北京化工大学：《物理化学》课程教学资源（知识讲座）物理化学科技讲座（主讲：张丽丹）

主要内容： 一、化学与其他学科的知识交叉 二、化学与20世纪的科技发明 三、21世纪化学的四大难题 四、绿色化学 五、绿色化学与环境保护

主 要 内 容： 一、化学与其他学科的知识交叉 二、化学与20世纪的科技发明 三、 21世纪化学的四大难题 四、绿色化学 五、绿色化学与环境保护

化学与其他学科的知识交叉 二十世纪末乃至二十一世纪初，现代科学技术 迅速发展，科学技术成果层出不穷，把上个世纪的 许多梦想变成了现实。这些成就极大地改变了人类 的生存条件，改善了人类的生活状况。在科学研究 各个领域中，交叉学科不断出现，科学研究的学科 协作，使得化学已经渗透到各个学科领域。在不断 运动着的物质世界里，化学变化是无所不在的，它 是构成大千世界千变万化的要素之一，它为人类提 供了最初走向文明的基础，也给今天人类文明的发 展以动力

二十世纪末乃至二十一世纪初，现代科学技术 迅速发展，科学技术成果层出不穷，把上个世纪的 许多梦想变成了现实。这些成就极大地改变了人类 的生存条件，改善了人类的生活状况。在科学研究 各个领域中，交叉学科不断出现，科学研究的学科 协作，使得化学已经渗透到各个学科领域。在不断 运动着的物质世界里，化学变化是无所不在的，它 是构成大千世界千变万化的要素之一，它为人类提 供了最初走向文明的基础，也给今天人类文明的发 展以动力。 一、化学与其他学科的知识交叉

一、化学与其他学科的知识交叉 今天，人们已经掌握了相当丰富的关于化学变 化的知识、规律，并且已经能够预测、控制和设计 许多化学变化。因此，随着科学技术的发展，培养 高素质人才应具备的综合知识结构，对化学教育提 出了更多、更高的要求

今天，人们已经掌握了相当丰富的关于化学变 化的知识、规律，并且已经能够预测、控制和设计 许多化学变化。因此，随着科学技术的发展，培养 高素质人才应具备的综合知识结构，对化学教育提 出了更多、更高的要求。 一、化学与其他学科的知识交叉

二、化学与20世纪的科技发明 1、在20世纪化学与化工取得了空前辉煌的成就 在20世纪化学与化工取得了空前辉煌的成就可以 用一个数字来表达，就是2285万。1900年在Chemical Abstracts(CA)上登录的从天然产物中分离出来的人工 合成的已知化合物只有55万种。在这100年中2285万 种新化合物、新药物、新材料、新分子来满足人类 生活和高新技术发展的需要。而在1900年前的历史 长河中人们只知道55万种。可以看出化学是以指数 速度向前发展

1、在20世纪化学与化工取得了空前辉煌的成就 二、化学与20世纪的科技发明 在20世纪化学与化工取得了空前辉煌的成就可以 用一个数字来表达，就是2285万。1900年在Chemical Abstracts(CA)上登录的从天然产物中分离出来的人工 合成的已知化合物只有55万种。在这100年中2285万 种新化合物、新药物、新材料、新分子来满足人类 生活和高新技术发展的需要。而在1900年前的历史 长河中人们只知道55万种。可以看出化学是以指数 速度向前发展

二、化学与20世纪的科技发明 2、20世纪的七大技术 ①包括无线电、半导体、芯片成电路、计算机、通讯和 网络等的信息技术： ②基因重组、克隆和生物芯片等全w及术； ③核科学和核武器技术； ④航空航天核导弹技术； 最重要的： 信息技术 ⑤激光技术： 化学合成技术 ⑥纳米技术： 生物技术 ⑦化学合成技术

2、20世纪的七大技术 二、化学与20世纪的科技发明 ①包括无线电、半导体、芯片、集成电路、计算机、通讯和 网络等的信息技术； ②基因重组、克隆和生物芯片等生物技术； ③核科学和核武器技术； ④航空航天核导弹技术； ⑤激光技术； ⑥纳米技术； ⑦化学合成技术。 最重要的： 信息技术 化学合成技术 生物技术

二、化学与20世纪的科技发明 3、化学合成技术在人类发展中的重要地位 上述七项技术中，如果缺少一两个，人类照样生 存，但是没有发明合成氨、合成尿素和第一、第二、 第三代新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，60 亿人口中的30亿就会饿死。没有发明合成各种抗生素 和大量新药物技术，人类平均寿命要缩短25年。没有 发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生 活要受到很大影响。没有合成大量新分子和新材料的 化学工业技术，其他六大技术根本无法实现

3、化学合成技术在人类发展中的重要地位 二、化学与20世纪的科技发明 上述七项技术中，如果缺少一两个，人类照样生 存，但是没有发明合成氨、合成尿素和第一、第二、 第三代新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，60 亿人口中的30亿就会饿死。没有发明合成各种抗生素 和大量新药物技术，人类平均寿命要缩短25年。没有 发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生 活要受到很大影响。没有合成大量新分子和新材料的 化学工业技术，其他六大技术根本无法实现

二、化学与20世纪的科技发明 4、化学是一门中心科学 化学是一门承上启下的中心科学。科学可按照它 的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下 游。数学、物理学是上的游，化学是中游，生命、材 料、环境等朝阳科学是下游，上游科学研究的对象比 较简单，但是研究的很深。下游科学的研究科学对象 比较复杂，除了用本门的科学方法以外，如果借用上 游科学的理论和方法，往往可收到事半功倍之效。化 学是中心科学，是从上游到下游的必经之地

二 、化学与20世纪的科技发明 4、化学是一门中心科学 化学是一门承上启下的中心科学。科学可按照它 的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下 游。数学、物理学是上的游，化学是中游，生命、材 料、环境等朝阳科学是下游，上游科学研究的对象比 较简单，但是研究的很深。下游科学的研究科学对象 比较复杂，除了用本门的科学方法以外，如果借用上 游科学的理论和方法，往往可收到事半功倍之效。化 学是中心科学，是从上游到下游的必经之地

三、化学与20世纪的科技发明 4、化学是一门社会迫切需要的中心科学 化学与我们的衣、食、住（建材，家具）、行 (汽车、道路)都有非常密切的联系。 化学是信息、生命、材料、环境、能源、地球、 空间和核科学等八大朝阳科学都有密切的联系、交叉 和渗透的中心科学。化学与八大朝阳科学之间产生了 许多重要的交叉学科

三、化学与20世纪的科技发明 4、化学是一门社会迫切需要的中心科学 化学与我们的衣、食、住（建材，家具）、行 （汽车、道路）都有非常密切的联系。 化学是信息、生命、材料、环境、能源、地球、 空间和核科学等八大朝阳科学都有密切的联系、交叉 和渗透的中心科学。化学与八大朝阳科学之间产生了 许多重要的交叉学科

二、化学与20世纪的科技发明 例如： 生物化学→分子生物学 生物大分子的结构化学→结构生物学 生物大分子的物理化学→生物物理学 固体化学→凝聚态物理 溶液理论，胶体化学→软物质物理学 量子化学→原子分子物理学

二、化学与20世纪的科技发明 例如： 生物化学→分子生物学 生物大分子的结构化学→结构生物学 生物大分子的物理化学→生物物理学 固体化学→凝聚态物理 溶液理论，胶体化学→软物质物理学 量子化学→原子分子物理学

四、21世纪化学的四大难题 化学的第世纪难题：建立精确有效而又普遍适 用的化学反应含时多体量子理论和统计理论。 建立严格彻底的微学反应理论，即从初始原理 出发，巧妙的采用近似立洼如 某两个或几个分子到 •能否生成预期的 可控化学反应 需要什么催化剂入 如何在理论指导下控制反应？ 如何计算化学反应速率？ 如何确定化学反应途径？等等

化学的第一世纪难题：建立精确有效而又普遍适 用的化学反应的含时多体量子理论和统计理论。 建立严格彻底的微观化学反应理论，即从初始原理 出发，巧妙的采用近似方法，解决实际问题： •某两个或几个分子能否发生化学反应？ •能否生成预期的分子？ •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反应？ •如何计算化学反应速率？ •如何确定化学反应途径？等等。。。。。 四、 21世纪化学的四大难题 可控化学反应