无机及分析化学绪论.ppt
无机及分析化学,化学史回顾,1、炼金术，炼丹时期 2、医化学时期 3、燃素学说时期 4、近代化学的萌芽 5、化学的现状,化学学科的分类,1、无机化学 2、分析化学 3、有机化学 4、物理化学 5、高分子化学 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、高分子材料化学等等。,理论教学内容及学时安排 第一章 气体、溶液和胶体（5学时）第二章 化学热力学基础（5学时）第三章 化学反应速率和化学平衡（5学时）第四章 解离平衡（7学时）第五章 氧化还原反应（5学时）第六章 原子结构（4学时）第七章 分子结构（3学时）第八章 配位化合物（4学时）第九章 分析化学概论（1学时）第十章 定量分析的误差和分析结果的数据处理（5学时）第十一章 滴定分析法（17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,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,绪论,古代时期：四世纪以前中古时期：四世纪十七世纪中叶近代化学的孕育时期：十七世纪末十世纪末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,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,基础研究方面的重大突破,放射性和铀裂变的重大发现 化学键和现代量子化学理论 创造新分子型结构合成化高分子科学和材料化学动力学和分子反应动态学,化学工业的大发展,首先化学为提供肥料（合成氨）、合成纤维和其它高分子材料、石油化工产品等做出了贡献,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发展中起了核心科学的作用:1.为人类提供物质基础；2.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,绪论,化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一；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；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的有效保障。,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,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跟踪、分析、模拟化学反应过程,绪论,化学：在分子、原子或离子层次上研究物质的组成、结构、性能、相互变化以及变化过程中能量关系的科学。无机化学：对除碳以外的所有元素及其化合物的性质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。,绪论,无机及分析化学的学习方法：1.搞清每个基本概念、基本理论的引出要点和它们的内容。2.每章知识及时归纳整理，寻找知识体系和知识脉络。3.加强知识的理解记忆。应尽可能地运用基本理论理解。同时学会用对比、类比等方法寻找它们的共性和个性，以加强对物质的理解记忆。4.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,无机及分析化学,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 气体和溶液,1-1 气体,一、理想气体状态方程,理想气体：分子不占体积分子间无相互作用,实际气体：分子有体积分子间有相互作用,低压高温,理想气体状态方程,p:气体压力(Pa)V:气体体积(m3)n:气体物质的量(mol)T:气体温度(K)R: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？）m:气体质量(kg)M:摩尔质量(kg mol-1)：气体密度(kg m-3),例 1-1 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),p1,p2,p3,+,+,混合气体的总压力等于各组分气体分压之和,分压：各组分气体单独 占有整个体积时的压强,有关分压定律的公式推导,xi:摩尔分数,分压定律的另一种表达,分压定律的一种表达,分压定律的应用,例 1-2 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,1-3 溶 液,一、分散系,溶质,溶剂,分散质,分散相,表1 按物质聚集状态分类的分散系,表2 按分散质颗粒大小分类的分散系,相,体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分,分子分散系(d1 nm),溶液,分散质以分子或者比分子更小的质点均匀地分散在分散剂中所得的分散系,本节讨论的主要内容是 以水为溶剂的水溶液,二、稀溶液的通性,与溶质的本性有关：酸碱性、稳定性等,与溶质的本性无关，只与溶液的浓度有关,稀溶液的依数性,1.溶液的蒸气压,1）纯水的蒸气压,平衡时：蒸气压不变蒸发速度凝聚速度,同种液体蒸气压随温度如何变化？,不同液体蒸气压与什么有关？,温度高蒸气压大,液体分子间作用力强 蒸气压小,2）稀溶液的蒸气压,纯水蒸气压 pB*,溶液蒸气压 p,大于,b:质量摩尔浓度,拉乌尔定律,问题,一封闭箱处于恒温环境中，箱内有两杯液体，A杯为纯水，B杯为蔗糖水溶液。静置足够长时间后，会发生什么变化？,2.溶液的沸点和凝固点,T:液体的沸点(Tb),正常沸点,物质的凝固点(Tf),该物质的液相和固相 达到平衡时的温度（p液p固时的T）,问题,2000g水中溶解0.1 mol食盐的水溶液与2000g水中溶解0.1 mol甘油的水溶液。在101.33 kPa下，下列哪种关于沸点的说法是正确的（B)都高于100C，食盐水比甘油水溶液还低都高于100C，食盐水比甘油水溶液还高食盐水低于100C，甘油水溶液高于100C 沸点高低不能确定,溶液凝固点降低的应用：致冷剂,例 1-4 将5.50g某纯净试样溶于250g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（纯苯的凝固点为5.53C）。,3.渗透压,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,工业上利用反渗透技术进行海水淡化或水的净化,渗透压在生物学中的意义,水分在动植物体内的循环 医学上的等渗溶液 溶血 胞浆分离 测定溶质的相对分子质量,例：5.8%NaCl溶液产生的渗透压接近于（c）。（a）5.8%蔗糖溶液（b）5.8%的HAc溶液（c）2.0mol kg-1 蔗糖溶液（d）1.0mol kg-1葡萄糖溶液 例：在 0oC 的 100g KCl 溶液中，加入重量为 100g 的冰，一段时间后，混合液中冰的质量为（b）。（a）大于100g(b)小于100g（c）等于100g(d)不能确定例：相对分子量为120的弱酸HA 3.00 g 溶于100 g 水中，在101.325 kPa 下测得其沸点为100.18 oC。求此弱酸溶液的离解度。,1-4 胶 体 溶 液,胶体分散系(d:1-100 nm)（固体分散在水中）,性质,很大的表面积 很高的表面能 不稳定性 有聚集沉淀的可能性 多相性 分散相与分散介质存在界面,一、溶胶的制备,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。,（粒子大小与光照的关系）,3.电学性质 电泳swf,在电场中，溶胶粒子会向某一电极方向运动。,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,胶团结构,胶核,吸附层,扩散层,(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK+,胶核,胶粒,扩散层,胶团,各部分的电荷分布？,I-:电位离子 K+:反离子,2.电动电势,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 0,(4)的大小,反离子越多 越小,:胶粒所带的净电荷,胶体溶液中加入电解质现象如何？,四、溶胶的稳定性与聚沉,(1)稳定性的原因,布朗运动：克服沉降作用 胶粒带电：使胶粒分开 溶剂化作用：避免碰撞 越大，越稳定,(2)聚沉作用的原因,电解质作用swf 聚沉值 不同离子的聚沉能力（价态，特性）溶胶的相互聚沉,五、大分子溶液及凝胶,(1)大分子物质,M 104,天然：蛋白质、DNA 合成：橡胶、塑料,(2)与溶胶的异同,相同：扩散慢、不能 通过半透膜 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MgSO4，K3Fe(CN)6 和AlCl3 三种电解质对下列两溶胶的凝聚能力及聚凝值大小。（1）0.010molL-1AgNO3 溶液和0.020mol L-1 KCl溶液等体积混合制成的AgCl溶胶。（2）0.020molL-1AgNO3 溶液和0.010mol L-1 KCl溶液等体积混合制成的AgCl溶胶。,解：（1）因KCl过量，所以AgI 溶胶的电位离子为Cl-离子，所以聚沉能力为：AlCl3 MgSO4 K3Fe(CN)6；聚沉值相反。（2）因AgNO3 过量，所以AgI溶胶的电位离子为Ag+离子，所以聚沉能力为：AlCl3 MgSO4 K3Fe(CN)6；聚沉值相反。,
