01无机及分析化学绪论.ppt

无机及分析化学无机及分析化学化学史回顾化学史回顾 1、炼金术，炼丹时期、炼金术，炼丹时期 2、医化学时期、医化学时期 3、燃素学说时期、燃素学说时期 4、近代化学的萌芽、近代化学的萌芽 5、化学的现状、化学的现状 化学学科的分类化学学科的分类 1、无机化学、无机化学 2、分析化学、分析化学 3、有机化学、有机化学 4、物理化学、物理化学 5、高分子化学、高分子化学 另外化学与其它学科的相互渗透，形成新的另外化学与其它学科的相互渗透，形成新的学科如：量子化学、配位化学、放射化学、生物学科如：量子化学、配位化学、放射化学、生物化学、环境化学、环境分析化学、食品化学、农化学、环境化学、环境分析化学、食品化学、农药化学、土壤化学、植物化学、高分子材料化学药化学、土壤化学、植物化学、高分子材料化学等等。等等。理论教学内容及学时安排理论教学内容及学时安排 第一章第一章第一章第一章 气体、溶液和胶体（气体、溶液和胶体（气体、溶液和胶体（气体、溶液和胶体（5 5 5 5学时）学时）学时）学时）第二章第二章第二章第二章 化学热力学基础（化学热力学基础（化学热力学基础（化学热力学基础（5 5 5 5学时）学时）学时）学时）第三章第三章第三章第三章 化学反应速率和化学平衡（化学反应速率和化学平衡（化学反应速率和化学平衡（化学反应速率和化学平衡（5 5 5 5学时）学时）学时）学时）第四章第四章第四章第四章 解离平衡（解离平衡（解离平衡（解离平衡（7 7 7 7学时）学时）学时）学时）第五章第五章第五章第五章 氧化还原反应（氧化还原反应（氧化还原反应（氧化还原反应（5 5 5 5学时）学时）学时）学时）第六章第六章第六章第六章 原子结构（原子结构（原子结构（原子结构（4 4 4 4学时）学时）学时）学时）第七章第七章第七章第七章 分子结构（分子结构（分子结构（分子结构（3 3 3 3学时）学时）学时）学时）第八章第八章第八章第八章 配位化合物（配位化合物（配位化合物（配位化合物（4 4 4 4学时）学时）学时）学时）第九章第九章第九章第九章 分析化学概论（分析化学概论（分析化学概论（分析化学概论（1 1 1 1学时）学时）学时）学时）第十章第十章第十章第十章 定量分析的误差和分析结果的数据处理（定量分析的误差和分析结果的数据处理（定量分析的误差和分析结果的数据处理（定量分析的误差和分析结果的数据处理（5 5 5 5学学学学时）时）时）时）第十一章第十一章第十一章第十一章 滴定分析法（滴定分析法（滴定分析法（滴定分析法（17171717学时）学时）学时）学时）绪论 重点了解现代化学研究对象、研究内容，化学的任务和学习化学的意义及学习方法。教学重点教学重点绪论 本绪论讲述了化学与社会，化学与人类，化学与生活的关系，让学生明确学习化学的意义及学习方法。教学提要教学提要绪论古代时期：四世纪以前古代时期：四世纪以前中古时期：四世纪中古时期：四世纪 十七世纪中叶十七世纪中叶近代化学的孕育时期：十七世纪末近代化学的孕育时期：十七世纪末 十世纪末十世纪末近代化学的发展时期：十九世纪近代化学的发展时期：十九世纪现代化学时期：二十世纪以来现代化学时期：二十世纪以来 一、化学发展简史一、化学发展简史五个时期古代化学时期近代化学的萌芽基础研究的重大突破 化学工业的大发展绪论二、二十世纪化学的发展二、二十世纪化学的发展基础研究方面的重大突破基础研究方面的重大突破 放射性和铀裂变的重大发现放射性和铀裂变的重大发现 化学键和现代量子化学理论化学键和现代量子化学理论 创造新分子型结构创造新分子型结构合成化合成化高分子科学和材料高分子科学和材料化学动力学和分子反应动态学化学动力学和分子反应动态学化学工业的大发展化学工业的大发展 首先化学为提供肥料（合成氨）、合成纤首先化学为提供肥料（合成氨）、合成纤维和其它高分子材料、石油化工产品等做维和其它高分子材料、石油化工产品等做出了贡献出了贡献其后化学为满足不断提高生存质量的需要其后化学为满足不断提高生存质量的需要 绪论 二十世纪的化学在推动人类进步和科技二十世纪的化学在推动人类进步和科技二十世纪的化学在推动人类进步和科技二十世纪的化学在推动人类进步和科技发展中起了核心科学的作用发展中起了核心科学的作用发展中起了核心科学的作用发展中起了核心科学的作用:1.1.为人类提供物质基础；为人类提供物质基础；为人类提供物质基础；为人类提供物质基础；2.2.在相关学科的发展中起了牵头作用。在相关学科的发展中起了牵头作用。在相关学科的发展中起了牵头作用。在相关学科的发展中起了牵头作用。三、二十世纪化学的地位和作用三、二十世纪化学的地位和作用三、二十世纪化学的地位和作用三、二十世纪化学的地位和作用绪论 化学仍是解决食物短缺问题的主要学化学仍是解决食物短缺问题的主要学化学仍是解决食物短缺问题的主要学化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一；科之一；科之一；科之一；化学在能源和资源的合理开发和高效化学在能源和资源的合理开发和高效化学在能源和资源的合理开发和高效化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用；安全利用中起关键作用；安全利用中起关键作用；安全利用中起关键作用；化学继续推动材料科学的发展；化学继续推动材料科学的发展；化学继续推动材料科学的发展；化学继续推动材料科学的发展；化学是提高人类生存质量和生存安全化学是提高人类生存质量和生存安全化学是提高人类生存质量和生存安全化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障。的有效保障。的有效保障。的有效保障。四、二十世纪化学的地位和作用四、二十世纪化学的地位和作用四、二十世纪化学的地位和作用四、二十世纪化学的地位和作用:绪论五、二十一世纪化学学科的发展方向五、二十一世纪化学学科的发展方向五、二十一世纪化学学科的发展方向五、二十一世纪化学学科的发展方向寻求结构多样性的研究与功能研究相结合寻求结构多样性的研究与功能研究相结合复杂化学体系的研究复杂化学体系的研究化学信息学和高效计算机信息处理化学信息学和高效计算机信息处理新实验方法的建立和方法学研究新实验方法的建立和方法学研究跟踪、分析、模拟化学反应过程跟踪、分析、模拟化学反应过程绪论 化化化化学学学学：在在在在分分分分子子子子、原原原原子子子子或或或或离离离离子子子子层层层层次次次次上上上上研研研研究究究究物物物物质质质质的的的的组组组组成成成成、结构、性能、相互变化以及变化过程中能量关系的科学。结构、性能、相互变化以及变化过程中能量关系的科学。结构、性能、相互变化以及变化过程中能量关系的科学。结构、性能、相互变化以及变化过程中能量关系的科学。无无无无机机机机化化化化学学学学：对对对对除除除除碳碳碳碳以以以以外外外外的的的的所所所所有有有有元元元元素素素素及及及及其其其其化化化化合合合合物物物物的的的的性性性性质质质质和反应进行研究和理论揭示的科学。和反应进行研究和理论揭示的科学。和反应进行研究和理论揭示的科学。和反应进行研究和理论揭示的科学。分析化学：是测量和表征物质的组成和结构的学科。分析化学：是测量和表征物质的组成和结构的学科。分析化学：是测量和表征物质的组成和结构的学科。分析化学：是测量和表征物质的组成和结构的学科。绪论无机及分析化学的学习方法：无机及分析化学的学习方法：无机及分析化学的学习方法：无机及分析化学的学习方法：1.1.搞清每个基本概念、基本理论的引出要点和它们的内容。搞清每个基本概念、基本理论的引出要点和它们的内容。搞清每个基本概念、基本理论的引出要点和它们的内容。搞清每个基本概念、基本理论的引出要点和它们的内容。2.2.每章知识及时归纳整理，寻找知识体系和知识脉络。每章知识及时归纳整理，寻找知识体系和知识脉络。每章知识及时归纳整理，寻找知识体系和知识脉络。每章知识及时归纳整理，寻找知识体系和知识脉络。3.3.加加加加强强强强知知知知识识识识的的的的理理理理解解解解记记记记忆忆忆忆。应应应应尽尽尽尽可可可可能能能能地地地地运运运运用用用用基基基基本本本本理理理理论论论论理理理理解解解解。同同同同时时时时学学学学会会会会用用用用对对对对比比比比、类类类类比比比比等等等等方方方方法法法法寻寻寻寻找找找找它它它它们们们们的的的的共共共共性性性性和和和和个个个个性性性性，以以以以加加加加强强强强对对对对物物物物质质质质的理解记忆。的理解记忆。的理解记忆。的理解记忆。4.4.积极主动地自学、预习各类有关参考书籍以拓宽知识面。积极主动地自学、预习各类有关参考书籍以拓宽知识面。积极主动地自学、预习各类有关参考书籍以拓宽知识面。积极主动地自学、预习各类有关参考书籍以拓宽知识面。绪论无无无无机机机机及及及及分分分分析析析析化化化化学学学学无机化学理论无机化学元素分析化学热力学理论动力学力理论S区p区d区ds区f区各元素的性质定性分析定量分析热力学三大定律反应速率理论四大平衡理论滴定分析酸碱滴定 沉淀滴定 氧化还原反应 配位洛合滴定第一章第一章 气体和溶液气体和溶液1-1 1-1 气体气体一、理想气体状态方程O O2 2分子分子 理想气体：v 分子不占体积v分子间无相互作用实际气体：v 分子有体积v分子间有相互作用低压高温理想气体状态方程 p:气体压力气体压力 (Pa)V:气体体积气体体积 (m3)n:气体物质的量气体物质的量 (mol)T:气体温度气体温度 (K)R:摩尔气体常数摩尔气体常数 R=8.315 Pa m3 mol-1 K-1 =8.315 kPa L3 mol-1 K-1 =8.315 J mol-1 K-1 （三者如何转化？）三者如何转化？）m:气体质量气体质量 (kg)M:摩尔质量摩尔质量 (kg mol-1)：气体密度气体密度 (kg m-3)例例 1-11-1 一学生在实验室中，在73.3 kPa和25C下收集到250ml某气体在分析天平上称量为0.118g。求这种气体的相对分子质量。1-2 道尔顿分压定律一、道尔顿分压定律:N2(3)p1p2p3+p（总压力总压力）VVVV混合气体的总压力等于各组分气体分压之和v 分压：各组分气体单独 占有整个体积时的压强:H2(1):O2(2)有关分压定律的公式推导xi:摩尔分数分压定律的分压定律的另一种表达另一种表达分压定律的一种表达分压定律的应用 例例 1-21-2 在17C，99.3 kPa 的气压下，用排水法收集氮气150 ml。求在标准状况在该气体经干燥后的体积气体水蒸气pp气体水1-3 1-3 溶溶 液液一、分散系溶质溶剂溶解溶液（液态）分散质分散相分散分散系（固、液、气态）分散系 分类分子分散系(d 100 nm)表表1 按物质聚集状态分类的分散系按物质聚集状态分类的分散系 气气 空空 气气 气气 液液 云、雾云、雾 固固 烟、尘烟、尘 气气 泡沫塑料泡沫塑料 固固 液液 珍珍 珠珠 固固 有机玻璃有机玻璃 气气 肥皂泡沫肥皂泡沫 液液 液液 牛牛 奶奶 固固 Fe(OH)3溶胶、泥浆水溶胶、泥浆水 分散剂分散剂 分散质分散质 实实 例例表表2 按分散质颗粒大小分类的分散系按分散质颗粒大小分类的分散系小于小于1nm(109)分子离子分子离子 粒子能通过滤纸与半粒子能通过滤纸与半 NaCl溶液溶液 分散系分散系 透膜，扩散速度快透膜，扩散速度快 1100nm 胶胶 体体 粒子能通过滤纸但不粒子能通过滤纸但不 Fe(OH)3溶液溶液 分散系分散系 能透过半透膜能透过半透膜,扩散慢扩散慢 蛋白质溶液蛋白质溶液颗粒直径大小颗粒直径大小 类类 型型 主主 要要 特特 征征 实实 例例大于大于100nm 粗粗 粒子不能通过滤纸不粒子不能通过滤纸不 豆豆 浆浆 分散系分散系 能透过半透膜能透过半透膜,不扩散不扩散 乳乳 汁汁相体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分单相体系：分子分散系多相体系（存在界面）：胶体分散系，粗分散系分子分散系(dp固固:液相液相 固相固相p液液p固固:固相固相 液相液相水的凝固点:0C加入溶质 海水0C时是否冻结？溶液凝固点Tf下降p/Pa611t/CTf 0ACB纯水纯水溶液溶液Tf=Kf b问题 2000g水中溶解水中溶解0.1 mol食盐的水溶液与食盐的水溶液与2000g水中溶解水中溶解0.1 mol甘油的水溶液。在甘油的水溶液。在101.33 kPa下，下列哪种关于沸点的说法下，下列哪种关于沸点的说法是正确的（是正确的（B)(A)都高于都高于100C，食盐水比甘油水溶液还低食盐水比甘油水溶液还低(B)都高于都高于100C，食盐水比甘油水溶液还高食盐水比甘油水溶液还高(C)食盐水低于食盐水低于100C，甘油水溶液高于甘油水溶液高于100C(D)沸点高低不能确定沸点高低不能确定溶液凝固点降低的应用：致冷剂溶液凝固点降低的应用：致冷剂 例例 1-41-4 将5.50g某纯净试样溶于某纯净试样溶于250g苯中，测得该溶液的凝固点为苯中，测得该溶液的凝固点为4.51C，求该试样的相对分子质量，求该试样的相对分子质量（纯苯的凝固点为（纯苯的凝固点为5.53C）。）。3.渗透压水分子蔗糖分子半透膜蔗糖溶液水溶液半透膜swf溶剂可以通过，溶质不可以通过（细胞膜，肠衣，牛皮纸，萝卜皮）渗透溶剂分子通过半透膜的自动扩散渗透平衡 膜两侧水分子的渗透速度相等渗透压 维持渗透平衡 所施加的压力渗透压pp渗 纯水 溶液 反渗 工工业业上上利利用用反反渗渗透透技技术术进进行行海海水水淡淡化化或或水水的的净净化化渗透压在生物学中的意义v 水分在动植物体内的循环v 医学上的等渗溶液 溶血 胞浆分离v 测定溶质的相对分子质量问题 海水鱼放在淡水中，会发生什么现海水鱼放在淡水中，会发生什么现象？象？例：例：5.8%NaCl溶液产生的渗透压接近于（溶液产生的渗透压接近于（c）。）。（a）5.8%蔗糖溶液蔗糖溶液 （b）5.8%的的HAc溶液溶液 （c）2.0mol kg-1 蔗糖溶液蔗糖溶液 （d）1.0mol kg-1葡萄糖溶液葡萄糖溶液 例：在例：在 0oC 的的 100g KCl 溶液中，加入重量为溶液中，加入重量为 100g 的冰，一段的冰，一段时间后，混合液中冰的质量为（时间后，混合液中冰的质量为（b）。）。（a）大于大于100g (b)小于小于100g （c）等于等于100g (d)不能确定不能确定例：相对分子量为例：相对分子量为120的弱酸的弱酸HA 3.00 g 溶于溶于100 g 水中，在水中，在101.325 kPa 下测得其沸点为下测得其沸点为100.18 oC。求此弱酸溶液的离解度。求此弱酸溶液的离解度。1-4 1-4 胶胶 体体 溶溶 液液胶体分散系(d:1-100 nm)（固体分散在水中）性质v 很大的表面积 很高的表面能v 不稳定性 有聚集沉淀的可能性v 多相性 分散相与分散介质存在界面 一、溶胶的制备方法v 分散法：大粒子变小 研磨法 超声波法 电弧法 胶溶法v 凝聚法：小粒子变大 物理凝聚：更换溶剂 化学凝聚：利用化学反应生成难溶物 加FeCl3（稳定剂）Fe(OH)3（新鲜沉淀）Fe(OH)3（溶胶）条件v 分散相粒子大小v 稳定剂二、溶胶的性质1.动力性质 布朗运动swf胶体粒子受到液体介质分子的不同方向、不同速度的撞击后受力不均而作无规则运动。粒子小 布朗运动剧烈2.光学性质 丁铎尔效应swf.隔板灯泡光束投射到溶胶的粒子上散射出来，故在垂直光束的方向能看到明亮的光柱。（粒子大小与光照的关系）3.电学性质 电泳swf颜色加深颜色加深在电场中，溶胶粒子会向某一电极方向运动。As2S3:+带负电 负溶胶Fe(OH)3:+带正电 正溶胶胶粒带电的原因：从介质中选择性 吸附某种离子整个胶体溶液是否带电？三、胶团结构和电动电势1.胶团结构AgImI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+AgNO3+KI(过量)AgI(溶胶)胶核胶核吸吸附附层层扩散层扩散层(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK+胶核胶核胶粒胶粒扩散层扩散层胶团胶团各部分的电荷分布？I-:电位离子电位离子 K+:反离子反离子2.电动电势dENBMAC电电势势距距 离离胶粒固相表面到液体内部的电势MN:固相界面AB:滑动面MA:吸附层AC:扩散层(1)双电层(2)E(3)电场中，滑移面到 液体内部的电势吸附正离子 0 吸附负离子 104v 天然：蛋白质、DNAv 合成：橡胶、塑料(2)与溶胶的异同v 相同：扩散慢、不能 通过半透膜v 不同：单相稳定、可 逆性溶解 盐析 保护作用(3)凝胶网状结构溶剂分子失去流动性 胶凝 例：试分别比较例：试分别比较例：试分别比较例：试分别比较MgSOMgSO4 4，K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6 和和和和AlClAlCl3 3 三种三种三种三种电解质对下列两溶胶的凝聚能力及聚凝值大小。电解质对下列两溶胶的凝聚能力及聚凝值大小。电解质对下列两溶胶的凝聚能力及聚凝值大小。电解质对下列两溶胶的凝聚能力及聚凝值大小。（1 1）0.0100.010molmol L L-1-1AgNOAgNO3 3 溶液和溶液和溶液和溶液和0.0200.020mol mol L L-1-1 KCl KCl溶液溶液溶液溶液等体积混合制成的等体积混合制成的等体积混合制成的等体积混合制成的AgClAgCl溶胶。溶胶。溶胶。溶胶。（2 2）0.0200.020molmol L L-1-1AgNOAgNO3 3 溶液和溶液和溶液和溶液和0.0100.010mol mol L L-1-1 KCl KCl溶液溶液溶液溶液等体积混合制成的等体积混合制成的等体积混合制成的等体积混合制成的AgClAgCl溶胶。溶胶。溶胶。溶胶。解：（解：（解：（解：（1 1）因）因）因）因KClKCl过量，所以过量，所以过量，所以过量，所以AgI AgI 溶胶的电位离子为溶胶的电位离子为溶胶的电位离子为溶胶的电位离子为ClCl-离子，所以聚沉能力为：离子，所以聚沉能力为：离子，所以聚沉能力为：离子，所以聚沉能力为：AlCl AlCl3 3 MgSO MgSO4 4 K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6 ；聚沉值相反。聚沉值相反。聚沉值相反。聚沉值相反。（2 2）因）因）因）因AgNOAgNO3 3 过量，所以过量，所以过量，所以过量，所以AgIAgI溶胶的电位离子溶胶的电位离子溶胶的电位离子溶胶的电位离子为为为为AgAg+离子，所以聚沉能力为：离子，所以聚沉能力为：离子，所以聚沉能力为：离子，所以聚沉能力为：AlCl AlCl3 3 MgSO MgSO4 4 K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6；聚沉值相反。聚沉值相反。聚沉值相反。聚沉值相反。