1.2　无机化学简介与学习方法

1.2.1　无机化学的研究内容与发展前景

无机化学是化学学科中最古老的一个分支，是研究除碳氢化合物及其衍生物外，所有元素及其化合物的组成、结构、性质和变化规律的学科。无机化学学科是随着元素的发现而逐步发展起来的。20世纪初，伴随着量子力学的引入，物质结构理论的建立，至四五十年代，无机化学进入了一个崭新的时代。现代无机化学的迫切任务是新研究领域的巩固与发展，例如无机固体化学、生物无机化学、无机材料化学、纳米化学、绿色化学以及配位化学的研究工作。

配位化学是研究金属的原子或离子与无机、有机的离子或分子相互反应形成配位化合物的特点以及它们的成键、结构、反应、分类和制备的学科。它在有机化学、分析化学、生物化学、结构化学、催化化学、环境化学、营养化学、药物化学、化学工业等领域应用广泛，例如，金属的提取和分离，血红素、维生素B12以及大多数金属酶都是配合物，金属配合物用于重金属及放射性元素解毒，顺式二氯·二氨合铂（Ⅱ）是临床常用的抗癌药物等。

生物无机化学是介于生物化学与无机化学之间的内容十分广泛的边缘交叉学科。生命体中含有数量庞大的金属有机配合物，如各种金属酶、金属蛋白等，它们直接参与生命体的新陈代谢、生长发育、繁殖等过程，因此研究生物体内物质的结构-性质-生物活性之间的关系以及在生命环境内参与反应的机制尤为重要。生物无机化学实际上是应用无机化学，尤其是配位化学的理论和方法，研究生物体内的金属（和少数非金属）元素及其化合物与生物大分子、细胞等相互作用机制的学科，并进一步延伸到生物矿化、环境生物无机化学等方面。

无机固体化学是在无机化学、固体物理、结构化学、物理化学、材料工程学等学科的基础上发展起来的一门学科，它着重研究固相中的化学反应、晶体的合成和生长、固体的组成和结构、固相的缺陷和缺陷的运动、固体的表面化学等。将无机固体化学的理论应用到无机非金属材料领域，则衍生出无机材料化学学科，用于研发各种性能优良的材料，以适应现代科学技术发展对材料的要求。

纳米化学是主要研究原子尺度以上、100nm以下的纳米体系的化学制备、结构表征、化学性质、反应机理及应用的学科。纳米物质的合成原理和步骤大多是基于无机化学的理论和实验基础，通过控制合成过程中的结晶速度和细节（无机化学反应也可以在极小的尺度加以控制），以得到新的材料，例如，巨磁电阻材料、氧化物超导体、碳纳米管等。

绿色化学是“可持续发展”理念发展下的必然选择。按照美国《绿色化学》杂志的定义，绿色化学是指在制造和应用化学产品时应有效利用（最好可再生）原料，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。它的研究目标是从节约资源和防止污染的方面来改革传统化学，从根本上实现化学工业的“绿色化”，例如，用主族元素代替重金属来做催化剂的核心，不但减少了重金属污染，还可以降低催化剂成本。

1.2.2　无机化学与制药

药物是一种特殊的化学物质，它作用于人体，用以预防、治疗和诊断疾病或调节人体功能。化学是药学的研究基础，无机化学的许多基本理论都与药学的理论、实验以及生产密切相关。

中国传统医药源远流长，商代已开始应用汤剂。公元前的《黄帝内经》已有方剂、丸、散、膏、丹、药酒以及药材加工的记载。汉代张仲景的《伤寒论》比较详细地记载了方剂加工技术。晋代葛洪的《肘后方》第一次提出成药剂的概念，主张成批生产。唐代孙思邈的《千金方》叙述了制药理论、工艺和质量问题。公元659年唐朝的国家药典《新修本草》，是世界上最早的一本药典，记载药物844种，其中矿物药109种。商业性成药始于1076年，宋朝设立了太医局熟药所，制备丸、散、膏、丹等成药出售或对特困贫民无偿送药。1080年颁发的《太平惠民和济局方》中记载了187种中药的炮制方法，形成了炮制通则，使药剂制造有了统一的规范和准则，推动了方剂学的发展。1116年，宋朝四川名医唐慎微编修《证类本草》，记载药1746种，其中矿物药253种，并包含了有关药物应用配伍、汤散应用原则、剂量标准等药物理论的论述。明代李时珍的《本草纲目》共收载1892种药材和近40种成药剂型，其中矿物药中包括金属单质如铜和金；含杂质的天然无机物如炉甘石（主要含ZnCO3）；人工合成的无机物，如轻粉（Hg2Cl2）等。书中所载的无机药物性质及制备方法，比起先前的记载更为详细而精密。例如，轻粉的制法，书中除介绍了前人已记载的皂矾法外，还新介绍了白矾法。具体记录为：“用水银一两，白矾二两，食盐一两，同研不见星，铺于铁器内，以小乌盆覆之，筛灶灰盐水和，封固盆口，以炭打二炷香，取开则粉升于盆上矣。其白如雪，轻盈可爱。一两汞，可升粉八钱。”由此详述了制备所需的原料用量、反应时间、注意事项等。

近代医药学上比较有代表性的例子是具有抗肿瘤作用的配合物药物。1967年，顺式二氯·二氨合铂（Ⅱ）（简称顺铂）被发现具有良好的抗癌作用，70年代已用于临床。第二代铂类抗癌药物如卡铂、奈达铂和第三代铂类抗癌药物如奥沙利铂、洛铂已应用于临床，第四代铂类抗癌药物双环铂已获得新药证书。非铂类配合物抗癌药物如有机锗、有机锡等，是临床上治疗生殖泌尿系统及头颈部、食道、结肠等部位癌症的广谱抗癌药物。

随着化学科学技术的发展，无机化学将继续在配合物药物、无机纳米药物、纳米制剂等领域发挥作用。

1.2.3　无机化学课程学习方法

1.2.3.1　课程基本内容

本课程内容包括六个部分：

①溶液的性质　水的性质、溶液浓度、稀溶液的依数性、强电解质溶液的性质。

②化学平衡理论　化学平衡与四大平衡的基本原理。四大平衡包括酸碱平衡、难溶强电解质的沉淀-溶解平衡、氧化还原平衡和配位平衡。

③基本结构理论　原子结构和分子结构理论，配位化合物的化学键理论。

④元素重要化合物性质　s区元素、p区元素、d区元素、ds区元素的元素通性及重要化合物的性质与其在医药中的应用。

⑤拓展内容　中药矿物药的介绍与研究展望、纳米技术对中医药的影响与应用前景。

⑥实验　无机化学实验室基本知识、无机化学基本实验、验证性实验、设计实验、虚拟仿真实验等。

无机化学的课程任务是给一年级学生提供与医学、药学相关的现代化学基本概念、基本原理及其应用的知识，打下较广泛和较深入的基础，还要通过实验课的训练，让学生掌握基本实验技能，建立定量概念，培养学生动手能力。

1.2.3.2　课程学习方法

无机化学是重要的基础课程之一，内容涉及面广，既有与中学课程衔接的内容，又有在后续课程中要深入学习的部分，起着承前启后的作用。大学课程的安排与中学课程有较大差异，学习方法也不尽相同。一年级学生应尽快适应大学的课程内容和教学规律，养成高效率的学习方法，培养较强的自学能力，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。

（1）抓住特点，融会贯通

无机化学包含两大内容：基本原理部分；元素化学部分。

学习化学原理部分时，不宜死记硬背，应融会贯通，可了解理论产生的背景、侧重点、实际意义以及局限性等来龙去脉，让严谨的理论变得生动起来，以便于记忆。注重练习，分析教材例题的解题思路，理解概念、原理、公式和方法的含义、特点、应用条件和使用范围。

学习元素化学部分时，掌握元素的性质及其变化规律是主要的，因为性质决定物质的存在、制备和用途。可以用元素周期律为工具，结合物质结构理论，建立自己的知识体系，以深入掌握元素及其化合物性质变化的宏观规律。这一部分内容与实际联系紧密，与实验教学相结合，有益于内容的记忆。

（2）注重学习方法

兴趣产生动力，学习的最好动力是对知识本身产生兴趣。化学理论知识抽象难以理解，学习难免乏味枯燥，同时要求学会逻辑思维和推理判断。要培养化学学习兴趣，可适当接触化学发展史，了解化学理论和实验的交互促进，了解无数化学家思想理念的传播与发展，乐学致远，不断发展。

平时应要求自己做好理论学习的各个环节，课前预习，专心听讲，课后复习。

课前预习，做到心中有数。通篇浏览整章内容，对内容的重点和知识的难点有一定的了解。

大学课堂讲课内容较多，教师授课内容须突出重点、化解难点。听课要紧跟教师的思路，抓住教学内容的主线。积极思考，特别要注意弄清基本概念，弄懂基本原理。适当做些笔记，注意教师提出问题、分析问题和解决问题的思路和方法，记下重点和难点。

课后复习，及时将章节的主要内容以及难点、重点进行归类、总结，可加深理解。做练习有利于深入理解、掌握和运用课程内容，尤其是一些比较抽象的概念，通过实际的应用解释问题，才能逐渐加深对基本理论和要领的理解和掌握。

（3）重视实验

化学是一门实践性很强的学科，许多化学理论和规律都是从实验中总结出来的。实验课是理解和掌握课程内容，学习科学实验方法，培养动手能力的重要环节。因此，在实验前应预习实验内容，了解实验内容及注意事项，写好预习报告，做到在实验过程中原理清楚、步骤明确。在进行实验时，要保持严谨的学风和科学的态度，认真观察现象，提高实践能力和操作技能，学会观察问题、分析问题和解决问题。实验完毕要认真处理实验数据、分析实验现象和问题，做好实验报告。

（4）自主学习

提倡自主学习，善于利用图书馆与网络，培养自学能力和思考能力，拓宽知识视野。除阅读教材中拓展内容外，还可阅读参考书刊、查阅国内外优秀化学网站，以了解近年来本学科出现的新概念、新理论、新方法和新型结构的化合物；了解无机化学的发展前景，与其他学科的融合与交叉，扩大知识面，活跃思想，提高学习兴趣。