和反应条件。
4. 有机化合物的结构和性质：介绍有机化合物的结构特点，如碳原子的四价键、有机化合物的同分异构现象等，解释有机化合物的物理性质和化学性质。
二、教学目标1. 学生能够理解有机化学的基本概念和特点，掌握有机化合物的分类和命名规则。
2. 学生能够了解有机化学反应的类型和机理，理解反应条件和反应产物的关系。
3. 学生能够分析有机化合物的结构和性质，运用有机化学的基本原理解决实际问题。
三、教学难点与重点重点：有机化合物的分类和特点、有机化学反应类型和机理、有机化合物的结构和性质。
难点：有机化合物的结构和性质的理解和应用、有机化学反应机理的掌握。
四、教具与学具准备教具：黑板、粉笔、多媒体教具、有机化合物的模型或图示。
学具：笔记本、笔、有机化合物的结构模型或图示、有机化学反应机理的图示。
五、教学过程1. 引入：通过展示有机化合物的实际例子，如糖类、脂肪、蛋白质等，引起学生对有机化学的兴趣，引出本节课的主题。
2. 讲解：在黑板上用粉笔写出有机化合物的定义和特点，引导学生理解有机化合物的概念和特点。
然后，通过图示和模型，讲解有机化合物的分类和结构特点，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等。
3. 示例：通过具体的有机化学反应实例，讲解加成反应、消除反应、取代反应等有机化学反应类型，解释反应机理和反应条件。
4. 练习：给出一些有机化合物的结构和性质的题目，让学生通过观察和分析，回答题目，巩固对有机化合物的结构和性质的理解。