《化学奇迹》课件

化学奇迹揭秘身边的化学世界什么是化学？我们为什么需要了解化学化学的定义了解化学的重要性化学是研究物质及其性质以及物质变化规律的科学它研究物质的组成、结构、性质以及物质之间相互作用的规律化学的定义和基本概念物质一切占有空间、具有质量的物体物质可以是纯净物，也可以是混1合物原子物质的基本组成单位原子是由原子核和核外电子组成2分子由两个或多个原子通过化学键结合在一起形成的粒子化学在日常生活中的重要性食品食品加工、储存、烹饪等都离不开化学知识化学帮助我们了解食物的营养成分、保存方法以及如何烹饪出美味佳肴医药药物的研制、生产和应用都需要化学知识化学帮助我们理解药物的作用机理、提高药物的疗效和安全性环境保护环境污染治理、资源回收利用等都需要化学知识化学帮助我们开发环保材料、处理污染物、保护我们的环境新能源新能源的开发和利用也离不开化学知识化学帮助我们研制新型电池、太阳能电池等，为人类提供可持续的能源化学元素周期表简介原子核核外电子周期表原子核由质子和中子组成，决定了元素的种核外电子决定了元素的化学性质元素周期表按原子序数排列，并按照元素性类质的周期性变化规律进行分类元素周期表的基本结构周期1元素周期表按横行排列，每一行称为一个周期，周期数表示原子核外电子层数族2元素周期表按纵列排列，每一列称为一个族，族数表示原子核外最外层电子数主族3周期表左边的两列和右边的六列称为主族，主族元素的性质比较相似副族4周期表中间的十列称为副族，副族元素的性质比较复杂元素是如何排列和分类的元素周期表按照原子序数递增排列，原子序数表示原子核中的质子数元素周期表按照元素性质的周期性变化规律进行分类，比如金属、非金属、稀有气体等元素周期表中同一周期的元素具有相似的电子层数，同一族的元素具有相似的最外层电子数常见元素及其特性氢氧1最轻的元素，无色无味气体生命必需元素，无色无味气体2氮碳43空气中含量最多的元素，无色无味气体有机化合物的主要组成元素化学键原子如何结合离子键1阴阳离子通过静电吸引形成的化学键共价键2原子之间通过共用电子对形成的化学键金属键3金属原子之间通过自由电子形成的化学键化学键的类型离子键、共价键、金属键离子键1阴阳离子通过静电吸引形成的化学键，例如NaCl共价键2原子之间通过共用电子对形成的化学键，例如H2O金属键3金属原子之间通过自由电子形成的化学键，例如铜、铁等分子的神奇世界单原子分子双原子分子三原子分子四原子分子多原子分子水分子的独特结构形结构氢键V水分子由一个氧原子和两个氢原子通过共价键连接而成，呈V形结水分子之间存在氢键，氢键是水分子具有许多独特性质的主要原因构，氧原子位于中心，两个氢原子分别位于氧原子的两侧水的化学特性和重要性极性高沸点良好溶剂生命必需水分子是极性分子，由于氧原水分子之间存在氢键，氢键是水是良好的溶剂，可以溶解很水是生命必需的物质，约占人子的电负性比氢原子大，所以一种较强的相互作用，所以水多物质，例如糖、盐等体质量的70%，参与了生命活氧原子带部分负电荷，氢原子的沸点比其他分子量相似的物动中的各种化学反应带部分正电荷质高很多有机化学初探碳元素是构成有机化合物的主要元素，有机化合物种类繁多，包括烃类、醇有机化学研究有机化合物的组成、结123其原子结构特殊，能够形成四根共价类、醛类、羧酸类等，广泛存在于自构、性质和反应规律，是化学的重要键然界和人类社会分支之一碳元素的特殊性四价成键能力强链状结构碳原子有四个价电子，碳原子可以与其他碳原碳原子可以相互连接形能够形成四个共价键子或其他原子形成单键、成长链结构，也可以形双键或三键成环状结构有机分子的基本结构碳骨架1有机分子的骨架是由碳原子组成的链状或环状结构官能团2有机分子中决定其性质的原子团，例如羟基、醛基-OH-等CHO异构体3具有相同分子式但结构不同的化合物，例如正丁烷和异丁烷日常生活中的化学反应燃烧可燃物与氧化剂发生反应，生成氧化物并放出热量和光，例如燃烧木材、天然气等腐蚀金属与酸、碱或氧气发生反应，表面被破坏，例如铁生锈发酵微生物将有机物分解成简单的物质，例如酿造啤酒、制作酸奶光合作用植物利用光能将二氧化碳和水合成葡萄糖并释放氧气燃烧反应能量的释放可燃物能够与氧化剂发生反应并放出热量和光的物质，例如木材、天然气、酒精等氧化剂能够提供氧原子或其他氧化性物质，例如氧气、二氧化碳等产物燃烧反应生成氧化物，例如二氧化碳、水等能量燃烧反应释放热量和光，可以用于发电、取暖等氧化还原反应氧化还原1物质失去电子或结合氧原子的过程，例如物质得到电子或失去氧原子的过程，例如金属被氧化2氧化铜被还原还原剂氧化剂4在反应中失去电子或提供氢原子的物质，在反应中得到电子或提供氧原子的物质，3例如金属、一氧化碳等例如氧气、硝酸等酸碱中和反应酸能够电离出氢离子的物质，例如盐酸、硫酸等1碱2能够电离出氢氧根离子的物质，例如氢氧化钠、氢氧化钾等中和反应3酸与碱反应生成盐和水，反应过程中释放热量，例如盐酸与氢氧化钠反应化学在食品中的应用食品添加剂1化学合成的或天然的物质，用于改善食品的色、香、味、形和保质期食品加工2化学方法可以用于食品的加工，例如脱水、冷冻、腌制等，延长食品的保质期营养分析3化学方法可以用于分析食品的营养成分，例如蛋白质、脂肪、碳水化合物等，帮助人们科学饮食食品添加剂的化学原理防腐剂着色剂香料抑制或杀死微生物的生长，延长食品的保质改善食品的颜色，增加食欲，例如胭脂红、增加食品的香味，例如香草精、肉桂粉等期，例如苯甲酸钠、山梨酸钾等柠檬黄等烹饪过程中的化学变化蛋白质变性淀粉糊化油脂分解糖类焦化高温或酸碱物质会导致蛋白质淀粉在水中加热后会膨胀，形油脂在高温下会分解，产生脂糖类在高温下会发生焦化反应，变性，例如煮鸡蛋、煎肉等成糊状物，例如煮饭、做面条肪酸和甘油，例如炸薯条、煎产生焦糖，例如烤面包、制作等鱼等焦糖布丁等化妆品中的化学奇迹化妆品是由多种化学物质组成护肤品中的成分包括保湿剂、12的，能够改善皮肤外观，提升防晒剂、抗氧化剂等，能够滋美丽润、保护和修复皮肤彩妆中的成分包括色素、油脂、蜡等，能够修饰面容，提升气质3护肤品的化学成分保湿剂防晒剂抗氧化剂例如甘油、透明质酸等，例如二氧化钛、氧化锌例如维生素C、维生素E能够吸取水分，保持皮等，能够吸收或反射紫等，能够清除自由基，肤的湿润度外线，保护皮肤免受阳延缓皮肤衰老光伤害化妆品的科学原理皮肤结构1化妆品的成分作用于皮肤的特定部位，例如表皮、真皮等，发挥不同的功效皮肤代谢2化妆品的成分可以调节皮肤的代谢，例如促进细胞再生、抑制黑色素生成等皮肤屏障3化妆品可以增强皮肤的屏障功能，例如防止水分流失、抵抗外界刺激等清洁剂和洗涤剂的化学清洁剂和洗涤剂都是由表面活性剂组成的，表面活性剂能够降低水的表面张力，使污垢更容易被水溶解清洁剂通常用于清洁硬表面，例如地板、台面等，而洗涤剂通常用于清洁衣物、餐具等清洁剂和洗涤剂的化学成分多种多样，可以根据不同的用途进行选择表面活性剂的工作原理亲水基团表面活性剂的分子结构中，亲水基团喜欢与水分子结合疏水基团表面活性剂的分子结构中，疏水基团不喜欢与水分子结合，但喜欢与油脂、污垢结合乳化作用表面活性剂能够将油脂和污垢包裹起来，形成乳化液，使污垢更容易被水冲走清洁作用表面活性剂能够将污垢从表面分离，使表面变得清洁环保清洁剂的发展生物降解性低毒性环保清洁剂能够被微生物分解成无害的物1环保清洁剂对人体和环境的毒性较低，安质，不会污染环境全可靠2创新性可持续性环保清洁剂的研发不断创新，探索新的清4环保清洁剂的生产和使用能够减少资源消洁技术和材料，满足人们对清洁和环保的3耗和环境污染双重需求医药中的化学药物发现1化学合成或天然提取新的药物分子，用于治疗疾病药物设计2根据疾病的病理机制，设计出能够特异性作用于靶点的药物分子药物合成3采用化学方法合成药物分子，实现药物的规模化生产药物分子的设计靶点识别1找到与疾病相关的蛋白质或其他分子，作为药物作用的靶点分子模拟2利用计算机模拟药物分子与靶点之间的相互作用，优化药物分子的结构和性质药物合成3根据设计好的药物分子结构，采用化学方法合成药物临床试验4进行临床试验，评估药物的疗效和安全性化学在疾病治疗中的作用抗生素止痛药抗病毒药治疗细菌感染，例如青霉素、红霉素等缓解疼痛，例如阿司匹林、布洛芬等治疗病毒感染，例如奥司他韦、利巴韦林等化学与环境保护环境污染治理资源回收利用可再生能源化学方法可以用于处理废水、废气、固体化学方法可以用于回收废旧金属、塑料、化学方法可以用于开发和利用可再生能源，废物等，减少污染物的排放纸张等，减少资源的浪费例如太阳能、风能、生物质能等污染治理的化学技术废水处理技术化学沉淀法、废气处理技术吸附法、燃烧12吸附法、氧化法、生物处理法法、催化氧化法等等固体废物处理技术填埋、焚烧、堆肥、资源化利用等3可再生能源的化学基础太阳能风能生物质能太阳能电池将光能转化风力发电机利用风能发生物质能是来自生物的为电能，化学材料在太电，化学材料在风力发能量，例如木柴、乙醇、阳能电池中扮演着重要电机中也扮演着重要角沼气等，化学在生物质角色色能的转化和利用中发挥着关键作用新材料的化学创新纳米材料1尺寸在纳米尺度（纳米）的材料，具有独特的物理和化学1-100性质，例如高强度、高导电性等智能材料2能够感知环境变化并做出响应的材料，例如形状记忆合金、光致变色材料等高分子材料3由大量小分子单体通过化学反应连接而成的长链结构，具有优异的机械强度、耐腐蚀性等纳米材料的发展纳米材料具有高表面积、量子效应、尺寸效应等特点，在电子、催化、医药、能源等领域具有广泛的应用前景纳米材料的研发和应用是化学领域的重要前沿方向，为解决人类面临的重大挑战提供新的解决方案纳米材料的安全性问题也需要引起重视，需要开展深入研究，确保纳米材料的安全性智能材料的化学原理形状记忆合金光致变色材料能够在一定温度下恢复到原始形状的合金，例如镍钛合金能够根据光照强度改变颜色的材料，例如眼镜片、建筑玻璃等自修复材料传感器能够自行修复损伤的材料，例如橡胶、塑料等能够感知环境变化并输出信号的材料，例如温度传感器、湿度传感器等化学实验室安全实验室安全操作规程是保证实验室安全的重要保障实验室安全防护措施包括戴防护眼镜、手套、实验服等化学试剂的存放和使用需要严格遵守规范，避免发生安全事故遇到化学事故时，要保持冷静，及时采取应急措施实验室基本操作规范试剂取用加热操作玻璃器皿使用量筒、滴管等工具精确取用试剂，避免使用酒精灯或电热板加热，注意温度控制和使用前仔细检查，避免破损或污染浪费或污染安全防护化学实验中的安全防护防护眼镜1防止化学物质溅入眼睛，保护眼睛安全手套2防止化学物质接触皮肤，保护皮肤安全实验服3防止化学物质污染衣服，保护身体安全通风橱4在通风橱中进行有毒有害气体的实验，防止气体扩散到空气中化学实验的基本仪器量筒用于测量液体的体积烧杯用于盛装、加热液体，烧瓶用于盛装液体，进行化试管用于少量试剂的反应，进行化学反应学反应观察化学反应现象常见化学实验器材介绍量筒用于测量液体的体积滴管用于少量液体的取用和滴加酒精灯用于加热漏斗用于过滤液体化学实验的基本步骤实验操作实验准备1按照实验方案进行操作，观察实验现象，准备实验仪器、试剂、药品等2记录数据实验整理实验分析4清理实验仪器，整理实验台，做好实验记3分析实验结果，得出结论录化学在农业中的应用化肥1为农作物提供必需的营养元素，提高产量农药2防治病虫害，保护农作物生长植物生长调节剂3促进植物生长发育，提高产量和品质化肥的化学原理氮肥1为植物提供氮元素，促进植物的生长发育，例如尿素、硝酸铵等磷肥2为植物提供磷元素，促进植物的根系生长和果实发育，例如磷酸二氢铵、过磷酸钙等钾肥3为植物提供钾元素，促进植物的光合作用和抗病能力，例如氯化钾、硫酸钾等农药的分子设计杀虫剂除草剂杀菌剂杀死害虫，例如敌敌畏、乐果等杀死杂草，例如草甘膦、2,4-D等杀死病菌，例如多菌灵、百菌清等化学与可持续发展绿色化学低碳经济循环经济以环保为目标，研究和发展对环境友好的以减少碳排放为目标，发展低能耗、低排将废弃物作为资源重新利用，实现资源的化学反应和工艺，减少污染物的排放放的生产方式和生活方式，实现可持续发循环利用，减少资源的浪费展绿色化学的概念原子经济性最大限度地利用原料，减少废弃物的生成1使用无毒、无害的原料和试剂，保护环境和人体健康2开发高效、清洁的反应过程，减少能源消耗和污染排放3设计可生物降解的材料和产品，减少环境污染4低碳经济的化学支持太阳能风能新能源汽车化学在太阳能电池的研化学在风力发电机的材化学在锂离子电池的研发和制造中发挥着重要料研发和制造中发挥着发和制造中发挥着重要作用，为低碳经济提供重要作用，为低碳经济作用，为低碳经济提供清洁能源提供清洁能源清洁交通工具未来化学发展趋势人工智能1人工智能技术在化学领域得到广泛应用，例如药物设计、材料发现等基因工程2基因工程技术与化学相结合，开拓新的研究领域，例如合成生物学、生物催化等量子化学3量子化学研究利用量子力学原理解释和预测化学现象，是化学发展的前沿领域人工智能在化学中的应用人工智能可以用于分析海量化学数据，发人工智能可以用于设计药物分子，提高药人工智能可以用于优化化学实验过程，提现新的化学反应和材料物的疗效和安全性高效率和准确性基因工程与化学合成生物学生物催化利用基因工程技术设计和合成新的利用生物酶催化化学反应，提高反生物体系，例如制造生物燃料、生应效率和选择性产药物等生物材料利用生物材料制备新的材料，例如生物降解塑料、生物陶瓷等量子化学的前沿研究量子材料2研究具有量子特性的材料，例如超导材料、拓扑材料等量子计算1利用量子计算机解决化学问题，例如计算复杂分子的性质量子催化利用量子力学原理设计高效的催化剂，例3如光催化、电催化等化学让世界变得更美好改善生活1化学为我们提供各种生活必需品，例如食品、药品、衣物等，提高我们的生活质量保护环境2化学可以用于治理环境污染，开发可再生能源，保护我们的地球家园促进发展3化学是推动社会发展的重要力量，为人类的进步做出贡献化学科技的社会价值解决社会问题1化学可以用于解决能源危机、环境污染、疾病治疗等社会问题提高生产效率2化学可以提高生产效率，降低生产成本，促进经济发展创造新产品3化学可以创造新的材料、产品和技术，满足人们不断增长的需求鼓励年轻人学习化学探索奥秘解决问题创造价值化学是一个充满奥秘和挑战的学科，学习化化学可以帮助我们解决许多实际问题，学习化学是推动社会发展的重要力量，学习化学学可以培养学生的探索精神和创新思维化学可以培养学生的解决问题能力可以培养学生的创造力，为社会创造价值结语化学无处不在化学是一门充满魅力和挑战的学科，它无处不在，影响着我们生活的方方面面希望通过这堂课，大家能够对化学有一个更深入的了解，并激发对化学学习的兴趣让我们一起探索化学的奥秘，让化学为我们创造更美好的未来！。