基礎(chǔ)化學(xué)第一章(緒論).ppt

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1,八年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)“基礎(chǔ)化學(xué)”鈕因堯上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院化學(xué)教研室,2,第一章緒論第一節(jié)基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和任務(wù)一、化學(xué)是一門中心科學(xué),Chemistryisthebranchofsciencethatstudiesthecompositionandpropertiesofmatterandthechangesthatmatterundergoes.,3,化學(xué)的歷史1.古代及中古時(shí)期17世紀(jì)中葉前：煉金術(shù)(alchemychemistry)、煉丹術(shù)、醫(yī)藥學(xué)萌芽。,煉金術(shù)--催化、孵生了現(xiàn)代化學(xué)，是化學(xué)科學(xué)的基礎(chǔ),早期的煉金術(shù)士總是偷偷地進(jìn)行活動(dòng)。在昏暗的實(shí)驗(yàn)室，煉金術(shù)士利用冶煉爐，使用風(fēng)箱重復(fù)煉金術(shù)的試驗(yàn)。帶有自我迷惑的神秘色彩。,4,煉金術(shù)士無意中發(fā)現(xiàn)的冶煉技術(shù)與某些化學(xué)反應(yīng)，對后來的化學(xué)家都有很大的啟發(fā)價(jià)值。通過不斷試驗(yàn)，催生了某些新化學(xué)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(yàn)程序?，F(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用的設(shè)備和技術(shù)，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(shù)的研究。1936年，一批“不具科學(xué)價(jià)值”的牛頓手稿被拍賣。其中留下的有關(guān)煉金術(shù)資料竟超過100萬字。,5,在羅馬帝國，煉金術(shù)得到宮廷資助某種程度上，煉金術(shù)士對開啟現(xiàn)代化學(xué)這門學(xué)科作出了貢獻(xiàn)。,6,煉丹術(shù)：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(huì)化合為黑色硫化汞，再經(jīng)加熱而升華，回復(fù)為紅色硫化汞。煉丹家把所得的紅色硫化汞稱為“還丹”，重復(fù)多次制得的丹砂稱“九轉(zhuǎn)還丹”?；闹嚨恼J(rèn)識(shí)：人服食了還丹，就會(huì)像它一樣脫胎換骨，飛升成仙，長生不老。但煉丹利用化學(xué)和物理的方法。為什么要反復(fù)煉？,7,煉丹術(shù)和是中華民族對世界文化發(fā)展作出貢獻(xiàn)的一部分，涉及到汞化學(xué)、鉛化學(xué)、砷化學(xué)、礬化學(xué)、火藥以及植物化學(xué)等方面。,煉金術(shù)、煉丹術(shù)雖然是古人企圖“點(diǎn)石成金”或煉制“長生不老”藥物的方術(shù)，但都以古代物質(zhì)理論和化學(xué)工藝知識(shí)相結(jié)合而形成的“類化學(xué)實(shí)驗(yàn)”活動(dòng)，積累了相當(dāng)豐富的化學(xué)知識(shí)，成為近代科學(xué)化學(xué)產(chǎn)生的前軀或基礎(chǔ)。特點(diǎn)：實(shí)用性、經(jīng)驗(yàn)性、零散性。,8,2.近代化學(xué)時(shí)期17世紀(jì)末-19世紀(jì)末：BoyleR的科學(xué)元素說、DaltonJ原子論、LavoisierAL燃燒的氧化學(xué)說、AvogadroA分子假說、MендедеевДИ元素周期表特點(diǎn)：四大化學(xué)（無機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，分析化學(xué)，物理化學(xué)）相繼建成。化學(xué)成為一門獨(dú)立的科學(xué)。,9,3.現(xiàn)代化學(xué)時(shí)期19世紀(jì)末：X射線、放射性、電子的發(fā)現(xiàn)。20世紀(jì)：高分子材料、核化學(xué)、儀器分析、量子力學(xué)（1924-1926）。邊緣學(xué)科：生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、材料化學(xué)、藥物化學(xué)等特點(diǎn)：化學(xué)與其他學(xué)科之間的聯(lián)系愈來愈密切。是一門中心科學(xué)。,10,化學(xué)與醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等學(xué)科的重要關(guān)系,化學(xué),藥學(xué),臨床檢驗(yàn),預(yù)防醫(yī)藥學(xué),醫(yī)用材料,,病生理研究,,,,,,二、化學(xué)與醫(yī)學(xué)的交叉和融合,11,化學(xué)是醫(yī)學(xué)和藥學(xué)中各學(xué)科的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)：研究人體中生理、心理和病理現(xiàn)象的規(guī)律，進(jìn)而尋疾病診斷、治療乃至預(yù)防有效方法。當(dāng)代醫(yī)學(xué)重要成就之一：戰(zhàn)勝細(xì)菌性感染疾?。?）第一個(gè)醫(yī)用消毒劑—石炭酸噴劑的誕生19世紀(jì)80年代，Lister用石炭酸（Carbolicacid）制劑處理傷口和手術(shù)創(chuàng)口的方法，開辟了消毒手術(shù)的新時(shí)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(fù)的希望之地。,12,（2）磺胺的應(yīng)用1908年，安氮磺胺（Prontosil）被合成。1932年，Domagk（1939年Nobel生理獎(jiǎng)）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(zhuǎn)化后的有效成分。（3）青霉素的應(yīng)用1929年，F(xiàn)leming（1945年Nobel醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）發(fā)現(xiàn)青霉素，在二戰(zhàn)期間，F(xiàn)leming利用新的化學(xué)制備方法（冷凍干燥技術(shù)），成功提純了具有生物活性的青霉素，并利用生物合成技術(shù)大規(guī)模制備青霉素。人類戰(zhàn)勝病菌道路的一個(gè)里程碑。,13,化學(xué)、物理、生物學(xué)交叉合作，使化學(xué)的邊界越來越漠糊。1、哈佛大學(xué)化學(xué)系教授GeorgeWhitesides利用傳統(tǒng)化學(xué)方法研究細(xì)菌在表面如何生長，在實(shí)驗(yàn)室合成人工細(xì)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(shí)別活細(xì)胞的表面。2、哈佛大學(xué)化學(xué)教授StuartSchreiber教授通過合成有機(jī)小分子來研究蛋白質(zhì)的功能。這些有機(jī)分子會(huì)與蛋白質(zhì)結(jié)合并改變蛋白質(zhì)的功能（比如，使某些蛋白酶的功能被關(guān)閉）。3、分子生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)（凝膠電泳、PCR技術(shù)）均建立在化學(xué)基礎(chǔ)上。,14,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)：美國科學(xué)家約翰-B-芬恩、日本科學(xué)家田中耕一(KoichiTanaka)、瑞士科學(xué)家?guī)焯?烏特里希，以表彰他們在生物大分子研究領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。2003年度化學(xué)獎(jiǎng)：美國科學(xué)家阿格里（發(fā)現(xiàn)一種被稱為水通道蛋白的細(xì)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(shù)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(xué)獎(jiǎng)：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(shù)領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)而獲獎(jiǎng)。2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)：以色列科學(xué)家阿龍-西查諾瓦、阿弗拉姆-赫爾什科和美國科學(xué)家伊爾溫-羅斯（他們突破性地發(fā)現(xiàn)了人類細(xì)胞如何控制某種蛋白質(zhì)的過程，具體地說，就是人類細(xì)胞對無用蛋白質(zhì)的“廢物處理”過程）,15,當(dāng)今時(shí)代，生物醫(yī)學(xué)建立在生物化學(xué)和分子生物學(xué)的基礎(chǔ)上、在基因和蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)層次上認(rèn)識(shí)疾病的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)新的預(yù)防和治療藥物；而化學(xué)方法和手段滲透于生物醫(yī)學(xué)研究和實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域和階段，在從醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)到化學(xué)治療等方面發(fā)揮著不可缺少的重要作用。,16,三、“基礎(chǔ)化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容簡介在自然科學(xué)（理學(xué)和醫(yī)學(xué)）的各個(gè)學(xué)科中，“基礎(chǔ)化學(xué)”歷來都是重要的基礎(chǔ)課之一?！盎A(chǔ)化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容根據(jù)醫(yī)學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)選定,為學(xué)習(xí)后續(xù)化學(xué)及生物醫(yī)學(xué)課程如有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、生理學(xué)等打下基礎(chǔ)。醫(yī)學(xué)、生物學(xué)已進(jìn)入了分子水平、藥物的結(jié)構(gòu)與療效、體內(nèi)的代謝反應(yīng)。為了解新技術(shù)（納米技術(shù)）、新科學(xué)（基因）充實(shí)必要的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。為醫(yī)學(xué)專業(yè)一年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí),定量構(gòu)效關(guān)系QSAR:QuantitativeStructure-ActivityRelationship,17,1、基本理論：（1）溶液的基本性質(zhì)（2）化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)和規(guī)律(化學(xué)的基本原理)：化學(xué)熱力學(xué)（化學(xué)反應(yīng)的能量變化、方向、限度），化學(xué)動(dòng)力學(xué)（化學(xué)反應(yīng)的速率）。（3）化學(xué)中的數(shù)學(xué)原理(化學(xué)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(jié)構(gòu)和性質(zhì):原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)（5）其它：膠體化學(xué)、基本分析化學(xué)理論和方法（酸堿滴定法等）。,18,2、常規(guī)化學(xué)分析測試技術(shù)：基本原理以及在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用等。3、常規(guī)化學(xué)軟件的應(yīng)用，化學(xué)文獻(xiàn)的檢索4、綜述和論文的撰寫5、醫(yī)學(xué)中的化學(xué)原理應(yīng)用6、基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn),19,四、怎樣學(xué)好基礎(chǔ)化學(xué),1.學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)型：知識(shí)傳授式→交流和更新式（中學(xué)）（大學(xué)/終生）2.提高自學(xué)能力聽課前預(yù)習(xí)，學(xué)會(huì)看書，多記筆記（筆記整理），問題和提出，不搞題海戰(zhàn)術(shù)。3.一種思維方法的訓(xùn)練。微觀的角度，嚴(yán)密的邏輯思維方法。4.化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。掌握實(shí)驗(yàn)中的一些基本技能。,20,5.積極利用資源：參考書科技文獻(xiàn)（JournalArticles）專題講座科技會(huì)議（ScientificWorkshop&Conference）實(shí)驗(yàn)室,InformationTechnology和Internet計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)——無限和開放的知識(shí)空間，人類的外部大腦和無限擴(kuò)展的、共享的記憶單元關(guān)鍵詞和Internet搜索引擎---輕輕松松的查閱和學(xué)習(xí)多媒體---學(xué)習(xí)成為快樂的經(jīng)歷網(wǎng)絡(luò)教育---隨意地選擇學(xué)習(xí)的“時(shí)間、地點(diǎn)、方式和老師”,21,五、教學(xué)方式和對學(xué)生能力培養(yǎng)1、理論課：化學(xué)基本原理、方法和分析技術(shù)與人體中生理、心理和病理現(xiàn)象、相關(guān)治療藥物等緊密結(jié)合。掌握基本理論，具備用化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的能力。提高學(xué)生的專業(yè)英語水平、英語題在考試中占10--15%。,22,2、實(shí)驗(yàn)課：通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，建立實(shí)驗(yàn)研究概念，培養(yǎng)動(dòng)手能力(Experimentalskills)。3、討論課：提高學(xué)生表達(dá)能力(Presentation)和交流能力(Communication)，幫助學(xué)生建立化學(xué)思維和啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，為將來從事專業(yè)工作創(chuàng)造一個(gè)高水平的起點(diǎn)。,考試和成績期末考試：65%作業(yè)：10%實(shí)驗(yàn)：15%綜述：10%,23,SI基本單位：長度：米質(zhì)量：千克時(shí)間：秒電流強(qiáng)度：安培溫度：開爾文光強(qiáng)：坎德拉物質(zhì)的量：摩爾,第二節(jié)我國的法定計(jì)量單位,國際單位制：SI(法文leSystemeInternationald’Unites),24,第三節(jié)溶液的組成標(biāo)度,一、物質(zhì)的量（amountofsubstance）,即：1mol=0.012kg12C所包含的原子個(gè)數(shù)=6.022?1023個(gè)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(jì)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(cuò)誤）,M(H2SO4)=98gmol-1M(1/2H2SO4)=49gmol-1,4.難點(diǎn)：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?jǐn)?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?jǐn)?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?jǐn)?shù)：?B=VB/V總例：75%酒精,除上述組成標(biāo)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?jǐn)?shù)：wB=mB/(mA+mB),30,100mLCuSO4溶液中m(CuSO4)=100?0.1=10gm(H2O)=100?1.1-10=100g,補(bǔ)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(bǔ)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(jì)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(jié),3.物質(zhì)的組成標(biāo)度：物質(zhì)的量濃度、摩爾分?jǐn)?shù)、質(zhì)量摩爾濃度、質(zhì)量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)。,1.七個(gè)SI基本單位,2.物質(zhì)的量：要注明基本單元,