化學(xué)進(jìn)展與中學(xué)化學(xué)PPT幻燈片

什么是化學(xué)?化學(xué)是一門研究物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)變化的科學(xué)．它涉及存在于自然界的物質(zhì):地球上的礦物,空氣中的氣體,海洋里的水和鹽，在動(dòng)物身上找到的化學(xué)物質(zhì),以及由人類創(chuàng)造的新物質(zhì)……。它涉及自然界的變化，與生命相關(guān)的化學(xué)變化,還有那些化學(xué)家發(fā)明和創(chuàng)造的新變化。1.化學(xué)與人類的生存、繁衍與健康2.化學(xué)能為信息、材料、能源等科學(xué)提供關(guān)鍵支撐3.化學(xué)與環(huán)境：對(duì)化學(xué)應(yīng)給予公正合理的評(píng)價(jià)一、化學(xué)對(duì)人類的貢獻(xiàn)徐光憲談20世紀(jì)化學(xué)取得的空前輝煌成就:“2285萬”

1900年在ChemicalAbstracts(CA)上登錄的從天然產(chǎn)物中分離出來的和人工合成的已知化合物只有55萬種。經(jīng)過45年翻了一番，到1945年達(dá)到110萬種。再經(jīng)過25年，又翻一番，到1970年為236.7萬種。以后新化合物增長(zhǎng)的速度大大加快，每隔10年翻一番，到1999年12月31日已達(dá)2340萬種。所以在這100年中，化學(xué)合成和分離了2285萬種新化合物、新藥物、新材料、新分子來滿足人類生活和高新技術(shù)發(fā)展的需要

2003年4500萬種化合物

2008年國(guó)家最高科學(xué)成就獎(jiǎng)在人類多姿多彩的生活中，化學(xué)可說是無處不在的.著名有機(jī)化學(xué)家，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.B．Woodward

在講述化學(xué)合成時(shí)曾說過：化學(xué)家在老的自然界旁邊又建起了一個(gè)新的自然界．R.B．Woodward1965年因在有機(jī)物合成方面的成就獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)徐光憲:如沒有發(fā)明合成氨、合成尿素和第一、第二、第三代新農(nóng)藥的技術(shù)，世界糧食產(chǎn)量至少要減半，60億人口中的30億就會(huì)因饑餓而死亡。

合成氨技術(shù)是哈勃（Haber）在1909年發(fā)明，在1918年因而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。人們把哈勃的合成氨技術(shù)評(píng)為20世紀(jì)最重要的發(fā)明，是很有道理的。N2+3H22NH31.化學(xué)與人類的生存、繁衍與健康藥物化學(xué)在過去對(duì)人類健康有哪些貢獻(xiàn)?沒有發(fā)明合成各種抗生素和大量新藥物的技術(shù)，人類平均壽命要縮短25年。1900年在美國(guó)出生的一名男子的期望壽命只有47歲，但是上世紀(jì)末出生的美國(guó)男子的期望壽命大約是75。這個(gè)難以置信的進(jìn)步相當(dāng)程度上要?dú)w功于藥物化學(xué)家的貢獻(xiàn)。其中最重要的例子是抗菌素的開發(fā)。青霉素使人類平均壽命延長(zhǎng)了約十年20世紀(jì)人類的期望壽命大大延長(zhǎng)，這在相當(dāng)程度上得益于化學(xué)家一方面協(xié)助實(shí)現(xiàn)了諸如青霉素類抗菌素的化工規(guī)模的批量生產(chǎn)，有人估計(jì)，僅青霉素一個(gè)藥物的使用便使人類的平均壽命延長(zhǎng)了大約10年。

弗萊明

錢恩

他們于1945年共同獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。

Penicillinisveryeffectiveinkillingbacteria,butsomeofthemhavedevelopedenzymesthatcandestroypenicillin.Workisgoingontodevelopvariationsofthepenicillinchemicalstructurethatwillnotbedestroyedbybacterialenzymes;otherworkisgoingontofinddrugsthatwillblockthosebacterialenzymes,andpermitpenicillinitselftofunction.1939NobelPrizeinPhysiologyandMedicinetoDomagk

1920前發(fā)生細(xì)菌感染經(jīng)常是致命的，當(dāng)時(shí)，化學(xué)們合成了許多化工產(chǎn)品如染料，包括磺胺類產(chǎn)品。

德國(guó)科學(xué)家GerhardDomagk采用各種新的方法制備這些化學(xué)產(chǎn)品，期望它們能有殺菌功能，1932年發(fā)現(xiàn)了紅棕色染料——calledProntosil.Prontosil：百浪多息-偶氮磺胺生物化學(xué)研究已經(jīng)弄清楚磺胺能夠殺菌同時(shí)對(duì)人無毒的原因人和細(xì)菌的生物化學(xué)是不同的．細(xì)菌要制造基本的維生素—葉酸，而磺胺能夠阻礙細(xì)菌中制造葉酸的酶；沒有葉酸．細(xì)菌不能存活．人體內(nèi)沒有這種酶，我們可從食物中獲取葉酸．從某種意義上來看，因?yàn)槿嗽谏锘瘜W(xué)方面的缺陷(我們不能制造一種重要的維生素,但是我們可以從食物中得到它)，反而使人得到安全。Randomscreeningvsrationaldrugdesign

發(fā)現(xiàn)磺胺藥物的過程稱做隨機(jī)篩選過程.稱之為隨機(jī)，是因?yàn)椴淮嬖谌魏魏虾踹壿嫷睦碛煽梢云谕环N衣用染料會(huì)是一種選擇性的殺菌劑．

Randomscreeningisstillusedextensivelytoday.但是．如果有了更多的生物化學(xué)信息，藥物化學(xué)家也越來越多地用另一種稱之為合理藥物設(shè)計(jì)的方法，用以設(shè)計(jì)和制造具有所期望的生物效應(yīng)的特殊分子．紫杉醇:由紫杉樹皮及針葉提取到全合成

紫杉醇(Taxol)是從太平洋紅豆杉中分離出來的化合物，1971年報(bào)道了其結(jié)構(gòu)。該化合物于1992年被美國(guó)食品和藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)為抗乳腺癌和抗卵巢癌的藥物。紫杉醇在紅豆杉樹皮中含量很低，又表現(xiàn)出獨(dú)特的抗癌機(jī)制?？梢圆挥米仙紭淦?，而用其針葉作原料合成。Nicolaou小組和Holton小組于1994年率先報(bào)道了其全合成.紫杉醇結(jié)構(gòu)“你看見了物質(zhì)（事物）,你會(huì)說‘這為什么?’

我夢(mèng)想從不存在的物質(zhì)（事物）,我要說:’為什么不能?’

”

(伯納德)一步化學(xué)合成反應(yīng)如同棋手的一步棋天然產(chǎn)物合成進(jìn)入”藝術(shù)期”Woodward說過一段經(jīng)常被引用的話:“有機(jī)合成中有激動(dòng)、有探險(xiǎn)、也有挑戰(zhàn)，也可包含著偉大的藝術(shù)，僅這些已足以令人贊嘆…..”.從天然植物藥物到現(xiàn)代化學(xué)藥物——人類與瘧疾的抗?fàn)帲何鞣结t(yī)藥的光輝實(shí)例與中國(guó)故事“瘴氣”與MALARIA

公元前2700年，中國(guó)的古典醫(yī)書《黃帝內(nèi)經(jīng)》描述了瘧疾的相關(guān)癥狀：發(fā)熱、寒顫、出汗退熱等。

公元前4世紀(jì)，瘧疾廣為希臘人所知，因?yàn)檫@種疾病造成了城邦人口的大量減少，古希臘名醫(yī)希波克拉底記錄了這種疾病的主要癥狀;

公元3~4世紀(jì)，印度古代醫(yī)學(xué)經(jīng)典《蘇斯魯塔集》認(rèn)為，瘧疾的發(fā)熱病癥與某種昆蟲的叮咬有關(guān)。瘧疾的傳播非常廣泛，中國(guó)古代稱之為“瘴氣”，意大利語中瘧疾“malaria”的意思是“壞空氣”(badair)，表明中西方對(duì)這種疾病有相似的認(rèn)識(shí)。人類對(duì)付瘧疾的藥物分別源于兩種植物——青蒿和金雞納樹。從金雞納(cinchona)到奎寧：西方科學(xué)致力于解開植物治瘧的秘密

17世紀(jì)時(shí)，印第安人開始用這種樹皮治療瘧疾。這種樹就是金雞納樹。

后來；傳教士胡安·洛佩斯知道了這種樹的功效，治好了西班牙駐秘魯總督夫人安娜·辛可(Cinchon)伯爵夫人的瘧疾。公元1639年這個(gè)消息由夫人的侍臣威加(JuandeWega)傳出了國(guó)界，在西班牙廣為宣傳。這種樹的樹皮根據(jù)總督夫人的名字被命名為辛可那或金雞納（Cinchona)。從金雞納(cinchona)到奎寧：西方科學(xué)致力于解開植物治瘧的秘密

1826年法國(guó)化學(xué)家皮埃爾-·佩爾蒂埃(PierrePelletier)和約瑟夫卡文頓(JosephCaventou)從金雞納樹皮中提取出奎寧。

1907年，德國(guó)化學(xué)家P拉比推導(dǎo)出奎寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。瘧原蟲的抗藥性與“五二三項(xiàng)目”第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，引發(fā)瘧疾的瘧原蟲產(chǎn)生了抗藥性；1961年美軍進(jìn)駐越南，越南戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)。美國(guó)投入巨額資金，篩選出20多萬種化合物，但沒有找到理想的藥物。越南則求助于中國(guó)?！拔宥?xiàng)目”（1967.5.23）啟動(dòng)了中國(guó)的青蒿比西方的金雞納早得多青蒿（黃花蒿）在中國(guó)民間又稱作臭蒿和苦蒿，屬菊科一年生草本植物。公元前2世紀(jì)，中國(guó)先秦醫(yī)方書《五十二病方》已經(jīng)對(duì)植物青蒿有所記載；公元前340年，東晉的葛洪在其撰寫的中醫(yī)方劑《肘后備急方》一書中，首次描述了青蒿的退熱功能；李時(shí)珍的《本草綱目》則說它能“治瘧疾寒熱”。藥學(xué)家屠呦呦制取青蒿提取物

科研人員已經(jīng)篩選了4萬多種抗瘧疾的化合物和中草藥，沒有令人滿意的結(jié)果。屠呦呦決定從系統(tǒng)整理歷代醫(yī)籍開始，她整理了一個(gè)640多種包括青蒿在內(nèi)的草藥《抗瘧單驗(yàn)訪集》。

最初的實(shí)驗(yàn)中，青蒿的效果都不是最好的。她再次翻閱古代文獻(xiàn)，《肘后備急方·治寒熱諸瘧方》中的幾句話引起了她的注意：“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”。原來青蒿里有青蒿汁，它的使用和中藥常用的煎熬法不同。從青蒿到青蒿素：中國(guó)科學(xué)家致力于解開植物治瘧的秘密她用沸點(diǎn)較低的乙醚在攝氏60℃的溫度下制取青蒿提取物；1971年10月4日，她在實(shí)驗(yàn)室中觀察到這種提取物對(duì)瘧原蟲的抑制率達(dá)到了100%。1972年3月，屠呦呦在南京召開的“五二三項(xiàng)目”工作會(huì)議上報(bào)告了實(shí)驗(yàn)結(jié)果；1973年，青蒿結(jié)晶的抗瘧功效在云南地區(qū)得到證實(shí)，“五二三項(xiàng)目”辦公室于是決定：將青蒿結(jié)晶物命名為青蒿素，作為新藥進(jìn)行研發(fā)。1990年中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部編撰《中華人民共和國(guó)藥典中藥彩色圖集》(1990年版）時(shí)將藥用“青蒿”定為：“本品為菊科植物黃花蒿”。世衛(wèi)組織推薦以青蒿素為基礎(chǔ)的聯(lián)合療法瘧疾是最嚴(yán)重的傳染病之一，全球每年有2億-3億感染者，死亡200萬-300萬。我國(guó)研制的青蒿素類抗瘧藥以高效、速效、安全、對(duì)抗藥性瘧疾有特效而風(fēng)靡全球。1995年蒿甲醚被WHO列入國(guó)際藥典，這是我國(guó)第一個(gè)被國(guó)際公認(rèn)的獨(dú)創(chuàng)新藥。2001年，世界衛(wèi)生組織向惡性瘧疾流行的所有國(guó)家推薦以青蒿素為基礎(chǔ)的聯(lián)合療法。青蒿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分獨(dú)特，自上市至今20多年，尚未發(fā)生抗藥性的瘧疾病例。因此近年世界各國(guó)都從分子水平上探索其抗瘧作用機(jī)制。2011年9月12日屠呦呦教授獲得了“拉斯克獎(jiǎng)”中的臨床醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。頒獎(jiǎng)詞：此為獎(jiǎng)勵(lì)她發(fā)現(xiàn)青蒿素藥物，救治了全球，特別是發(fā)展中國(guó)家的成千上萬瘧疾患者《詩經(jīng)》：“呦呦鹿鳴，食野之蒿”；周維善小組最終測(cè)定出青蒿素的結(jié)構(gòu)這是一個(gè)罕見的含有過氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯結(jié)構(gòu)，而且，這個(gè)藥物的分子中不含氮，突破了60多年來西方學(xué)者對(duì)“抗瘧化學(xué)結(jié)構(gòu)不含氮(原子)就無效”的醫(yī)學(xué)觀念。青蒿素的結(jié)構(gòu)被寫進(jìn)中國(guó)有機(jī)化學(xué)合成的教科書中，奠定了今后所有青蒿素及其衍生藥物合成的基礎(chǔ)。

中國(guó)化學(xué)家實(shí)現(xiàn)了以青蒿素為代表的一批萜類化合物的合成隨后又合成了一系列現(xiàn)已作為正式抗瘧藥物的青蒿素的衍生物。中國(guó)科學(xué)院上海藥物所將天然的青蒿素轉(zhuǎn)化為更適合于藥用的蒿甲醚(3)等藥物。青蒿素的合成成功地促進(jìn)了1999年鷹爪素(4)的合成.之后又有人從天然植物(例如甘松等)分離到抗瘧活性化合物(5)等新結(jié)構(gòu)，以及合成到一些結(jié)構(gòu)(如6，7)萜類它們同樣具有高的抗瘧活性。2.化學(xué)能為信息、材料、能源等科學(xué)提供關(guān)鍵支撐（1）化學(xué)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)1946年最早的的計(jì)算機(jī)重30噸，整整裝滿一小間體育館。1分鐘能完成上千次的計(jì)算。內(nèi)裝1．8萬支真空管消耗電力極多，它一開動(dòng)，整個(gè)費(fèi)城的燈光都立刻感到昏暗。高純硅族元素與半導(dǎo)體化學(xué)研究等方面的成果：1948年出現(xiàn)的半導(dǎo)體晶體管硅谷---源于化學(xué)元素硅的科學(xué)園區(qū)放大23000倍的硅蕊片羅輯電路A

portion

of

a

logic

circuit

on

a

siliconbased

computer

chip,

magnified23,000

times.

1958：以化學(xué)過程為基礎(chǔ)的光刻技術(shù)：第一塊集成電路板將多個(gè)晶體管構(gòu)成的整個(gè)電路集中到一小塊硅芯片上

1971

：將一整套計(jì)算機(jī)中央處理機(jī)做成一塊芯片（微處理器）現(xiàn)代化學(xué)材料為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)音樂、圖象提供了條件

無機(jī)化學(xué)材料提供了磁帶、磁盤等磁性存儲(chǔ)材料70年代發(fā)展為以化學(xué)感光記錄層為基礎(chǔ)的光盤存儲(chǔ)技術(shù)和采用光致變色聚合物作光盤記錄層的能反復(fù)使用的可擦洗的光盤。Modern

chemical

materials

make

compact

discs

possible,used

both

for

music

recording

and

for

computerinformation

storage.化學(xué)可能為信息科學(xué)作出新的里程碑式的貢獻(xiàn)的機(jī)遇除了在設(shè)計(jì)概念上分子計(jì)算機(jī)不同于通常的計(jì)算機(jī)外，在信息載流子、體系的技術(shù)和組裝等方面也存在著差異。分子計(jì)算機(jī)是以分子電路為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)，分子電路是分子導(dǎo)線、分子開關(guān)、分子電子回路或網(wǎng)絡(luò)的組合體。分子模型體系的各個(gè)單元的光譜性質(zhì)已經(jīng)廣泛地研究過，理論計(jì)算已完全肯定了這個(gè)概念。這是化學(xué)可能為信息科學(xué)作出新的里程碑式的貢獻(xiàn)的一個(gè)方面.（2）化學(xué)與材料科學(xué)Research

on

semiconductors

at

the

Research

TriangleInstitute

in

North

Carolina.

Not

allchemical

research

isdone

in

test

tubes

and

flasks.高分子化合物材料

高分子(又稱聚合物)是材料的一大門類，是化學(xué)工業(yè)的重要終端產(chǎn)品，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及建筑、交通、機(jī)械、農(nóng)業(yè)、電氣與電子、信息產(chǎn)品、紡織、包裝、日用品、航空航天及國(guó)防等，覆蓋了幾乎所有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，已成為現(xiàn)代社會(huì)生活中衣、食、住、行、用各個(gè)方面不可缺少的材料。高分子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用

目前，全球一年生產(chǎn)大約2億噸塑料供世界60億人口使用。各種高分子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用已經(jīng)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大影響，在美國(guó)它們已占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的4％，而且其產(chǎn)量將繼續(xù)增加。高分子化工的產(chǎn)值已占整個(gè)石油化工產(chǎn)值的近70％。衣

Dyes

and

fabrics

are

produced

by

synthetic

chemistry.沒有尼龍、聚酯(的確良)、人造羊毛等大量合成纖維的生產(chǎn)，很難順利解決人類的穿衣問題

住

Products

of

the

chemical

process

industries

play

an

overwhelming

role

in

homeconstruction

and

home

furnishings.

沒有發(fā)展出許多高性能、高強(qiáng)度及低自重的合成建筑材料，難以修建價(jià)格低廉、性能優(yōu)良的各項(xiàng)建筑。行

沒有石油的開采及加工成有優(yōu)良燃燒性能的各項(xiàng)產(chǎn)品，從而便利了交通，很難使人類在較短時(shí)間內(nèi)到達(dá)世界各地。Essentially

everything

in

an

airplane,

or

in

an

automobile,

is

made

fromproducts

of

the

chemical

process

industries.（3）能源問題

化石燃料是不可再生能源可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、水電、地?zé)岷蜕镔|(zhì)，而核能的產(chǎn)生過程包括裂變和聚變,等。太陽能光伏電池體硅太陽能電池晶體硅太陽能電池是世界市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品。1997年84％的太陽能電池及組件是采用晶體硅制造的。砷化鎵(GaAs)太陽能電池因此成本高，目前主要用在航天器上。磷化銦(InP)太陽能電池具有特別好的抗輻照性能，因此在航天應(yīng)用方面受到重視。蓄電池化學(xué)電源是將物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置.1839年Willam-Grore發(fā)明燃料電池1859年P(guān)lante研制鉛酸電池1868年Leclanche研制以氯化銨為電解液的鋅／二氧化錳電池1888年Gassner制備鋅／二氧化錳干電池1895年Junger發(fā)明鎳／鎘電池1900年Edison創(chuàng)制了鎳／鐵電池在20世紀(jì)后期,形成產(chǎn)業(yè)化的鎳／氫電池和鋰(離子和高分子)電池。氮化鎵LED芯片照明節(jié)能

國(guó)家“十一五”863計(jì)劃--半導(dǎo)體照明工程“高效大功率氮化鎵LED芯片及半導(dǎo)體照明白光源制造技術(shù)”，如果中國(guó)的大城市的夜景燈都用這種產(chǎn)品的話，一年可以省下一座三峽。3.化學(xué)與環(huán)境公元前707年到1935年，共發(fā)生蝗災(zāi)769次,即每3-5年一次。山東蝗災(zāi)曾使大量災(zāi)民遷移到大連。1845-1849年，因土豆病害絕收150萬愛爾蘭人遷移到美國(guó)。第一次世界大戰(zhàn)因軍中虱子導(dǎo)致4000萬人患斑疹傷寒，500萬人死亡。蚊蟲造成瘧疾流行。DDT的合成DDT的合成是1874年由德國(guó)化學(xué)家Zeidler完成的。60多年以后的1939年，瑞士Muller才發(fā)現(xiàn)了DDT具有較好的殺蟲活性。Muller獲1948諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)Muller1932年起研究有機(jī)氯化合物的結(jié)構(gòu)與殺蟲活性間的關(guān)系；在1939年發(fā)現(xiàn)了DDT的殺蟲作用。瑞士的嘉基公司于1940年迅速將該產(chǎn)品推薦作為殺蟲劑使用。1943年10月，拿波里發(fā)生斑疹傷寒大流行，以往的處理方法毫無效果，于是采用DDT。1944年1月間，有130人以DDT處理，在3周內(nèi)斑疹傷寒完全被控制。DDT登上國(guó)際舞臺(tái)。Muller獲1948年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。PaulHermannMullerDDT對(duì)瘧疾等防治顯現(xiàn)極大功效DDT可以抑制昆蟲媒介性疾病，如瘧疾。對(duì)于鼠疫、發(fā)疹熱、黃熱等其他的昆蟲媒介性傳染病，也證實(shí)有抑制效果。在當(dāng)時(shí)的確是拯救了數(shù)以萬人的生命。只是沒想到數(shù)十年后竟會(huì)造成生態(tài)上的浩劫。人類的出路在何方?具有對(duì)因饑餓致死的尸體進(jìn)行剖檢的特權(quán)的英國(guó)皇家醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)Berry教授說:”任何人只要看到這些因饑餓死亡的尸體，就不會(huì)不支持使用農(nóng)藥，農(nóng)藥是人類與饑餓斗爭(zhēng)的主要武器?！比绻R上全面停止化學(xué)農(nóng)藥的使用，這個(gè)世界將會(huì)是一幅什么樣的景象?鼠害橫行、害蟲猖獗、病菌肆虐、雜草叢生、蚊蠅肆無忌憚，這些都是毫無疑問會(huì)出現(xiàn)的后果。食物不足和缺乏營(yíng)養(yǎng)是當(dāng)今世界面臨的最大問題。Barrons曾說：“有面包吃的人會(huì)有很多的憂慮，沒有面包吃的人只憂慮面包。”人類的出路在何方?人類應(yīng)當(dāng)拒絕化學(xué)嗎?對(duì)農(nóng)藥的毒性要有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)

流行病學(xué)專家的調(diào)查結(jié)果表明日常食品致癌的可能性最大。日常生活中我們每天食用的蔬菜一般均含有天然毒素，只是含量較低而已，因?yàn)槭卟吮旧砭哂兄苽涠舅貋眚?qū)趕害蟲和病菌的機(jī)理。馬鈴薯中便含有毒性較高的物質(zhì)茄堿。茄堿在馬鈴薯的綠色組織中含量最高，在馬鈴薯的芽?jī)?nèi)含量達(dá)0.04％，據(jù)估計(jì)，食用綠色程度達(dá)50％的馬鈴薯6.825千克便可能使65千克體重的人有50％的死亡的可能性。這就是化學(xué)工作者告誡人們不要食用發(fā)芽和變綠的馬鈴薯的原因。對(duì)農(nóng)藥的毒性要有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)我們也告誡人們不要食用某些半熟的蔬菜，也就是因?yàn)檫@些蔬菜中含有有毒的物質(zhì)。通過加熱，有毒物質(zhì)可以發(fā)生化學(xué)變化變成無毒物質(zhì)。但是，每年仍有食物中毒的事件發(fā)生。還有一個(gè)事實(shí)是，人們飲用一杯咖啡所攝入的可能致癌物質(zhì)要比人們?cè)谝惶斓氖澄镏谐匀氲娜哭r(nóng)藥殘留物而攝入的可能致癌物質(zhì)多得多。開發(fā)更有效的農(nóng)藥化學(xué)工作者一直在竭力尋找高效、低毒、對(duì)環(huán)境影響小的農(nóng)藥。從低效高毒的無機(jī)合成農(nóng)藥到高效高毒的有機(jī)氯(DDT)、有機(jī)磷等有機(jī)合成農(nóng)藥，再到高效低毒的氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類有機(jī)合成農(nóng)藥，再到超高效低毒的磺酰脲、毗蟲靈類有機(jī)合成農(nóng)藥，每一個(gè)里程碑都無不滲透著化學(xué)工作者對(duì)環(huán)境的深切關(guān)注?；瘜W(xué)日常化學(xué)冶金地質(zhì)學(xué)材料科學(xué)數(shù)學(xué)物理紡織，印染制藥法學(xué)鑒定環(huán)境科學(xué)化肥，農(nóng)藥食品醫(yī)學(xué)生物學(xué)電子石油化工化學(xué)是一門中心科學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)一類是從自然界發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，即通過新的觀察工具與實(shí)驗(yàn)手段發(fā)現(xiàn)新的自然客體或自然現(xiàn)象；一類是在科學(xué)研究中提出新的概念、原理、假設(shè)、定律，建立新的理論體系。二、對(duì)中學(xué)化學(xué)教育的思考拉瓦錫的貢獻(xiàn)1772年由于他對(duì)天然水的研究卓越成果被選為法國(guó)科學(xué)院院士（29歲）1772年2月他讀到達(dá)爾賽的研究報(bào)告“……在高溫下燒得熾熱的金剛石會(huì)消失得無影無蹤，連一點(diǎn)灰都沒有殘留下。”他會(huì)怎樣想？你會(huì)怎樣想？他認(rèn)為周圍的環(huán)境一定起了某種作用。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)他要看看在燃燒的白磷的過程中空氣又發(fā)生了什么變化？“原來只有五分之一的空氣能與磷化合”提問：“空氣是一種混合氣體？”燃燒作用是和空氣中的某種氣體的化合作用，這種氣體空氣叫“有用空氣”他多么想能從金屬灰中取出純的“有用空氣”呀！從汞灰中制得“有用空氣”。他堅(jiān)信絕沒有燃素存在。1777年他正式把這種氣體命名為氧。研究了五年，1777年寫了《燃燒概論》，闡述了燃燒作用的氧學(xué)說。1782年，英國(guó)無路和化學(xué)家布萊格登——“可燃空氣”與空氣混合點(diǎn)燃后生成水。1787年拉瓦錫確認(rèn)水不是元素，而“可燃空氣”是一種元素，命名為氫。至此，燃素的氧說很快被舉世公認(rèn)了。1789年拉瓦錫發(fā)表了他的名著《化學(xué)概論》。拉瓦錫元素的定義：元素是用任何方法都不能在分解的簡(jiǎn)單物質(zhì)。元素學(xué)說成為現(xiàn)代化學(xué)理論的起點(diǎn)，完成了人類元素認(rèn)識(shí)史上的一次質(zhì)的飛躍。門捷列夫的第一個(gè)周期表（1869年3月）門捷列夫的貢獻(xiàn)門捷列夫的第三個(gè)周期表(1871年發(fā)表)1869年發(fā)現(xiàn)了元素之間的內(nèi)在聯(lián)系——化學(xué)元素周期律。在歷史上稱為科學(xué)發(fā)展的里程碑。俄羅斯化學(xué)家門捷列夫（Mendeleev）

1834-1907）恩格斯高度評(píng)價(jià)元素周期律的發(fā)現(xiàn)“門捷列夫不自覺地應(yīng)用黑格爾的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的規(guī)律，完成了科學(xué)上的一個(gè)勛業(yè)，這個(gè)勛業(yè)可以和勒維烈計(jì)算尚未知道的行星海王星的勛業(yè)居于同等地位?！薄蹲匀晦q證法》1872年,門捷列夫在《李比希年鑒》上發(fā)表文章,介紹了關(guān)于化學(xué)元素周期律的新認(rèn)識(shí):

化學(xué)元素按照原子量的大小排列起來，呈現(xiàn)出明顯的性質(zhì)上的周期性。性質(zhì)相似的元素，它們的原子量或者大致相同（如Pt、Ir、Os），或者是有規(guī)律地遞增（如K、Rd、Cs）。元素按照它們的原子量排列形成的類似符合它們的原子價(jià)的。自然界中分布最多的各種元素有比較小的原子量，并且有特別顯著的性質(zhì)。原子量的大小決定元素的性質(zhì)。預(yù)期可以發(fā)現(xiàn)許多未知元素。例如同Al和Si相似的元素，它們的原子量應(yīng)該在65～75之間。元素的原子量可以根據(jù)元素的位置來修正。元素的特性可以從它們的原子量預(yù)示出來。假說的驗(yàn)證1871年門捷拉夫預(yù)言鋅的后面應(yīng)該是原子量接近66的元素——“類鋁”1875年法國(guó)化學(xué)家布瓦博得朗在利用元素的光譜檢驗(yàn)閃鋅礦時(shí)，發(fā)現(xiàn)了鎵Ga（類鋁）門捷拉夫?qū)懶耪f：“鎵就是類鋁，鎵的比重不是4.7，而應(yīng)是5.9-6.0”最后布瓦博得朗測(cè)得鎵的比重為5.96震動(dòng)了歐洲科學(xué)界，科學(xué)史上第一次預(yù)言的新元素得到了證實(shí)。

1880年瑞典化學(xué)家尼爾遜在希土礦中發(fā)現(xiàn)新的元素鈧Sc（類硼）門捷列夫預(yù)言的類硼原子量為44氧化物比重3.5硫酸鹽Eb2(SO4)3尼爾森發(fā)表的鈧原子量為43.79氧化物比重3.86硫酸鹽Se2(SO4)31886年德國(guó)化學(xué)家文克勒發(fā)現(xiàn)鍺Ge（類硅）門捷列夫預(yù)言的類硅原子量為72比重大約5.5金屬氧化物比重4.7氯化物比重1.9沸點(diǎn)<100℃發(fā)表的鍺原子量為72.6比重大約5.35金屬氧化物比重4.703氯化物比重1.887沸點(diǎn)<86℃中國(guó)化學(xué)家傅鷹說：

化學(xué)給人以知識(shí)，化學(xué)史給人以智慧。

所以，當(dāng)我們走進(jìn)化學(xué)領(lǐng)域的時(shí)候，我們不僅要熟練掌握化學(xué)的基本原理，也要用心體會(huì)前人曾遇到的問題和挑戰(zhàn)，以及他們?cè)诎l(fā)現(xiàn)過程中的思想歷程，從前人的智慧中汲取靈感。原子由中子、質(zhì)子和電子組成1904年湯姆遜設(shè)想：

原子是一個(gè)帶電的球1911年盧瑟福做實(shí)驗(yàn)，提出

原子有核模型三、高中學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)新的困境？

1913年玻爾提出玻爾原子模型環(huán)繞運(yùn)行的電子不會(huì)輻射能量。電子只能在其固有的軌道上運(yùn)行，各個(gè)軌道之間是“禁止區(qū)域”；怎樣證明？太陽光譜和原子發(fā)射光譜解釋氫原子光譜

n=3,4,5…

n=2可見光

n=2,3,4…

n=1紅外線

n=4，5，6

n=3紫外線可見光區(qū)紅外區(qū)紫外區(qū)410.2434.0486.1656.3當(dāng)氫原子中的電子從n=3的軌道躍遷到n=2的軌道是可計(jì)算出發(fā)射光的波長(zhǎng)為656.5nm。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差0.2nm。玻爾預(yù)言：2n2新的問題？如何描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？提出問題解決問題創(chuàng)新意識(shí)2002年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)田中耕一(KoichiTanaka日本1959-)，日本科學(xué)家。1959年出生于日本富山縣首府富山市，1983年獲日本東北大學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)任職于京都市島津制作所，為該公司研發(fā)工程師，分析測(cè)量事業(yè)部生命科學(xué)商務(wù)中心、生命科學(xué)研究所主任。與美國(guó)科學(xué)家約翰?芬恩一同發(fā)明了“對(duì)生物大分子的質(zhì)譜分析法”。以色列科學(xué)家獲2011年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)謝赫特曼于1982年４月８日首次在電子顯微鏡中觀察到一種“反常理”的現(xiàn)象——他們當(dāng)時(shí)所觀察的鋁合金中的原子，是以一種不重復(fù)的非周期性對(duì)稱有序方式排列的，而按照當(dāng)時(shí)的理論，具有此種原子排列方式的固體物質(zhì)是不存在的。但這一發(fā)現(xiàn)促使科學(xué)家開始重新思考對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知?？蒲腥藛T陸續(xù)在實(shí)驗(yàn)室中制造出其他種類的準(zhǔn)晶體，在取自俄羅斯一條河流的礦物樣本中發(fā)現(xiàn)天然準(zhǔn)晶體。瑞典一家公司也在一種鋼中發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體，這種準(zhǔn)晶