对中学化学的 一些思考

1. 对中学化学的一些思考 高剑南 jngao42@126.com

2. 我是劳动者当中最幸运的人。医生是将生命带进世界的引导员，而我每天都可以看到生命的变化，看到一个个日臻成熟和美好的生命；建筑师可以匠心独运将一幢大厦耸立几个世纪而仍然巍峨壮观，而我用爱和真理所创造的却可以一代又一代地永久地传播下去。我是劳动者当中最幸运的人。医生是将生命带进世界的引导员，而我每天都可以看到生命的变化，看到一个个日臻成熟和美好的生命；建筑师可以匠心独运将一幢大厦耸立几个世纪而仍然巍峨壮观，而我用爱和真理所创造的却可以一代又一代地永久地传播下去。 ─﹙美﹚约翰·施拉特

3. 对中学化学的一些思考 Ⅰ.化学的价值 Ⅱ.基础教育的特点 Ⅲ.关于特色与亮点

4. 两个问题 纵观自然科学的发展历史，化学从来都不是领头科学，也不是朝阳科学。化学究竟有没有价值？有没有魅力？有没有前途？ 近年来，化学的公众形象变了，化学品成了有毒、有害的同义词。如何正确看待化学与化学品？这是每个化学教育工作者必须关注与回答的问题。

5. Ⅰ.化学的价值 一、化学的科学价值 二、化学的技术意义 三、化学的教育功能

6. 一、化学的科学价值 1. 化学创新知识 2. 化学创造物质 3. 化学牵动其它学科向分子层次发展

7. 典型的聚集状态 气态：无序结构 液态：短程有序、长程无序 固态：非晶态——保留液态结构的特征 晶态——短程有序、长程也有序 等离子态 玻色-爱因斯坦冷凝态 费米冷凝态

8. 几种中间状态 晶态和液态之间的状态： 像晶态的液态——液晶 像液态的晶态——塑晶 晶态和非晶态之间的状态——准晶体 气态和液态之间的超临界流体

9. 准晶体 1984年底，以色列科学家丹尼尔.谢赫特曼（Daniel Shechtman）等人宣布，在急冷凝固的Al-Mn合金中发现了具有五重旋转对称性但并无平移周期性的合金相 ，即20面体准晶体。D.Shechtman因发现准晶体而独享2011年诺贝尔化学奖。

11. 临界态 气态和液态的密度不同，因而气液间存在着明显的界面。 加压可使气相密度增大；加温可使容器中的液相不断膨胀，密度则随之不断地下降。当温度和压强分别上升到一定程度时，两相的密度趋于相等， 之间的分界线随之消失，这时容器内物质所处的状态就是临界态。 达到临界态时所要求的温度和压强分别称作临界温度和临界压强。

12. 临界态

13. 超临界态 在临界态再提高温度，体系就进入了超临界态。 超临界态的密度可因压强而变。

14. 超临界流体的性质

15. 超临界水 当水处在临界压强220个大气压，温度高于临界温度374℃时，水成为似气似液的超临界流体 。 能够溶解几乎所有的物质。 物质在超临界水中的反应活性变大。 有机物能被超临界水裂解成简单的分子。 氧气在超临界水中变成强氧化剂，能够分解最难分解的一些有毒、有害废料。 具有几乎是无坚不摧的强腐蚀性。

16. 《展望21世纪的化学》王佛松院士箸 “任何物质和能量以至于生物，对于人类来说都有两面性。” 任何物质都有对人类有益、有用的一面，同时又有对人类有害甚至有毒的一面。人们在利用物质时必须趋利避害、合理利用。 两个实例:氧气、三氧化二砷

17. 氧气 粮食、水与空气，是人类赖以生存的三个基本要素。成人每天大约呼吸1万升空气，吃1公斤食物，喝2公斤水。 如果三者同时断绝供应，那么引起死亡的原因首先是断绝空气。科学家做过统计，人不吃饭可以维持5个星期；不渴水可以维持5天；但是如果不呼吸只能维持5分钟。

18. 氧气 在正常情况下，一个人每分钟要吸入约500毫升空气，一天1万升。如果登山到了3000米以上的高度，当氧含量低于18%时，人就会头痛，医学上叫做缺氧。 高浓度氧会对生物产生伤害，引起氧中毒，人如在一个大气压的纯氧中6个小时，就会引起胸痛、咳嗽和喉痛，导致无法修复的肺泡损伤、水肿、肺内皮细胞死亡等损伤。

19. 氧气 如果氧含量高于40%时，会引起氧中毒。早产儿超长时间过度吸氧，将导致视网膜病变，进而双目失明。 在正常浓度，有1%的氧分子通过接受未成对电子依次转变成O2 - · 、HOOH与·OH等活性氧。其中O2 - · 、·OH为氧自由基。少量的氧自由基能促进细胞增殖，刺激白细胞和吞噬细胞杀灭细菌，消除炎症，分解毒物。

20. 氧气 当代谢紊乱，人体内氧自由基增多时，氧自由基会可引起细胞损伤，细胞核中核酸链断裂，导致衰老和疾病发生，如白内障、肿瘤、心血管病、血液病、炎症及各种退行性病变，严重时甚至危及生物的生命。

21. 三氧化二砷 三氧化二砷，既是剧毒品，又是治病的药。既能致癌，又能治癌。 对亚洲及南美洲接触砷的人群的流行病学的研究显示，砷暴露使人群患皮肤癌、肺癌、肝癌和膀胱癌的机率明显增加。长期接触砷也会增加患Ⅱ型糖尿病及血管疾病的机率。 砒霜能治病。历史上，早有将砷化合物用以治疗昏睡病、肺结核、皮肤病等顽疾的记载。

22. 三氧化二砷 由我国科学家率先实践的急性早幼粒细胞白血病“砒霜疗法”已获世界公认。用砒霜制成的亚砷酸注射液1999年下半年被批准为我国二类新药。美国食品和药品管理局（FDA）已正式批准用砒霜治疗急性早幼粒细胞白血病的方案。

23. 对化学反应的研究 1滴浓度为3×10-3mol·L-1的酚酞指示剂含有1017个酚酞分子。 对化学反应从大量分子统计行为的研究到单分子操作。

24. 单分子反应：丁烯→丁炔

25. 中国科学家首次利用 STM实现单分子内的化学反应 钴酞菁分子

26. 2.化学创造物质 著名有机化学家、诺贝尔化学奖获得者R﹒B﹒Woodward曾经说过：“化学家在老的自然界旁边又建立一个新的自然界。” 不仅能合成自然界中已有的单质与化合物，而且还能合成自然界中并不存在的单质与化合物。

27. 2.化学创造物质

28. 合成化学的发展轨迹a.合成对象 从无生命的无机物分子、有机物分子到有生物活性的生物大分子 从小分子到高分子 从分子到超分子 从简单结构到复杂结构

29. 合成化学的发展轨迹 b.合成水平 海葵毒素的合成 合成无禁区

30. 海葵

31. 海葵

32. 海葵

33. 海葵

34. 海葵

35. 海葵

36. 海葵

37. 海葵

38. 海葵毒素 C129H223O54N3

39. 中国第一个被国际公认的独创新药 疟疾是全球最严重的传染病之一，每年有2亿~3亿感染者，死亡人数达200万~300万。从20世纪60年代初发生的抗药性疟疾已扩散到全球，原有的抗疟疾药失去效用。70年代经我国数百名科学工作者的大力协作，从青蒿中提取了抗疟疾的有效成分——青蒿素，测定了结构。

40. 中国第一个被国际公认的独创新药 后以青蒿素为基础，开发出均被WHO列入基本药物目录的蒿甲醚、青蒿琥酯等衍生物及复方蒿甲醚等。青蒿素类抗疟疾药高效、速效、低毒、无抗药性，成为我国第一个被国际公认的独创新药。

41. 中国第一个被国际公认的独创新药 在这项举国合作的项目中，中国药理学家屠呦呦发现的乙醚提取法是发现青蒿提取物有效性的关键所在，她还是第一位青蒿提取物的“自身验毒”者与临床实验者。为表彰她“发现青蒿素，在全球挽救了数百万人的生命”，被授予2011年国际医学大奖美国拉斯克奖。

42. 青蒿

43. 青蒿素 C15H22O5

44. 蒿甲醚 C16H26O5

45. 青蒿琥酯C19H28O8

46. 3.化学牵动其它学科向分子层次发展 在20世纪，整个自然科学领域中出现一个大变化，即所有与物质有关的科学都向分子层次发展，最为明显的是生物学。

47. 阿瑟·科恩伯格 1959年诺贝尔生理学或医学奖获得者 “如果用化学语言来表达，大多数生命现象都可以合理解释。化学语言能够说明我们是从那里来的，我们是什么，以及我们将要到那里去。”

48. 化学牵动生物学向分子层次发展 a.分离纯化方法的研究 蛋白质的结晶(1946年Nobel化学奖) 层析法分离(1948年、1952年Nobel化学奖) b.生物分子的化学结构研究 20世纪20~30年代起对生物小分子的结构研究：糖、血红素、叶绿素、维生素等 20世纪50年代起对生物大分子的结构研究：蛋白质、核酸(桑格的贡献)

49. 化学牵动生物学向分子层次发展 c.复杂的活性生物大分子合成 中国科学家的成就：1965年合成结晶牛胰岛素; 1983年合成酵母丙氨酸转移核糖核酸 d.对生命现象分子水平的研究 细胞膜水通道和离子通道的研究(2003年Nobel化学奖) 罗杰·科恩伯格在分子基础上动态详细展示真核转录的过程(2006年Nobel化学奖)

50. 化学牵动生物学向分子层次发展 “化学将识别生命体内数以亿万计的分子的功能，解释生命现象的化学机理，推动生命科学在21世纪的大发展。”