高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第三单元 物质结构研究的意义课前预习课件ppt

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为什么要研究物质结构?
化学科学的发展离不开对物质结构的探索和研究。
一、促进了化学科学的发展
即不同元素代表不同原子，原子按一定方式结合成分子，分子组成物质，分子的结构直接决定分子的性质。
俄国化学家门捷列夫又把似乎互不相干的化学元素，按照相对原子质量的变化联系起来，发现了自然界的重要规律——元素周期律，从而把化学元素及其相关知识纳入一个自然序列变化的规律之中，有助于从理论上指导化学元素的发现和应用。
到20世纪40年代，人们已经发现了自然界中存在92种化学元素。与此同时，人们又开始用粒子高能加速器来人工制造化学元素。
19世纪中叶，对有机化合物的认识也取得了重大进展。碳原子的四价、有机物中碳原子成键的立体结构、有机化合物分子中价键的饱和性等相继被发现，有机合成在一定程度上已可以做到“按图索骥”，而用不着单凭经验摸索了。这些进展为有机立体化学的发展奠定了基础，对有机化学的进一步发展意义重大。
从1900年至今，通过化学合成和分离手段得到的新物质的数量急剧增加。合成或从自然界分离出更多的新物质，能更好地满足人类的生活和社会可持续发展的需要。
2003年达到4 500万种，2015年突破1亿，到2018年高达1.4亿种。
研究物质结构，能够为设计与合成新物质提供理论基础，也可以帮助我们预测物质的性能。
二、物质结构的探索无止境
探寻人类和其他生物生命运动的化学机理， 是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。
20世纪经典生物学的最大突破是在分子水平上探索生命现象的本质，这一过程也离不开对物质结构的研究。
到2017年，在已颁发的106次诺贝尔化学奖中，获奖最多的属于生物化学领域，高达50次。这些工作绝大多数与物质结构鉴定有关。
2009-2017诺贝尔化学奖分布统计
研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理
有助于进行手性生物分子和手性药物的开发，特别是人类亟待解决的抗癌药物的设计、制备和筛选，以及合成一大批高效、无毒副作用的药物；
研究食草动物胃内的酶是如何把植物纤维分解为小分子
为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础；
合成具有生物活性和生理活性的分子
可帮助人类揭示生命的奥秘；
了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理
创造“新陈代谢”的目标就能得以实现……
这些研究都需要物质结构理论与分析测试技术的支持。
如何确定化学反应的途径？
两个或多个分子之间能否发生化学反应？
需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应？
如何在理论指导下控制化学反应？
如何预测化学反应的速率？
量子化学是结构化学最重要的理论基础，结构化学是量子化学最直接的实验基础和推动力量。
物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展亦具有重大意义。
绿色合成方法的设计和实施，合成具有高活性和选择性的催化剂，都依赖于对物质转化规律、催化剂结构和催化机理的研究。环境的改善，将进一步提高人类的生活质量，促进社会的可持续发展。
在过去的100多年里，化学作为一门中心的、实用的、创造性的科学，已经为人类认识物质世界和人类文明的进步作出巨大贡献。
化学创立了研究物质结构的理论、方法和实验手段，初步揭示了物质的结构和性能之间的关系和规律，为设计具有各种特殊功能的新物质提供了有效的方法和手段。
对物质结构的进一步研究，将会使明天的世界变得更加绚丽多彩。
1、化学与材料科学息息相关，从一定意义上讲，材料是科学技术的先导，没有新材料的发展，就不可能使新的科学技术成为生产力。下列有关材料的说法不正确的是(　　)A. 材料是为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质B. 人类使用和制造材料有悠久的历史，制造出的第一种材料是陶C. 由于空气的剧烈摩擦，飞机尖端的温度较高，故航天飞机的保护层可以采用镁铝合金D. 高分子分离膜是具有传统高分子材料的机械性能，又具有特殊分离功能的功能高分子材料制成的薄膜
2、Zewail创立的飞秒(1fs＝10－15 s)化学研究了极短时间内的反应历程，巧妙地解决了如何确定反应起点问题。例如HI与CO2的反应过程片段为：H＋OCO→HOCO HO＋CO。下列有关说法正确的是(　　)A. 中间产物HOCO属于有机化合物B. 反应起点为HI离解为H和I自由基，终点为HO自由基与I自由基结合C. HOCO经1 000 fs离解为HO自由基和CO，说明HI与CO2的反应速率极快D. 飞秒化学展现的反应历程不能为“化学反应实质是旧键断裂和新键形成”提供有力证据