基礎化學第一章(緒論).ppt

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1,八年制臨床醫(yī)學專業(yè)“基礎化學”鈕因堯上海交通大學醫(yī)學院基礎醫(yī)學院化學教研室,2,第一章緒論第一節(jié)基礎化學課程的地位和任務一、化學是一門中心科學,Chemistryisthebranchofsciencethatstudiesthecompositionandpropertiesofmatterandthechangesthatmatterundergoes.,3,化學的歷史1.古代及中古時期17世紀中葉前：煉金術(alchemychemistry)、煉丹術、醫(yī)藥學萌芽。,煉金術--催化、孵生了現(xiàn)代化學，是化學科學的基礎,早期的煉金術士總是偷偷地進行活動。在昏暗的實驗室，煉金術士利用冶煉爐，使用風箱重復煉金術的試驗。帶有自我迷惑的神秘色彩。,4,煉金術士無意中發(fā)現(xiàn)的冶煉技術與某些化學反應，對后來的化學家都有很大的啟發(fā)價值。通過不斷試驗，催生了某些新化學藥品與醫(yī)療藥品，并確定了類似分離、精煉、蒸餾與發(fā)酵等試驗程序。現(xiàn)代化學實驗室內(nèi)使用的設備和技術，有許多是從中發(fā)展而來的。,偉人牛頓--曾狂熱而持久地投身于煉金術的研究。1936年，一批“不具科學價值”的牛頓手稿被拍賣。其中留下的有關煉金術資料竟超過100萬字。,5,在羅馬帝國，煉金術得到宮廷資助某種程度上，煉金術士對開啟現(xiàn)代化學這門學科作出了貢獻。,6,煉丹術：煉丹家把天然丹砂（紅色硫化汞）置于煉丹爐中加熱，使其分解為汞和硫，汞和硫又會化合為黑色硫化汞，再經(jīng)加熱而升華，回復為紅色硫化汞。煉丹家把所得的紅色硫化汞稱為“還丹”，重復多次制得的丹砂稱“九轉還丹”?；闹嚨恼J識：人服食了還丹，就會像它一樣脫胎換骨，飛升成仙，長生不老。但煉丹利用化學和物理的方法。為什么要反復煉？,7,煉丹術和是中華民族對世界文化發(fā)展作出貢獻的一部分，涉及到汞化學、鉛化學、砷化學、礬化學、火藥以及植物化學等方面。,煉金術、煉丹術雖然是古人企圖“點石成金”或煉制“長生不老”藥物的方術，但都以古代物質(zhì)理論和化學工藝知識相結合而形成的“類化學實驗”活動，積累了相當豐富的化學知識，成為近代科學化學產(chǎn)生的前軀或基礎。特點：實用性、經(jīng)驗性、零散性。,8,2.近代化學時期17世紀末-19世紀末：BoyleR的科學元素說、DaltonJ原子論、LavoisierAL燃燒的氧化學說、AvogadroA分子假說、MендедеевДИ元素周期表特點：四大化學（無機化學，有機化學，分析化學，物理化學）相繼建成。化學成為一門獨立的科學。,9,3.現(xiàn)代化學時期19世紀末：X射線、放射性、電子的發(fā)現(xiàn)。20世紀：高分子材料、核化學、儀器分析、量子力學（1924-1926）。邊緣學科：生物化學、環(huán)境化學、材料化學、藥物化學等特點：化學與其他學科之間的聯(lián)系愈來愈密切。是一門中心科學。,10,化學與醫(yī)學、藥學等學科的重要關系,化學,藥學,臨床檢驗,預防醫(yī)藥學,醫(yī)用材料,,病生理研究,,,,,,二、化學與醫(yī)學的交叉和融合,11,化學是醫(yī)學和藥學中各學科的基礎醫(yī)學：研究人體中生理、心理和病理現(xiàn)象的規(guī)律，進而尋疾病診斷、治療乃至預防有效方法。當代醫(yī)學重要成就之一：戰(zhàn)勝細菌性感染疾?。?）第一個醫(yī)用消毒劑—石炭酸噴劑的誕生19世紀80年代，Lister用石炭酸（Carbolicacid）制劑處理傷口和手術創(chuàng)口的方法，開辟了消毒手術的新時代；。從此，歐洲的醫(yī)院不再是病人等待死亡的場所，而是康復的希望之地。,12,（2）磺胺的應用1908年，安氮磺胺（Prontosil）被合成。1932年，Domagk（1939年Nobel生理獎）發(fā)現(xiàn)安氮磺胺的抗菌作用。之后研究發(fā)現(xiàn)磺胺是這一藥物在體內(nèi)被轉化后的有效成分。（3）青霉素的應用1929年，F(xiàn)leming（1945年Nobel醫(yī)學獎）發(fā)現(xiàn)青霉素，在二戰(zhàn)期間，F(xiàn)leming利用新的化學制備方法（冷凍干燥技術），成功提純了具有生物活性的青霉素，并利用生物合成技術大規(guī)模制備青霉素。人類戰(zhàn)勝病菌道路的一個里程碑。,13,化學、物理、生物學交叉合作，使化學的邊界越來越漠糊。1、哈佛大學化學系教授GeorgeWhitesides利用傳統(tǒng)化學方法研究細菌在表面如何生長，在實驗室合成人工細胞膜，利用這些合成的生物膜來研究生物酶和糖分子如何吸附并識別活細胞的表面。2、哈佛大學化學教授StuartSchreiber教授通過合成有機小分子來研究蛋白質(zhì)的功能。這些有機分子會與蛋白質(zhì)結合并改變蛋白質(zhì)的功能（比如，使某些蛋白酶的功能被關閉）。3、分子生物學的實驗技術（凝膠電泳、PCR技術）均建立在化學基礎上。,14,諾貝爾化學獎、醫(yī)學獎,2002年諾貝爾化學獎：美國科學家約翰-B-芬恩、日本科學家田中耕一(KoichiTanaka)、瑞士科學家?guī)焯?烏特里希，以表彰他們在生物大分子研究領域的貢獻。2003年度化學獎：美國科學家阿格里（發(fā)現(xiàn)一種被稱為水通道蛋白的細胞膜蛋白就是人們尋找已久的水通道）和羅德里克麥金農(nóng)（利用Ｘ射線晶體成像技術獲得了世界第一張離子通道的高清晰度照片，并第一次從原子層次揭示了離子通道的工作原理）。2003年醫(yī)學獎：美國的保羅-勞特布爾和英國的彼得-曼斯菲爾德在核磁共振成像技術領域的發(fā)現(xiàn)而獲獎。2004年諾貝爾化學獎：以色列科學家阿龍-西查諾瓦、阿弗拉姆-赫爾什科和美國科學家伊爾溫-羅斯（他們突破性地發(fā)現(xiàn)了人類細胞如何控制某種蛋白質(zhì)的過程，具體地說，就是人類細胞對無用蛋白質(zhì)的“廢物處理”過程）,15,當今時代，生物醫(yī)學建立在生物化學和分子生物學的基礎上、在基因和蛋白質(zhì)分子結構層次上認識疾病的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)新的預防和治療藥物；而化學方法和手段滲透于生物醫(yī)學研究和實踐的各個領域和階段，在從醫(yī)學檢驗到化學治療等方面發(fā)揮著不可缺少的重要作用。,16,三、“基礎化學”教學內(nèi)容簡介在自然科學（理學和醫(yī)學）的各個學科中，“基礎化學”歷來都是重要的基礎課之一?！盎A化學”教學內(nèi)容根據(jù)醫(yī)學專業(yè)的特點選定,為學習后續(xù)化學及生物醫(yī)學課程如有機化學、生物化學、生理學等打下基礎。醫(yī)學、生物學已進入了分子水平、藥物的結構與療效、體內(nèi)的代謝反應。為了解新技術（納米技術）、新科學（基因）充實必要的化學基礎知識。為醫(yī)學專業(yè)一年級學生學習,定量構效關系QSAR:QuantitativeStructure-ActivityRelationship,17,1、基本理論：（1）溶液的基本性質(zhì)（2）化學反應本質(zhì)和規(guī)律(化學的基本原理)：化學熱力學（化學反應的能量變化、方向、限度），化學動力學（化學反應的速率）。（3）化學中的數(shù)學原理(化學平衡):酸堿平衡、氧化還原平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡，其基本原理相同。（4）物質(zhì)的結構和性質(zhì):原子結構、分子結構（5）其它：膠體化學、基本分析化學理論和方法（酸堿滴定法等）。,18,2、常規(guī)化學分析測試技術：基本原理以及在醫(yī)學上的應用等。3、常規(guī)化學軟件的應用，化學文獻的檢索4、綜述和論文的撰寫5、醫(yī)學中的化學原理應用6、基礎化學實驗,19,四、怎樣學好基礎化學,1.學習方式的轉型：知識傳授式→交流和更新式（中學）（大學/終生）2.提高自學能力聽課前預習，學會看書，多記筆記（筆記整理），問題和提出，不搞題海戰(zhàn)術。3.一種思維方法的訓練。微觀的角度，嚴密的邏輯思維方法。4.化學是一門實驗科學。掌握實驗中的一些基本技能。,20,5.積極利用資源：參考書科技文獻（JournalArticles）專題講座科技會議（ScientificWorkshop&Conference）實驗室,InformationTechnology和Internet計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)——無限和開放的知識空間，人類的外部大腦和無限擴展的、共享的記憶單元關鍵詞和Internet搜索引擎---輕輕松松的查閱和學習多媒體---學習成為快樂的經(jīng)歷網(wǎng)絡教育---隨意地選擇學習的“時間、地點、方式和老師”,21,五、教學方式和對學生能力培養(yǎng)1、理論課：化學基本原理、方法和分析技術與人體中生理、心理和病理現(xiàn)象、相關治療藥物等緊密結合。掌握基本理論，具備用化學知識應用于醫(yī)學的能力。提高學生的專業(yè)英語水平、英語題在考試中占10--15%。,22,2、實驗課：通過實驗訓練，讓學生掌握基本實驗技能，建立實驗研究概念，培養(yǎng)動手能力(Experimentalskills)。3、討論課：提高學生表達能力(Presentation)和交流能力(Communication)，幫助學生建立化學思維和啟發(fā)學生的創(chuàng)新精神，為將來從事專業(yè)工作創(chuàng)造一個高水平的起點。,考試和成績期末考試：65%作業(yè)：10%實驗：15%綜述：10%,23,SI基本單位：長度：米質(zhì)量：千克時間：秒電流強度：安培溫度：開爾文光強：坎德拉物質(zhì)的量：摩爾,第二節(jié)我國的法定計量單位,國際單位制：SI(法文leSystemeInternationald’Unites),24,第三節(jié)溶液的組成標度,一、物質(zhì)的量（amountofsubstance）,即：1mol=0.012kg12C所包含的原子個數(shù)=6.022?1023個基本單元（Avogadroconstant）,1.表示物質(zhì)數(shù)量的基本單位，用nB表示。,2.基本單位：摩爾mol,3.摩爾的定義：系統(tǒng)中所包含的基本單元(elementaryentity)數(shù)與12C的原子數(shù)目相等（P4）,25,6.計算：nB=mB/MBP.5例題1-1思考題：98g硫酸的物質(zhì)的量為多少？,5.摩爾質(zhì)量MB：硫酸的摩爾質(zhì)量=98gmol-1（錯誤）,M(H2SO4)=98gmol-1M(1/2H2SO4)=49gmol-1,4.難點：基本單元可以是原子（Cl）、分子（HCl）、離子（Cl-）及其特定組合（H2+1/2O2、1/2H2SO4）。,26,二、物質(zhì)的量濃度(amount-of-substanceconcentration),4.同樣必須注明基本單元,P.5例1-2、例1-3,1.簡稱濃度。用cB或[B],2.定義：cB=nB/V,3.基本單位：molm-3常用單位：moldm-3即molL-1或：mmolL-1、?molL,27,三、摩爾分數(shù)和質(zhì)量摩爾濃度,xB=nB/(nA+nB)xA=nA/(nA+nB)xA+xB=1,3.基本單位：1,（一）摩爾分數(shù)（molefraction）,1.用xB表示,2.定義（兩組分混合物）：,28,P.5例1-4,（二）質(zhì)量摩爾濃度(molality),1.用bB表示,2.定義：bB=nB/mA注意：分母為溶劑的質(zhì)量。,3.基本單位：molkg-1,cB=nB/V,29,體積分數(shù)：?B=VB/V總例：75%酒精,除上述組成標度外，另有：,質(zhì)量濃度：?B=mB/V,常用單位：gL-1、mgL-1、?gL-10.9%NaCl：?(NaCl)=0.9?10=9gL-1,質(zhì)量分數(shù)：wB=mB/(mA+mB),30,100mLCuSO4溶液中m(CuSO4)=100?0.1=10gm(H2O)=100?1.1-10=100g,補充題一：稱取CuSO45H2O10g，加入密度為1.1gmL-1質(zhì)量濃度為100gL-1的CuSO4溶液100mL中去，求所得溶液的b(CuSO4).已知M(CuSO45H2O)=250gmol-1,M(CuSO4)=160gmol-1,解：10gCuSO45H2O中m(CuSO4)=10?160/250=6.4gm(H2O)=10?90/250=3.6g,31,補充題二：Asolutioncontaining121.8gZn(NO3)2perliterhasadensityof1.107gmL-1,calculate:1.theamount-of-substanceconcentrationofZn(NO3)22.themolalityofZn(NO3)23.themolefractionofwaterM(Zn(NO3)2)=189gmol-1,c(Zn(NO3)2)=121.8/189=0.644molL-1,b(Zn(NO3)2)=0.644/(1.107?103-121.8)?10-3,x(H2O),32,思考題（1）15.4gNaCl溶于94.6g水中，所得溶液的密度為1.10kgL-1，求質(zhì)量濃度ρ（NaCl）、m（NaCl）、c（1/2NaCl）、x（NaCl）、c（NaCl）。（答案：154gL-1，2.78molkg-1，5.26molL-1，0.0476，2.63molL-1）,思考題（2）100g濃H2SO4中含有純H2SO495.0g，將此100g濃硫酸加入400g水中，混合后溶液密度為1.13kgL-1，計算此溶液的c(H2SO4),m(H2SO4),x(H2SO4)（答案：2.19molL-12.39molkg-10.0413）,作業(yè)：P85,6,7,33,本章小結,3.物質(zhì)的組成標度：物質(zhì)的量濃度、摩爾分數(shù)、質(zhì)量摩爾濃度、質(zhì)量濃度、質(zhì)量分數(shù)、體積分數(shù)。,1.七個SI基本單位,2.物質(zhì)的量：要注明基本單元,