【现货速发】普通化学吴俊森化学工业出版社

第1章绪论

1.1化学研究的对象及化学分支

化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程中能量关系的学科。研究的物质对象包括原子、分子、生物大分子、超分子和物质凝聚态等多个层次。按研究对象或研究目的的不同，可将化学分为无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学等分支学科。每一分支学科又可分成若干个细的分支。

（1）无机化学

无机化学是以元素周期表和物质结构理论为基础来研究元素及其化合物的组成、结构、性质和无机化学反应与过程的化学。无机化学的分支学科有配位化学、生物无机化学、无机材料化学、固体无机化学、物理无机化学、无机合成化学、稀土元素化学等。

（2）有机化学

有机化学是研究烃类化合物及其衍生物的化学。有机化合物都含有C和H元素，有的还有O、S、N、C1等非金属元素。世界上每年合成的新化合物中70%以上是有机化合物，直接或间接地为人类提供大量的必需品，有机化学与医药、农药、日用化学品、燃料、食品等人类生活用品密切相关。

（3）分析化学

分析化学是研究物质的组成和结构的学科。它所要解决的问题是物质中含有哪些组分，各种组分的含量是多少以及这些组分是以怎样的状态构成物质的。要解决这些问题，就要依据反映物质运动、变化的理论，制定分析检测方法，研制仪器设备，因此分析化学是化学研究中最基础、最根本的领域之一。

（4）物理化学

物理化学是研究所有物质系统化学行为的原理、规律和方法的学科。物理化学主要包括化学热力学、化学动力学和结构化学等。化学热力学的基本原理是化学各分支学科的普遍基础，用于研究化学反应的方向和限度，溶液化学、热化学、胶体化学、电化学等都是化学热力学的组成部分。化学动力学研究化学反应的速率和机理，包括催化剂及催化动力学研究。

结构化学则研究原子、分子水平的微观结构及这种结构和物质宏观性质之间的关系。

（5）高分子化学

高分子化学是研究高分子化合物的结构、性能、合成方法、加工成型及应用的化学。塑料、纤维、橡胶这三大合成材料以及形形色色的功能高分子材料，对提高人类生活质量、促进国民经济发展和科技进步发挥了巨大的作用。

1.2化学在国民经济中的作用和地位

化学与人们的衣食住行、材料、能源、环境保护、国防、医药卫生、资源利用等都有密切的关系，它是一门具有实用性和创造性的学科。1.2.1化学与衣食住行化学已经渗透到现代生活的各个方面，人们的衣食住行已经越来越离不开化学。我们的衣着可以说都是由高分子材料制成的，传统的棉、麻、丝、毛都是天然高分子材料，20世纪后期人工合成的高分子材料已经大量替代棉、麻、丝、毛纺织品。涤纶、尼龙、腈纶等都是合成纤维，它们都是以石油、天然气和煤等为原料，利用人工方法合成的高分子材料。传统的棉、麻、丝、毛产品经化学处理后具有更优良的性能，具有更好的手感和弹性，各种化工染料用于印染，使现代服装更加绚丽多彩。

健康的饮食需要化学知识，科学的烹调同样需要化学知识。由于在食品中强化了维生素和多种微量元素，食品营养更加丰富，食品中各种添加剂、调味剂、色素、香料等的使用，使食品的色、香、味更加诱人。人们生活中的洗涤剂、美容品、化妆品、药品等，大多都是利用化学合成方法或用化学分离方法从天然产物中提纯制备出来的。粮食增产需要的高效、低污染的新农药的研制，长效复合肥的生产，农副产品的综合利用、保鲜、防腐和合理储运都离不开化学。

建筑、装饰用的钢筋、水泥、涂料、塑料、油漆、玻璃及一些合成高分子材料等都是化工产品，从建筑材料到室内外的装饰材料都离不开化学。

人们出行的交通工具如飞机、火车、汽车、轮船等的制造离不开各种化学材料，交通工具用的汽油、柴油、防冻剂、润滑油等也是石油化工产品，在交通工具能源的使用上，如寻找新能源、减少环境污染、提高燃料的燃烧率等，更离不开化学。

1.2.2化学与材料

材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基础，一种新材料的问世，往往带来科技的飞速发展。展望21世纪我国材料科学的发展，化学必将发挥关键作用。化学工作者将研制出各种新材料，如新能源材料、航至航大材料、生物医用材料、生态环境材料、电子信息材料等，利用各种先进技术，在原子、分子水平上对材料进行设计制造。新材料的制备离不开化学。

纳米材料是由纳米超微粒子聚集而成的块状或薄膜状的固体材料。这是不同于晶态、非晶态的新的结构形态，从而带来许多新的性质。如近年来出现的一种新型纳米级多孔碳素材料，其颗粒尺寸为3~20nm，孔隙长约50nm，比表面积可达600～1000m2·g-1，是一种具有许多优异性能的新兴材料，它是高效高能电池的理想电极材料之一。

纳米材料的特殊性能决定了它具有广阔的应用前景。在电子工业领域，目前存储容量为芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片已经投入生产，计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为掌上电脑；在纺织工业领域，在合成纤维树脂中添加纳米材料，如乙nO等可制成杀菌、防臭、防霉和抗紫外线辐射的服装；在医药领域，使用纳米技术可使药物在人体内的传输更方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并进攻癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。纳米材料的许多新的优异性质，已经引起各国材料科学工作者的普遍关注，它将是21世纪材料科学研究的热点之一。