基础化学第一章(绪论)

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,八年制临床医学专业,“基础化学”,钮因尧,上海交通大学医学院,基础医学院 化学教研室,1,第一章 绪 论,第一节,基础化学课程的地位和任务,一、化学是一门中心科学,Chemistry,is the branch of science that studies the composition and properties of matter and the changes that matter undergoes.,2,化学的历史,1.古代及中古时期,17世纪中叶前：炼金术(,al,chem,y,c

2、hem,istry)、炼丹术、医药学萌芽。,炼金术,-催化、孵生了现代化学，是化学科学的基础,早期的炼金术士总是偷偷地进行活动。在昏暗的实验室，炼金术士利用冶炼炉，使用风箱重复炼金术的试验。带有自我迷惑的神秘色彩。,3,炼金术士无意中发现的冶炼技术与某些化学反应，对后来的化学家都有很大的启发价值。通过不断试验，催生了某些新化学药品与医疗药品，并确定了类似分离、精炼、蒸馏与发酵等试验程序。现代化学实验室内使用的设备和技术，有许多是从中发展而来的。,伟人牛顿-曾狂热而持久地投身于炼金术的研究。,1936年，一批“不具科学价值”的牛顿手稿被拍卖。其中留下的有关炼金术资料竟超过100万字。,4,在罗马

3、帝国，炼金术得到宫廷资助,某种程度上，炼金术士对开启现代化学这门学科作出了贡献。,5,炼丹术,：,炼丹家把天然丹砂（红色硫化汞）置于炼丹炉中,加热,，使其,分解,为汞和硫，汞和硫又会,化合,为黑色硫化汞，再经加热而,升华,，回复为红色硫化汞。,炼丹家把所得的红色硫化汞称为“还丹”，重复多次制得的丹砂称“九转还丹”。,荒谬的认识：人服食了还丹，就会像它一样脱胎换骨，飞升成仙，长生不老。,但炼丹利用化学和物理的方法。,为什么要反复炼？,6,炼丹术和是中华民族对世界文化发展作出贡献的一部分，涉及到汞化学、铅化学、砷化学、矾化学、火药以及植物化学等方面。,炼金术、炼丹术虽然是古人企图“点石成金”或炼制

4、“长生不老”药物的方术，但都以古代物质理论和化学工艺知识相结合而形成的“类化学实验”活动，积累了相当丰富的化学知识，成为近代科学化学产生的前躯或基础。,特点：实用性、经验性、零散性。,7,2.近代化学时期,17世纪末-19世纪末：,Boyle R的科学元素说、Dalton J原子论、Lavoisier A L燃烧的氧化学说、Avogadro A 分子假说、M 元素周期表,特点：四大化学（无机化学，有机化学，分析化学，物理化学）相继建成。化学成为一门独立的科学。,8,3.现代化学时期,19世纪末：,X射线、放射性、电子的发现。,20世纪：高分子材料、核化学、仪器分析、,量子力学（1924-192

5、6）,。,边缘学科：生物化学、环境化学、材料化学、药物化学等,特点：化学与其他学科之间的联系愈来愈密切。是一门中心科学。,9,化学与医学、药学等学科的重要关系,化学,药学,临床检验,预防医药学,医用材料,病生理研究,二、化学与医学的交叉和融合,10,化学是医学和药学中各学科的基础,医学：研究人体中生理、心理和病理现象的规律，进而寻疾病诊断、治疗乃至预防有效方法。,当代医学重要成就之一：战胜细菌性感染疾病,（1）第一个医用消毒剂石炭酸喷剂的诞生,19世纪80年代，Lister用石炭酸（Carbolic acid）制剂处理伤口和手术创口的方法，开辟了消毒手术的新时代；。,从此，欧洲的医院不再是病人

6、等待死亡的场所，而是康复的希望之地。,11,（2）磺胺的应用,1908年，安氮磺胺（Prontosil）被合成。,1932年，Domagk（1939年Nobel生理奖）发现安氮磺胺的抗菌作用。之后研究发现磺胺是这一药物在体内被转化后的有效成分。,（3）青霉素的应用,1929年，Fleming（1945年Nobel医学奖）发现青霉素，在二战期间，Fleming利用新的化学制备方法（冷冻干燥技术），成功提纯了具有生物活性的青霉素，并利用生物合成技术大规模制备青霉素。,人类战胜病菌道路的一个里程碑。,12,化学、物理、生物学交叉合作，使化学的边界越来越漠糊。,1、哈佛大学化学系教授George Wh

7、itesides利用传统化学方法研究细菌在表面如何生长，在实验室合成人工细胞膜，利用这些合成的生物膜来研究生物酶和糖分子如何吸附并识别活细胞的表面。,2、哈佛大学化学教授Stuart Schreiber教授通过合成有机小分子来研究蛋白质的功能。这些有机分子会与蛋白质结合并改变蛋白质的功能（比如，使某些蛋白酶的功能被关闭）。,3、分子生物学的实验技术（凝胶电泳、PCR技术）均建立在化学基础上。,13,诺贝尔化学奖、医学奖,2002,年诺贝尔化学奖：美国科学家约翰,-B-,芬恩、日本科学家田中耕一,(Koichi Tanaka),、瑞士科学家库特,-,乌特里希，以表彰他们在生物大分子研究领域的贡献

8、。,2003,年度化学奖：美国科学家阿格里（发现一种被称为水通道蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道）和罗德里克,麦金农（利用射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工作原理）。,2003,年医学奖：美国的保罗,-,劳特布尔和英国的彼得,-,曼斯菲尔德 在核磁共振成像技术领域的发现而获奖。,2004,年诺贝尔化学奖：以色列科学家阿龙,-,西查诺瓦、阿弗拉姆,-,赫尔什科和美国科学家伊尔温,-,罗斯（他们突破性地发现了人类细胞如何控制某种蛋白质的过程，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白质的“废物处理”过程）,14,当今时代，生物医学建立在,生物

9、化学,和,分子生物学,的基础上、在,基因,和,蛋白质分子结构,层次上认识疾病的本质，发现新的预防和治疗药物；而,化学方法和手段,渗透于生物医学研究和实践的各个领域和阶段，在从医学检验到化学治疗等方面发挥着不可缺少的重要作用。,15,三、“基础化学”教学内容简介,在自然科学（理学和医学）的各个学科中，“基础化学”历来都是重要的基础课之一。,“基础化学”教学内容根据医学专业的特点选定,为学习后续化学及生物医学课程如有机化学、生物化学、生理学等打下基础。医学、生物学已进入了分子水平、,药物的结构与疗效,、体内的代谢反应。,为了解新技术（纳米技术）、新科学（基因）充实必要的化学基础知识。,为医学专业一

10、年级学生学习,定量,构效关系,QSAR:,Quantitative Structure-Activity Relationship,16,1、基本理论：,（1）,溶液的基本性质,（2）,化学反应本质和规律(化学的基本原理)：,化学热力学（化学反应的能量变化、方向、限度），化学动力学（化学反应的速率）。,（3）,化学中的数学原理(化学平衡):,酸碱平衡、氧化还原平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡，其基本原理相同。,（4）,物质的结构和性质:原子结构、分子结构,（5）其它：,胶体化学、基本分析化学理论和方法（酸碱滴定法等）。,17,2、常规化学分析测试技术：基本原理以及在医学上的应用等。,3、常规化学软

11、件的应用，化学文献的检索,4、综述和论文的撰写,5、医学中的化学原理应用,6、基础化学实验,18,四、怎样学好基础化学,1.学习方式的转型：,知识传授式 交流和更新式,（中学）（大学/终生）,2.提高自学能力,听课前预习，学会看书，多记笔记（笔记整理），问题和提出，不搞题海战术。,3.一种思维方法的训练。微观的角度，严密的逻辑思维方法。,4.化学是一门实验科学。掌握实验中的一些基本技能。,19,5.积极利用资源：,参考书,科技文献（Journal Articles）,专题讲座,科技会议（Scientific Workshop&Conference）,实验室,Information Techno

12、logy和Internet,计算机网络系统无限和开放的知识空间，人类的外部大脑和无限扩展的、共享的记忆单元,关键词和Internet搜索引擎-轻轻松松的查阅和学习,多媒体-学习成为快乐的经历,网络教育-随意地选择 学习的“时间、地点、方式和老师”,20,五、教学方式和对学生能力培养,1、理论课：化学基本原理、方法和分析技术与人体中生理、心理和病理现象、相关治疗药物等紧密结合。掌握基本理论，具备用化学知识应用于医学的能力。,提高学生的,专业英语水平,、英语题在考试中占10-15%。,21,2、实验课：通过实验训练，让学生掌握基本实验技能，建立实验研究概念，,培养动手能力,(Experimenta

13、l skills),。,3、讨论课：提高学生,表达能力,(Presentation),和交流能力,(Communication),，帮助学生建立化学思维和启发学生的创新精神，为将来从事专业工作创造一个高水平的起点。,考试和成绩,期末考试：65%,作业：10%实验：15%综述：10%,22,SI基本单位：长度：米,质量：千克,时间：秒,电流强度：安培,温度：开尔文,光强：坎德拉,物质的量：摩尔,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制：SI(法文le Systeme International d Unites),23,第三节 溶液的组成标度,一、物质的量（,amount of substance

14、）,即：1mol=0.012kg,12,C所包含的原子个数=6.022,10,23,个基本单元（Avogadro constant）,1.表示物质数量的基本单位，用,n,B,表示。,2.基本单位：摩尔,mol,3.摩尔的定义：,系统中所包含的基本单元(elementary entity)数与,12,C的原子数目相等,（P4）,24,6.计算：n,B,=m,B,/M,B,P.5,例题1-1,思考题：98g,硫酸的物质的量为多少？,5.摩尔质量,M,B,：,硫酸的摩尔质量=98,gmol,-1,（错误）,M(H,2,SO,4,)=98,gmol,-1,M(1/2H,2,SO,4,)=49,gmol

15、,-1,4.难点：基本单元可以是原子（Cl）、分子（HCl）、离子（Cl,-,）及其特定组合（H,2,+1/2O,2,、1/2H,2,SO,4,）。,25,二、物质的量浓度,(,amount-of-substance concentration,),4.同样必须注明基本单元,P.5,例1-2、例1-3,1.,简称浓度。用,c,B,或,B,2.定义：c,B,=n,B,/V,3.,基本单位：,mol,m,-3,常用单位：,mol,dm,-3,即,mol,L,-1,或：m,mol,L,-1,、,mol,L,26,三、摩尔分数和质量摩尔浓度,x,B,=n,B,/(n,A,+n,B,),x,A,=n,A

16、,/(n,A,+n,B,),x,A,+x,B,=1,3.基本单位：1,（一）摩尔分数（,mole fraction,）,1.用,x,B,表示,2.定义,（,两组分混合物）：,27,P.5 例1-4,（二）质量摩尔浓度(,molality,),1.用,b,B,表示,2.定义：,b,B,=n,B,/m,A,注意：分母为溶剂的质量。,3.基本单位：mol,kg,-1,c,B,=n,B,/V,28,体积分数：,B,=V,B,/V,总,例：75%酒精,除上述组成标度外，另有：,质量浓度：,B,=m,B,/V,常用单位：g,L,-1,、,m g L,-1,、g,L,-1,0.9%NaCl：(NaCl)=0.9 10=9g,L,-1,质量分数：,w,B,=m,B,/(m,A,+m,B,),29,100mL,CuSO,4,溶液中,m(,CuSO,4,)=100 0.1=10g,m(H,2,O)=100 1.1-10=100g,补充题一：称取,CuSO,4,5H,2,O 10g，加入密度为1.1g mL,-1,质量浓度为100,g L,-1,的,CuSO,4,溶液100,mL中去，求所得溶液的b(CuS