大学化学(非专业)第10章元素化学引论教学ppt课件.ppt

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1、 第第第第10101010章章章章 元素化学引论元素化学引论元素化学引论元素化学引论(一一)单质结构和化学性质单质结构和化学性质(二二)无无机机酸酸的的结结构构特特点点和和酸酸性性强强弱弱变变化化规律规律(三三)无机含氧酸的溶解性、热稳定性、无机含氧酸的溶解性、热稳定性、氧化还原性的规律氧化还原性的规律第一节第一节 元元 素素 分分 布布 周期表中的位置周期表中的位置周期表中的位置周期表中的位置非金属共非金属共非金属共非金属共2222种种种种(五种准金属五种准金属五种准金属五种准金属)III A IVA VA VIA VII A VIIIA (H)HeB C N O F Ne Al Si P

2、S Cl ArGa Ge As Se Br KrIn Sn Sb Te I XeTl Pb Bi Po At Rn金金金金 属属属属准金属共准金属共准金属共准金属共8 8种种种种非金属共非金属共22种，种，常温常压下常温常压下气体气体11种种 A族族6种、种、F2、Cl2、O2、N2、H2液体液体1种种 Br2固体固体10种种 I2 At S8 Se Te P4 As B C Si 存在状态存在状态第二节第二节 单质结构和性质单质结构和性质一、一、非金属单质的结构和性质非金属单质的结构和性质1、非金属单质的结构非金属单质的结构 非金属单质的成键规则非金属单质的成键规则8-N 规则规则:N代表族

3、数代表族数,每个原子的每个原子的8-N 个价电子可与个价电子可与 8-N个原子连接个原子连接,形成形成 8-N个共价键个共价键,即共价数为即共价数为8-N。第八主族第八主族 稀有气体稀有气体 8-8=0为单原子分子为单原子分子,范德华力为内聚力范德华力为内聚力,分子型晶体。分子型晶体。分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体第七主族第七主族 卤素卤素 8-7=1双原子分子双原子分子,范德华力为内聚力范德华力为内聚力,分子型晶体。分子型晶体。第六主族第六主族 氧族元素氧族元素 8-6=2氧原子可形成复键氧原子可形成复键,为双原子分子。为双原子分子。硫硫,硒硒,碲半径较大碲半径较大,不易形成不易形成p-p

4、 键键,而倾而倾向于形成尽可能多的单键。向于形成尽可能多的单键。PPPP600第三主族：晶体硼（第三主族：晶体硼（B12）,原子晶体原子晶体。第五主族第五主族 氮族元素氮族元素 8-5=3氮氮原原子子可可形形成成复复键键,为为多多重重键键双双原原子分子子分子.磷磷,砷砷,锑锑为三配位的有限分子为三配位的有限分子 P4 As4。分子晶体分子晶体。第四主族第四主族 8-4=4碳、硅易碳、硅易sp3杂化杂化,四配位金刚石结构四配位金刚石结构,原子晶体原子晶体。有些单质由于形成有些单质由于形成大大 键键,多中心键多中心键,键型发生变化，不遵键型发生变化，不遵守此规则守此规则,如如硼单质硼单质中的多中心

5、键的数目不等于中的多中心键的数目不等于8-N。小分子物质小分子物质,如单原子稀有气体如单原子稀有气体,双原子分子；双原子分子；多原子分子物质多原子分子物质S8 P4 B12 As4；大分子大分子(巨型分子巨型分子)物质。物质。金刚石、晶体硅、硼等原子晶体金刚石、晶体硅、硼等原子晶体混合型晶体混合型晶体:石墨石墨 非金属元素的分类非金属元素的分类(按结构和性质按结构和性质)1)常温常压下性质常温常压下性质 F2、Cl2、Br2、O2、S、P较活泼，较活泼，N2、C、Si、B不活泼不活泼2、非金属单质的性质、非金属单质的性质2)与酸反应与酸反应 (1)不与非氧化性酸反应不与非氧化性酸反应(2)C、

6、B、S、P、I2等单质与氧化性酸作用等单质与氧化性酸作用P+5HNO3(浓浓)=H3PO4+5NO2 +H2O2B+3H2SO4(浓浓)=2H3BO3+3SO2 I2+10 HNO3(浓浓)=2HIO3+10NO2 +4H2O除除I2外，均被氧化为最高价的含氧酸。外，均被氧化为最高价的含氧酸。3）与碱反应）与碱反应 (1)Cl2、Br2、I2、S、P等遇碱歧化等遇碱歧化Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 3S+6OH-=2S2-+SO32-+3H2OP4+3KOH+3H2O =PH3 +3KH2PO2(2)Si、B、As等与碱反应放出氢气等与碱反应放出氢气Si+2NaOH+H2O=Na

7、2SiO3+2H2 2B+2NaOH+2H2O=2NaBO2+3H2 此类单质多为两性和准金属此类单质多为两性和准金属亲氧性强亲氧性强,与氧形成含氧酸。与氧形成含氧酸。4 4）与水反应）与水反应 多数非金属单质不与水反应多数非金属单质不与水反应(1)卤素卤素F2 氧化水氧化水,其余微弱反应其余微弱反应(2)C,B赤热与水蒸气反应赤热与水蒸气反应F2+H2O =2HF +O221C+H2O(g)=CO+H2 B+3H2O(g)=B(OH)3 +3H2 X2+H2O=2H+X-+HXO (X2=Cl2,Br2,I2)歧化反应歧化反应 金属单质一般形成金属晶体金属单质一般形成金属晶体二、二、金属单质

8、的结构和性质金属单质的结构和性质黑色金属：铁、铬、锰及它们的合金黑色金属：铁、铬、锰及它们的合金有色金属：除铁、铬、锰以外的所有金属有色金属：除铁、铬、锰以外的所有金属1 1、单质的物理性质、单质的物理性质、单质的物理性质、单质的物理性质 金属一般有金属光泽，有良好的导热、导电性能；金属一般有金属光泽，有良好的导热、导电性能；延性最好的是铂，展性最好的是金；延性最好的是铂，展性最好的是金；熔点最低的是汞，铯和镓在手心上能熔化，熔点最低的是汞，铯和镓在手心上能熔化，熔点最高的是钨；熔点最高的是钨；Li,Na,K为轻金属为轻金属(1),Os密度最大密度最大(=22.57)；Cr硬度最大硬度最大(9

9、)。2、单质化学性质、单质化学性质 与非金属反应与非金属反应 泼金属；不活泼金属泼金属；不活泼金属 与水反应与水反应 活泼金属与水剧烈反应活泼金属与水剧烈反应(Na,K)；Mg与沸水反应；与沸水反应；铁赤热态下与水蒸汽反应；铁赤热态下与水蒸汽反应；与酸反应与酸反应 Al,Cr,Fe遇冷、浓遇冷、浓HNO3“钝化钝化”。(Mn+/M)0金属只与氧化性酸反应。金属只与氧化性酸反应。金、铂等不与浓硫酸及硝酸反应，只溶在王水中，金、铂等不与浓硫酸及硝酸反应，只溶在王水中，Nb和和Ta等在等在“王水王水”中不溶，可溶于中不溶，可溶于HNO3-HF混合混合酸，酸，与碱反应与碱反应-两性金属，两性金属，Zn

10、,Al等等 与配位剂反应与配位剂反应 第三节第三节 无机酸的结构和强度无机酸的结构和强度 分子型氢化物分子型氢化物 无机含氧酸无机含氧酸1 1、熔沸点、熔沸点B2H6 CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI一、分子型氢化物一、分子型氢化物一、分子型氢化物一、分子型氢化物同一族氢化物同一族氢化物 从上到下熔沸点升高，从上到下熔沸点升高，第二周期第二周期NH3，H2O，HF反常高。反常高。同一周期同一周期,不太规律，与分子极性有关。不太规律，与分子极性有关。结构：结构：结构：结构：四面体四面体四面体四面体 三角锥三角锥三

11、角锥三角锥 角形角形角形角形 spsp3 3 sp sp3 3 sp sp3 3 sp sp3 32、热稳定性热稳定性NH3很稳定，很稳定，PH3加热则分解。加热则分解。AsH3和和SbH3在室温时逐渐自动分解。在室温时逐渐自动分解。3.04 3.44 3.98CH4 NH3 H2O HF 3.98 SiH4 PH3 H2S HCl 3.16 AsH3 H2Se HBr 2.96 SbH3 H2Te HI 2.66从左到右从左到右,热稳定性增加热稳定性增加由由上上到到下下热热稳稳定定性性降降低低电负性越大电负性越大，该元素与氢该元素与氢形成的共价形成的共价键的键能愈键的键能愈强，强，氢化物氢化

12、物愈稳定愈稳定电负性减小，与氢结合能力减弱，稳定性减弱。电负性减小，与氢结合能力减弱，稳定性减弱。除除HF外外,其它分子型氢化物都有还原性其它分子型氢化物都有还原性.CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl GeH4 AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI 还还原原性性依依次次增增强强还原性依次增强还原性依次增强3、还还 原原 性性电负性减小，半径增大电负性减小，半径增大,失电子能力递增，还原性增强失电子能力递增，还原性增强.4、水溶液酸碱性水溶液酸碱性 影响酸性的因素很多影响酸性的因素很多,主要反应在与质子直主要反应在与质子直接相连原子对它的束缚力上。束缚

13、力强弱与该接相连原子对它的束缚力上。束缚力强弱与该原子的电子密度的大小有直接关系原子的电子密度的大小有直接关系.该原子的电该原子的电子密度越小，对质子的束缚力越弱，酸性越强。子密度越小，对质子的束缚力越弱，酸性越强。电子密度的大小与原子所带负电荷数以电子密度的大小与原子所带负电荷数以及原子半径有关系及原子半径有关系.表明的是某原子吸引带正表明的是某原子吸引带正电荷原子或原子团的能力。电荷原子或原子团的能力。从左到右，从左到右，原子原子所带负电荷所带负电荷依次减少依次减少,原子的电子原子的电子密度减小密度减小,酸性增强。酸性增强。CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl G

14、eH4 AsH3 H2Se HBr SbH3 H2Te HI 酸酸性性依依次次增增强强酸性依次增强酸性依次增强 同一周期同一周期酸性酸性:NH3 H2O HF 同一主族同一主族 原子所带电荷相同原子所带电荷相同,从上到下，原子半径增从上到下，原子半径增大大,电子密度逐渐变小电子密度逐渐变小,相应氢化物酸性依次增强相应氢化物酸性依次增强.HF HCl HBr HIH2O H2S H2Se 0.32 酸式电酸式电离离 0.22 碱式电碱式电离离 =0.220.32 两两 性性f ff ff f 减小，酸性减弱减小，酸性减弱 碱性增强碱性增强例例1Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr

15、(OH)2 Ba(OH)2例例2 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 增加，酸性渐强增加，酸性渐强 碱性减碱性减弱弱经验规则经验规则（r用用pm为单位）为单位）ffNaOH,NaNaOH,Na+=0.1 0.22,=0.1 0.32 =0.45 0.32 酸性酸性酸性酸性Al(OH)Al(OH)3 3 Al Al3+3+=0.24 =0.24 两性两性两性两性f2）鲍林规则（半定量经验规则）鲍林规则（半定量经验规则）(1)含氧酸的含氧酸的K1与非羟基氧原子数目与非羟基氧原子数目N有如下关系有如下关系:K1=10 5N-7 即即 pK1 7-5N N N越大，越大，越大，越

16、大，K K1 1越大（越大（越大（越大（pK1越小越小)，酸越强，酸越强，酸越强，酸越强 .H Hn nROROmm(或或或或ROROm-nm-n(OH)(OH)n n)，非羟基氧原子数非羟基氧原子数非羟基氧原子数非羟基氧原子数N=m-nN=m-n 氧的电负性大氧的电负性大,对中心原子有较强吸引力对中心原子有较强吸引力,使中心原子使中心原子正电场增加。非羟基氧原子数越多，正电场增加。非羟基氧原子数越多，R吸引羟基氧原子越吸引羟基氧原子越强，使强，使O-H极性越强，极性越强，H+易解离，酸性增强易解离，酸性增强.强酸强酸强酸强酸 p pK Ka a 0 0；弱酸弱酸弱酸弱酸 p pK Ka a=

17、0 7=0 7 很弱的酸很弱的酸很弱的酸很弱的酸 p pK Ka a=7 14=7 14(2)多元酸逐级离解常数：多元酸逐级离解常数：K1:K2:K3 1:10-5:10-10 例：例：H3PO4、H3AsO4、H2SO3、H2CO3 但有机酸和许多无机酸不适用。但有机酸和许多无机酸不适用。3）非金属含氧酸酸性变化规律非金属含氧酸酸性变化规律(2)同一族元素形成的同种类型含氧酸同一族元素形成的同种类型含氧酸,从上到下从上到下,酸性减弱酸性减弱(1)同一周期元素形成的最高含氧酸同一周期元素形成的最高含氧酸,从左到右从左到右,酸性增强酸性增强 H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HOBr HOI

18、:减小（减小（r r增大）增大）(3)同一元素形成的含氧酸酸性随着氧化数的升高而增强同一元素形成的含氧酸酸性随着氧化数的升高而增强(P例外例外)HClOHClOHClOHClO2 2HClOHClO3 3HClO 相应单酸相应单酸 H H2 2S S2 2OO7 7 H H2 2SOSO4 4N:5 2N:5 2例例 含氧酸含氧酸 N Ka HClO 0 3.210-8 HClO2 1 1.110-2 HClO3 2 103 HClO4 3 108从结构上分析：从结构上分析：N=X O 键数目，键数目，N,则则X原子原子+，对羟基氧原子上价电子束缚力，对羟基氧原子上价电子束缚力，使，使O H键

19、键更容易断开。更容易断开。电子诱导效应电子诱导效应例例 正磷酸正磷酸H3PO4和焦磷酸和焦磷酸H4P2O7酸性：正酸酸性：正酸 焦酸焦酸 类似有：酸性类似有：酸性 H2SO4 H2S2O7N=1,Ka1=7.510-3 N=2,Ka1=1.410-1正酸缩合为焦酸，酸性正酸缩合为焦酸，酸性离子化合物的溶解度决定于离子化合物的溶解度决定于晶格能晶格能及离子的及离子的水合能。水合能。1、晶格能大（吸热），溶解度小。、晶格能大（吸热），溶解度小。Ca(H2PO4)2 CaHPO4 Ca2(PO4)3 易溶易溶 难溶难溶 难溶难溶阴离子电荷高，晶格能大，溶解度小阴离子电荷高，晶格能大，溶解度小第四节第

20、四节 含氧酸盐的性质含氧酸盐的性质一、一、溶解性溶解性2、水合能小水合能小(放热放热)，溶解度小，溶解度小水合能与离子势有关水合能与离子势有关(离子势小，水合能小离子势小，水合能小,溶解度小溶解度小)，离子电离子电荷低，半径大，离子势则小，则溶解度小。荷低，半径大，离子势则小，则溶解度小。NaClO4KClO4RbClO4 离子的电荷越高，正负离子的核间距越短，晶格能就越大。离子的电荷越高，正负离子的核间距越短，晶格能就越大。碱金属的盐类易溶于水，仅少数碱金属盐碱金属的盐类易溶于水，仅少数碱金属盐是难溶的是难溶的,这些难溶盐一般都是由大的阴离子这些难溶盐一般都是由大的阴离子组成组成.碱金属离子

21、越大，难溶盐的数目越多碱金属离子越大，难溶盐的数目越多-阴阳离子大小悬殊时，离子水合作用在溶解阴阳离子大小悬殊时，离子水合作用在溶解过程中占优势过程中占优势.Mg2+Ba2+半径增大，离子势减小，水半径增大，离子势减小，水合能减小则合能减小则MgSO4 BaSO4的溶解度减小。的溶解度减小。3、共价成份大，溶解度小。、共价成份大，溶解度小。ZnS CdS HgS 溶解度减小溶解度减小 (溶于稀盐酸溶于稀盐酸)()(溶于浓盐酸溶于浓盐酸)()(溶于王水溶于王水)18e构型构型.随着随着Zn2+,Cd2+,Hg2+半径增大半径增大,变形性增变形性增大，附加极化效应增大，共价成分增大，大，附加极化效

22、应增大，共价成分增大，溶解度减小溶解度减小.4、聚合程度大，溶解度小、聚合程度大，溶解度小.H3BO3 由于氢键联成大片由于氢键联成大片,为固体酸，在冷水为固体酸，在冷水中溶解度小，可溶于热水。中溶解度小，可溶于热水。溶解度溶解度:NaHCO3 443KN2+2H2OAgNO2431KAg+NO2 歧化反应歧化反应4Na2SO3强热强热Na2S +3Na2SO4 同一金属稳定性同一金属稳定性 正盐正盐酸式盐酸式盐酸酸Na2CO3 NaHCO3 H2CO3 极化能力大的金属离子其盐易分解，不稳定极化能力大的金属离子其盐易分解，不稳定BaCO3 SrCO3 CaCO3 MgCO3 BeCO32、无

23、机含氧酸盐热分解的规律、无机含氧酸盐热分解的规律 同一金属离子不同含氧酸盐稳定性同一金属离子不同含氧酸盐稳定性硝酸盐硝酸盐,卤酸盐卤酸盐碳酸盐碳酸盐,硫酸盐硫酸盐 低氧化态低氧化态KClO4 KClO3 KClO2 KClO1 1、影响氧化性的主要因素、影响氧化性的主要因素 中心原子结合电子的能力中心原子结合电子的能力 电电负负性性大大,原原子子半半径径小小,氧氧化化态态高高的的中中心心原原子子,获获得电子能力强得电子能力强,酸氧化性强。酸氧化性强。分子稳定性分子稳定性 中中心心原原子子与与氧氧之之间间的的R-O键键强强度度越越高高,键键越越多多,分分子越稳定子越稳定,氧化性弱。氧化性弱。其它

24、外在因素其它外在因素 溶液的酸碱性溶液的酸碱性,浓度浓度,温度等外界因素。温度等外界因素。三、含氧酸及盐的氧化还原性三、含氧酸及盐的氧化还原性2、氧化性规律、氧化性规律 同一周期从左到右同一周期从左到右,氧化性增强氧化性增强H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4几乎无氧化性几乎无氧化性浓酸强氧化性浓酸强氧化性 同一主族同一主族,从上到下从上到下,氧化性成锯齿状上升，第氧化性成锯齿状上升，第三周期元素含氧酸的氧化性偏低，三周期元素含氧酸的氧化性偏低，多数以第四周多数以第四周期氧化性最强。期氧化性最强。HClO4 H5IO6 H2SO3 高氧化态含氧酸高氧化态含氧酸X-O键键数数目目，断

25、断开开这这些些键键所所需需的的能能量量,越越难难被还原被还原,越稳定，越稳定，HClO HClO3 HClO4 浓酸比稀酸氧化性强浓酸比稀酸氧化性强,酸又比相应盐氧化性强酸又比相应盐氧化性强四、四、含氧酸盐的水解性含氧酸盐的水解性盐的水解程度一般取决于阴阳离子的性质。盐的水解程度一般取决于阴阳离子的性质。1 1、阳离子的极化能力越强，水解程度越大、阳离子的极化能力越强，水解程度越大、阳离子的极化能力越强，水解程度越大、阳离子的极化能力越强，水解程度越大 Z2/r-衡量离子极化力的大小，衡量离子极化力的大小，Z2/r越大，离子极化力越大越大，离子极化力越大,水解程度越大。水解程度越大。如：如：如

26、：如：NaNa+:Z:Z2 2/r=2.6/r=2.61010-28-28 Al Al3+3+:Z:Z2 2/r=4510/r=4510-28-28 AlAl3+3+比比比比 NaNa+水解程度大。水解程度大。水解程度大。水解程度大。2、阴离子的水解能力与其共轭酸的强度成、阴离子的水解能力与其共轭酸的强度成反比反比如：如：如：如：COCO3 32-2-+H+H2 2O =HCOO =HCO3 3-+OH+OH-HSOHSO4 4-+H+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4+OH+OH-水解程度：水解程度：水解程度：水解程度：COCO3 32-2-HSOHSO4 4-第五节、第五节、p p区

27、元素周期性变化上的特殊性区元素周期性变化上的特殊性一、一、一、一、第二周期非金属元素的特殊性第二周期非金属元素的特殊性第二周期非金属元素的特殊性第二周期非金属元素的特殊性1.N、O、F 的含氢化合物容易生成氢键，离子性较强；的含氢化合物容易生成氢键，离子性较强；2.最高配位数为最高配位数为4,以后各周期元素配位数可超过以后各周期元素配位数可超过4元素均有自成链特性元素均有自成链特性,C-C 自成链最强；自成链最强；4.多数有生成重键的特性，多数有生成重键的特性，原子半径小原子半径小,形成形成 键键+键；键；5.与第与第3周期相比较，化学活泼性的差别大；周期相比较，化学活泼性的差别大；键离解能：

28、键离解能：N-N P-P,O-O S-S,F-F Cl-Cl 6.同素异形体在性质上的差别较大。同素异形体在性质上的差别较大。主要体现在某些化合物的氧化性特别高主要体现在某些化合物的氧化性特别高HClO4 H5IO6SO2 TeO2H2SO4 H6TeO6H3PO4（非氧化性酸）（非氧化性酸）H2SO4;B.H2SO4 H3PO4;D.HClO HClO31.HClO,HClO3,HClO4 酸性大小排列顺序是酸性大小排列顺序是:()A.HClO HClO3 HClO4 B.HClO HClO4 HClO3 C.HClO4 HClO HClO3 D.HClO4 HClO3 HClODBDB4.

29、同物质的量浓度的下列离子在酸性介质中，同物质的量浓度的下列离子在酸性介质中，氧化性最强的是氧化性最强的是()A.SO4 2-;B.ClO-;C.ClO4-;D.ClO3-3.下列物质中，还原性最强的是下列物质中，还原性最强的是()A.HF;B.PH3;C.NH3;D.H2S5下列含氧酸中，哪一种酸性最弱下列含氧酸中，哪一种酸性最弱()(A)氯酸氯酸(HClO3)(B)碳酸碳酸(H2CO3)(C)碲酸碲酸(H6TeO6)(D)亚磷酸亚磷酸(H3PO3)B B C 6在酸性介质中，欲使在酸性介质中，欲使Mn2+氧化为氧化为MnO4-，可加下列，可加下列哪种氧化剂哪种氧化剂()A.KClO3 B.H

30、2O2 C.王水王水 D.(NH4)2S2O8(AgNO3 催化催化)E.K2Cr2O77亚磷酸溶液呈什么性亚磷酸溶液呈什么性()(A)强酸强酸 (B)中强酸中强酸 (C)弱酸弱酸 (D)中性中性8下列氯化物中，哪一种不能水解下列氯化物中，哪一种不能水解()(A)四氯化碳四氯化碳 (B)四氯化硅四氯化硅 (C)四氯化锡四氯化锡 (D)四氯化锗四氯化锗DBA9下列碳酸盐中，对热最不稳定的是下列碳酸盐中，对热最不稳定的是()(A)CaCO3 (B)PbCO3 (C)Na2CO3 (D)K2CO310.完成以下反应的化学方程式或离子方程式：完成以下反应的化学方程式或离子方程式：(1)以标准硫代硫酸钠

31、溶液测定溶液中的以标准硫代硫酸钠溶液测定溶液中的I2含量含量 2S2O32-+I2=S4O62-+2I-(2)以以K2Cr2O7鉴定鉴定H2O2的反应（以戊醇萃取）的反应（以戊醇萃取）Cr2O72-+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2OB B(5)把氯气通入把氯气通入Bi（III）的）的NaOH溶液中溶液中(3)铋酸钠与铋酸钠与MnSO4在稀硫酸介质中反应在稀硫酸介质中反应5NaBiO3+2Mn2+14H+=2MnO4-+5Bi3+5Na+7H2O(4)碘放入足量碘放入足量NaOH溶液中溶液中Bi(OH)3+3NaOH+Cl2=NaBiO3(s)+2NaCl+3H2O3I2+6OH=5I-

32、+IO3-+3H2O第六节第六节 物质的颜色物质的颜色 显显 色色 原原 因因对可见光的作用结果对可见光的作用结果 选择性吸收、反射、选择性吸收、反射、选择性吸收、反射、选择性吸收、反射、透射、折射、散射等透射、折射、散射等透射、折射、散射等透射、折射、散射等 感觉过程感觉过程-影响因素影响因素光源、微观结构、眼睛敏光源、微观结构、眼睛敏感程度、物质表面状态、感程度、物质表面状态、光的干涉、衍射光的干涉、衍射 可见自然光可见自然光-400780nm吸收光吸收光 物物质颜色质颜色互互 补补 分子中电子在不同能级间跃迁分子中电子在不同能级间跃迁 -吸收或放出能量，产生光的吸收和发射吸收或放出能量，

33、产生光的吸收和发射价层电子结构决定物质对光的选择吸收价层电子结构决定物质对光的选择吸收.激发态激发态基态基态可见区可见区 颜色颜色M(HM(H2 2O)O)6 6 2+2+MnMn2+2+FeFe3+3+FeFe2+2+CoCo2+2+NiNi2+2+CuCu2+2+ZnZn2+2+颜颜颜颜 色色色色浅红浅红浅红浅红淡紫淡紫淡紫淡紫浅绿浅绿浅绿浅绿粉红粉红粉红粉红绿绿绿绿蓝蓝蓝蓝无色无色无色无色d d 电子数电子数电子数电子数5 55 56 67 78 89 91010一、一、d d 跃迁跃迁 过渡金属化合物常常带有颜色过渡金属化合物常常带有颜色-主要特征主要特征 过渡金属离子过渡金属离子-d

34、 1-9价电子结构价电子结构 配位场中配位场中,五重兼并五重兼并d 轨道分裂轨道分裂dd 跃迁跃迁晶体场分裂能晶体场分裂能-1000030000 cm-1过渡金属化合物显色原理过渡金属化合物显色原理全空全空(d0)，全满，全满(d10)离子，离子，无无d-d跃迁跃迁，无色，无色Sc3+,Zn2+,Ag+同一金属，不同价态离子，颜色不同同一金属，不同价态离子，颜色不同Fe3+,Fe2+,Co3+,Co2+淡紫淡紫 浅绿浅绿 蓝紫蓝紫 粉红粉红 (水合离子水合离子)相同价电子组态，不同金属离子，颜色不同相同价电子组态，不同金属离子，颜色不同 同一金属离子，不同配体配合物，颜色不同同一金属离子，不同

35、配体配合物，颜色不同绿色绿色 蓝色蓝色 深蓝紫色深蓝紫色 不同配位场，跃迁几率不同，颜色深浅不同不同配位场，跃迁几率不同，颜色深浅不同深蓝色深蓝色 浅浅粉红色粉红色四面体场四面体场 八面体场八面体场d5组态离子的组态离子的d-d跃迁禁阻跃迁禁阻浅红色浅红色 淡紫色淡紫色二、荷移跃迁二、荷移跃迁 过渡金属最高氧化态过渡金属最高氧化态(d 0)的含氧酸根常显示很重的颜色的含氧酸根常显示很重的颜色 一些主族金属一些主族金属(d 10)的卤化物、氧化物、硫化物常有颜的卤化物、氧化物、硫化物常有颜色色 电子吸收能量，从一个原子的轨道电子吸收能量，从一个原子的轨道 跃迁到另一个原子的轨道跃迁到另一个原子的

36、轨道 这种能量吸收过程就是电荷转移吸收这种能量吸收过程就是电荷转移吸收 -这种跃迁称荷移跃迁这种跃迁称荷移跃迁本质：本质：-分子内氧化还原分子内氧化还原 这种跃迁在任何化合物中都有可能发生这种跃迁在任何化合物中都有可能发生过渡金属含氧酸根过渡金属含氧酸根主族元素含氧酸根主族元素含氧酸根-荷移跃迁在可见区之外荷移跃迁在可见区之外卤化物显不同颜色卤化物显不同颜色X-变形性增大，荷移吸收能量变形性增大，荷移吸收能量降低，降低，AgI落在可见区落在可见区.碘化物多有颜色，氯化物有些是碘化物多有颜色，氯化物有些是白色，氟化物一般无色白色，氟化物一般无色.硫化物多显颜色硫化物多显颜色-S 2-变形性大变形

37、性大荷移吸收能量降低，落在可见区荷移吸收能量降低，落在可见区 混合价态化合物基本都带有颜色混合价态化合物基本都带有颜色电子在不同价态间的转移电子在不同价态间的转移-荷移吸收荷移吸收三、三、三、三、固体颜色与能带理论固体颜色与能带理论固体颜色与能带理论固体颜色与能带理论 金属和半导体的颜色可用能带理论解释金属和半导体的颜色可用能带理论解释原子轨道原子轨道 能级相近的分子轨道能级相近的分子轨道(能带能带)导带导带禁带禁带满带满带h 3.0 eV 白色白色禁带宽度禁带宽度CdS Eg=2.45 eV,吸收蓝光，显黄吸收蓝光，显黄色色 物质显色的机理是多方面的物质显色的机理是多方面的一种物质的颜色，可能与一种或几种跃迁有关一种物质的颜色，可能与一种或几种跃迁有关.Cr2O3 Eg=3.4 eV,应为白应为白色色 dd 跃迁，呈现绿色跃迁，呈现绿色CdS 能带理论能带理论,为黄为黄色色 荷移吸收，为黄色荷移吸收，为黄色