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諾貝爾獎(jiǎng)與化學(xué)——全校公選課
來(lái)源:李侃社教授個(gè)人網(wǎng)站 發(fā)布日期:2011-12-21

   以百年諾貝爾獎(jiǎng)為基本線索,以化學(xué)獎(jiǎng)為主線,講述科學(xué)家的創(chuàng)新思想、方法和科學(xué)對(duì)社會(huì)進(jìn)步的影響。

    

包括8講,分別由六位教師輪流講授,啟發(fā)式教學(xué)

ü 介紹諾貝爾的成長(zhǎng)歷程—諾貝爾是人;

ü 諾貝爾研究炸藥的思路與方法,從發(fā)明到科學(xué)到產(chǎn)業(yè)。諾貝爾找到了巨人—中國(guó)四大發(fā)明之一的火藥、意大利人蘇伯萊羅在1847年發(fā)明的硝化甘油→雙管試驗(yàn)→分析結(jié)果→火藥做引爆藥→發(fā)明雷管;一系列爆炸事故→炸藥的穩(wěn)定、安全問題→硅藻土吸附硝化甘油—達(dá)納安全炸藥、但威力下降→達(dá)納—火棉復(fù)合→炸膠(安全炸藥)→炸膠—樟腦復(fù)合→無(wú)煙火藥→總結(jié):制造炸藥,一要爆炸力強(qiáng),二要安全可靠,三要按照人的要求隨時(shí)爆炸→產(chǎn)品系列:安全炸藥、無(wú)煙火藥、雷管→炸藥大王。

重在啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)思考、研究方案設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、分析、總結(jié),發(fā)展創(chuàng)新能力。

ü 諾貝爾的遺囑、遺產(chǎn)與諾貝爾獎(jiǎng);

ü 遺產(chǎn)風(fēng)波與諾貝爾精神。

ü 當(dāng)年諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)說(shuō)。

 奇妙的化學(xué)—李侃社教授

ü 化學(xué)讓世界更美好——化學(xué)與人類的衣食住行用;

ü 化學(xué)的魅力——分子的設(shè)計(jì)/改造、合成、結(jié)構(gòu)與性能及應(yīng)用(神奇的碳—金剛石、富勒烯、納米管、石墨、石墨烯、碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩⒕酆衔锏龋豢咕亍嗝顾亍逼S青霉素到阿莫西林,紅霉素:1/262144的精度;麻醉劑—從古柯葉到鹽酸利多卡因);論證:分子可以設(shè)計(jì)、改造、調(diào)控;理解結(jié)構(gòu)決定性能、性能反映結(jié)構(gòu)。

ü 化學(xué)的永恒目標(biāo) —物質(zhì)的制備:發(fā)現(xiàn)和合成新元素、設(shè)計(jì)和合成新分子、制備和組裝新物質(zhì)、組裝和加工新材料;

ü 化學(xué)/科學(xué)技術(shù)是把雙刃劍—世界呼喚企業(yè)家的良心、化學(xué)家還須繼續(xù)努力→化學(xué)家一直再努力—綠色化學(xué)與原子經(jīng)濟(jì)性→倡導(dǎo)綠色生活、低碳生活

 探索元素世界—賀擁軍教授

ü 從門捷列夫元素周期表到現(xiàn)代元素周期表;

ü 瑞利發(fā)現(xiàn)合成N2 與空氣分離N2的密度差異到拉姆塞發(fā)現(xiàn)惰性氣體→稀有氣體;

ü 馬格拉夫(Marggraf, A.S.1709~1782)發(fā)現(xiàn)氫氟酸到法國(guó)化學(xué)家莫瓦桑(Moissan, H. 1852~ 1907)制得單質(zhì)的氟,歷時(shí)118年;

ü 居里夫婦實(shí)現(xiàn)了從大量瀝青礦中分離提純釙和鐳獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),居里夫人在丈夫去世后的1910年再獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),女兒和女婿約里奧-居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)--α粒子轟擊鋁可得放射性磷,并釋放出β--粒子, 實(shí)現(xiàn)了人工合成新元素再獲1935年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).;科學(xué)研究是接力賽。

ü 元素合成到核裂變到原子能的和平利用;

ü 超鈾元素的合成;“穩(wěn)定島”假說(shuō)到115和113號(hào)元素的合成。

 分析技術(shù)的革命—梁耀東副教授

ü 化學(xué)分析、分析化學(xué)到分析科學(xué):技術(shù)→ 理論→新技術(shù)→新理論;分析技術(shù)→分析化學(xué)→分析科學(xué)

ü 定性到定量:試管→天平→滴定→重量分析→分光光度計(jì)(可見-紫外、紅外、熒光→光分析)、電勢(shì)分析、庫(kù)倫滴定-電分析……;

ü X-射線:從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用五獲諾貝爾獎(jiǎng);

ü 核磁共振:從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用三獲諾貝爾獎(jiǎng);

ü 質(zhì)譜:發(fā)現(xiàn)氘、C60、看清蛋白質(zhì)……;

ü 分析化學(xué)的明天。

 創(chuàng)造新方法和新結(jié)構(gòu)—何金梅博士

ü 從天然產(chǎn)物分離到分子設(shè)計(jì)與合成;

ü 格氏試劑、格氏反應(yīng)與碳鏈構(gòu)建;狄爾斯-阿爾德反應(yīng)與六元環(huán)的合成;

ü 伍德沃德-現(xiàn)代有機(jī)合成之父(從膽甾醇、皮質(zhì)酮、馬錢子堿、利血平到葉綠素、維生素B12、海葵毒素→前線軌道-對(duì)稱性守恒理論);紫杉醇——從發(fā)現(xiàn)到合成;

ü 跨世紀(jì)的探索—手性催化合成(手性催化氧化、手性催化還原);

ü “交換舞伴”式的催化——烯烴的復(fù)分解反應(yīng)→原子經(jīng)濟(jì)性綠色合成;

ü 2010諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng):“焊接”碳原子的藝術(shù)。

 摸著石頭過河科學(xué)發(fā)展觀”——從實(shí)驗(yàn)化學(xué)到理論化學(xué)—?jiǎng)⑾驑s教授

ü 物理化學(xué)三劍客:奧斯特瓦爾德和范霍夫在1887年創(chuàng)辦物理化學(xué)雜志, 他們又與阿倫尼烏斯一起創(chuàng)立物理化學(xué),  使它成為公認(rèn)的獨(dú)立學(xué)科. 

ü 合成氨的工業(yè)化——20世紀(jì)取得六大技術(shù)如果缺少一二個(gè),人類照樣生存,但如沒有合成氨和尿素的技術(shù),世界60億人口有一半要餓死。

ü 科技接力賽:合成氨是化合反應(yīng)、催化反應(yīng)、界面反應(yīng),從1909哈伯高溫、高壓催化實(shí)現(xiàn)N2+H2=NH3反應(yīng)到1918年獲得諾貝爾獎(jiǎng)→卡爾·博施、伯吉尤斯揭示高壓反應(yīng)機(jī)制獲1939年諾貝爾獎(jiǎng)→2007年歷時(shí)98年,格哈德·埃特爾揭示界面化學(xué)反應(yīng)機(jī)理再獲諾貝爾獎(jiǎng)。

ü 絕對(duì)零度和熱力學(xué)第三定律—→不可逆過程熱力學(xué)——熱力學(xué)體系的完善

物理化學(xué):發(fā)現(xiàn)→試驗(yàn)研究→歸納→理論體系←演繹←熱力學(xué)定律←探索發(fā)現(xiàn)

ü 快速化學(xué)反應(yīng)、分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)展、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的機(jī)理—化學(xué)動(dòng)力學(xué)的進(jìn)步。

ü 量子化學(xué)的發(fā)展:從薛定諤方程到微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);化學(xué)鍵概念的變遷(從電子配對(duì)法到化學(xué)鍵理論);從氫分子結(jié)構(gòu)到價(jià)鍵理論和分子軌道理論;分子軌道理論的發(fā)展:前線軌道理論與對(duì)稱性守恒原理,休克爾分子軌道法與分子的芳香性。

Kohn的密度泛函理論和Pople的計(jì)算方法加上當(dāng)今電腦的運(yùn)算能力, 使人們能夠?qū)?fù)雜分子的性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)過程作深入的理論探討和微觀上的理解。

薛定諤方程→量子化學(xué)→結(jié)構(gòu)決定性能、性能反映結(jié)構(gòu)←結(jié)構(gòu)化學(xué)←試驗(yàn)研究

 分子層次的生命體探索—賀詩(shī)華副教授

ü 糖類和生命體中的能量傳遞——立體結(jié)構(gòu)-綜合性能-光合作用反應(yīng)-生理作用(能量傳遞)—8項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)。

ü 生物學(xué)功能的執(zhí)行者:蛋白質(zhì)——發(fā)現(xiàn)-分離與純化-多層次結(jié)構(gòu)-測(cè)序-合成-生理—10獲諾貝爾獎(jiǎng)。

ü 遺傳信息分子——核苷酸與核苷酸輔酶結(jié)構(gòu)研究—DNA—RNA—基因工程

ü 核酸性酶(RNA)和生命起源

ü 新世紀(jì)生命體研究進(jìn)展

 從膠體到高分子:

ü 膠體化學(xué)的建立——1861年Graham提出膠體概念→1902席格蒙迪因闡明膠體溶液的多相性并創(chuàng)立現(xiàn)代膠體化學(xué)的基本研究方法獲1925年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)→1920~1925年斯韋德堡發(fā)明光學(xué)離心機(jī),拍攝了在沉降過程中的膠體微粒. 獲1926年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

ü 表面化學(xué)的建立與發(fā)展—從蘭格繆爾到埃特爾:扎扎實(shí)實(shí)做好表面文章!

ü 在爭(zhēng)論中建立的高分子化學(xué)——“膠體”的強(qiáng)勢(shì)(高分子也是膠體)與“polymer/高分子”(高分子是共價(jià)分子)的微弱—學(xué)術(shù)界Staudinger的孤立→工業(yè)界的聲援—杜邦Carothes發(fā)明尼龍66,1938年工業(yè)化→Staudinger從孤獨(dú)到掌聲→1953年(72歲)獲獎(jiǎng),歷時(shí)33年。

ü 高分子工業(yè)的發(fā)展—杜邦的高分子產(chǎn)業(yè)→Ziegler-Natta催化劑的發(fā)現(xiàn)—丙烯的定向聚合—20世紀(jì)高分子時(shí)代→弗洛里的科學(xué)探索使高分子成為科學(xué)

ü 麥克迪爾米德、黑格和白川英樹使高分子由絕緣體轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體、導(dǎo)體—導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)和功能高分子材料的發(fā)展

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