1.3 物质结构研究的意义 课件(共16张PPT) 2024-2025学年高二化学苏教版（2019）选择性必修第二册

(课件网) 专题1 揭示物质结构的奥秘 物质结构研究的意义 1.认识物质结构研究对各种性能的新物质发现、设计与合成的重要意义 2.感受物质结构的研究对推动人类文明作出的巨大贡献 阿伏加德罗 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 1811年，意大利科学家阿伏加德罗 在总结气体参加化学反应时体积变化的基础上，提出了分子的概念，认为气体分子可以由几个原子组成。 1860年，国际化学界 接受了50年前阿伏加德罗提出的分子假说，确立了“原子—分子论” 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。 一、促进了化学科学的发展 门捷列夫 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？ 物质转化中 与化学键 相关的问题 两个或多个分子之间能否发生化学反应？ 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。 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 ... ...