普通化学

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1、普普 通通 化化 学学主讲教师:杨丽珍绪 论数学 物理学 化学 天文学 地理学 计算机科学与技术 一级学科：化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程中能量关系的学科。化学的二级学科：无机化学有机化学分析化学物理化学高分子化学与物理本学期的普通化学课只涉及到本学期的普通化学课只涉及到无机化学无机化学的部分内的部分内 容。课时不多容。课时不多(36(36学时理论课，学时理论课，2 2学时实验课学时实验课) )，关键，关键 培养一种能力。培养一种能力。化学研究的对象夸克质子中子原子核电子原子 (离子)分子微观（宇观）宇宙单 质 化合物星体宏观纳 米 材 料（介观）根据 1961 年由盖

2、尔-曼（Gell M-Mann）建立的新模型， 质子和中子都是由更小的粒子夸克组成的， 但现有的理论还不能预言(当然更不用说从实验上证明)电子是可分 的。哪些是关键性的问题呢？化学反应的性能问题;化学催化的问题;生命过 程中的化学问题。 当今化学发展的趋势大致是：由宏观到微观，由定性到定量，由稳定态向亚 稳态，由经验上升到理论并用理论指导实践，开创新的研究。如：人们常说肥皂和洗衣粉不能混用，因为肥皂呈如：人们常说肥皂和洗衣粉不能混用，因为肥皂呈 碱性，洗衣粉呈酸性，酸碱中和，两败俱伤，去污本碱性，洗衣粉呈酸性，酸碱中和，两败俱伤，去污本 领就会下降。是不是这么回事？领就会下降。是不是这么回事？

3、化学是一门基础学科，又是一门与我们的生活 密切相关的学科。肥皂主要成分是高级脂肪酸的钠盐，水解后呈肥皂主要成分是高级脂肪酸的钠盐，水解后呈 碱性；而洗衣粉种类很多，有阳离子、阴离子、非碱性；而洗衣粉种类很多，有阳离子、阴离子、非 离子型三类。其中广泛使用的是阴离子型的十二烷离子型三类。其中广泛使用的是阴离子型的十二烷 基苯磺酸钠，与肥皂相似，水溶液呈碱性；非离子基苯磺酸钠，与肥皂相似，水溶液呈碱性；非离子 型的在水溶液不离解，是中性化合物；惟有阳离子型的在水溶液不离解，是中性化合物；惟有阳离子 型在水溶液中水解呈酸性。型在水溶液中水解呈酸性。由此可知，洗衣粉并不都是显酸性，大部分均能由此可知，

4、洗衣粉并不都是显酸性，大部分均能 与肥皂混用，而不降低彼此的活性。与肥皂混用，而不降低彼此的活性。我们买的饼干等食品中常常放一小袋干燥剂：我们买的饼干等食品中常常放一小袋干燥剂： 生石灰。这样饼干等糕点糖果就不会返潮变软。这样饼干等糕点糖果就不会返潮变软。生石灰和空气里的水汽分外亲密，有一点水便生石灰和空气里的水汽分外亲密，有一点水便 吸收进去生成氢氧化钙。吸收进去生成氢氧化钙。临睡前把盛有生石灰的小布袋塞进球鞋里，可以临睡前把盛有生石灰的小布袋塞进球鞋里，可以 保持鞋内干燥，第二天再穿就舒服多了。保持鞋内干燥，第二天再穿就舒服多了。现在我们所知的现在我们所知的130130多种元素中，我们身体

5、里含多种元素中，我们身体里含 有有 6060多种。含量最多的氧元素占身体重量的多种。含量最多的氧元素占身体重量的65%65%， 含量少的钴元素还不到十亿分之一。含量少的钴元素还不到十亿分之一。怎样学好普通化学？怎样学好普通化学？1. 1.预习、认真听讲、复习预习、认真听讲、复习: :大学教学方法与中学有着大学教学方法与中学有着 本质的区别，注重自学能力，避免填鸭式，讲述重点本质的区别，注重自学能力，避免填鸭式，讲述重点 难点，不会很细、很系统。难点，不会很细、很系统。2. 2.认真做习题：做习题实际上是一个重新理解的过程，认真做习题：做习题实际上是一个重新理解的过程， 从各个不同侧面了解掌握所

6、学理论的过程。往往有从各个不同侧面了解掌握所学理论的过程。往往有 这种情况：学得很清楚，但一做习题就不会，这是一这种情况：学得很清楚，但一做习题就不会，这是一 种正常现象，说明你对理论的理解并不全面，只有通种正常现象，说明你对理论的理解并不全面，只有通 过做习题才能真正掌握。过做习题才能真正掌握。3. 3.多多提提问题：这是一种能力，需要锻炼。提出问题意味问题：这是一种能力，需要锻炼。提出问题意味 着理解的深入，意味着你开动了脑筋，提出问题等于着理解的深入，意味着你开动了脑筋，提出问题等于 解决了一半学问。解决了一半学问。作业要求：每次课后布置和收交作业，每次作业量作业要求：每次课后布置和收交

7、作业，每次作业量 3535题，作业成绩占本课程总成绩的题，作业成绩占本课程总成绩的5%5%。成绩评定：作业成绩评定：作业5%5%；平时；平时5%5%；实验；实验20%20%；期末期末70%70%。答疑时间：周一下午答疑时间：周一下午 答疑地点：教学答疑地点：教学E E楼楼108108 联系电话：联系电话：6026116560261165，1366101887013661018870第一章 原子结构和元素周期系本章教学要求：1 初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、波粒二象性、原子轨道（波函数）和电子云概念2 了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握四个量子数的物理意义、取值范围3

8、熟悉 s、p、d 原子轨道的形状和方向4 理解原子结构的近似能级图，掌握原子核外电子排布的一般规则1.1 原子结构的探索过程 100 年前的今天，正是人类揭开原子结构秘密的 非常时期。 我们共同来回顾 19 世纪末到 20 世纪 初，科学发展史上的一系列重大的事件。一、天然放射性的发现 1896年，贝克勒尔(Becquerel,法国物理学家 ):发现铀（U）的天然放射性；1898年，居里夫妇(Marie Curie，波兰人 ): 钋(Po)和镭(Ra)的放射性,二者蜕变后最后都变 成铅。经研究发现上述射线是由、三种射线组成。粒子：带两个正电荷，质量为氢原子的4倍粒子：带1个负电荷，（后证明是电

9、子)射线：波长很短的电磁波天然放射性物质及其蜕变现象的发现，使人们开始 意识到原子并非是组成物质的“最终质点”，它是可分 的，而且具有复杂的内部结构。二、电子的发现 1897年，汤姆森（J.J.Thomson，英国） 在研究物质在真空管的放电现象发现电子，测定了 电子的荷质比 不论阴极射线管中的气体是什么气体或电极材 料是用什么金属制成的，发射的阴极射线的电子其 荷质比都是相等的。因此证明电子是各种原子的共 同组成部分。放射性、电子的发现，证明了原子是可分可变的， 原子还有其内部结构。这是人们对物质认识的一个重 大突破，使人们对物质结构的认识从宏观领域进入到 了微观领域。三、核电荷的确定 19

10、13年，英国物理学家莫斯莱Moseley，系 统地研究了用各种元素分别制成阴极所得到 的 X射线的波长，发现不同元素各有其特征 的X射线谱线，得出原子序数与其X射线波长 的关系，而原子序数在数值上正好等于该原 子的核电荷。这样通过测定元素的特征X射 线光谱，就可以确定其核电荷数。四、质子的发现 1919年，卢瑟福Rutherford 用粒子轰击氮，发 现氮原子可以放出一个带正电荷的粒子，其电量 与电子相等。由于任何中性原子都可以失去一个 或多个电子而成为带正电荷离子，这就说明每一 个原子的原子核中都含有一个或多个正电性单元 质子。 质子的发现，还不能解释除H核以外的其它原子核 的问题。例如：H

11、e原子核内含有两个质子，而它 的质量却是H原子的4倍。这多出来的2倍质量又是 哪里来的呢？为此，卢瑟福预言，在原子核中必 定还存在着一种电中性的粒子。五、中子的发现 1923年，卢瑟福的学生、美国物理学家查德威克 Chadwick用高速粒子轰击Be时，发现了这种不带 电的粒子。它的质量比质子的质量略大 。 中子的发现，上述原子核的质量问题就解决了。He 核的质量之所以为H原子的两倍，是因为核中除含有 2个质子外，还含有2个中子的缘故。 由于上述一系列的重大发现和研究，人们基本弄清 了原子的主要组成。原子是由电子、质子和中子三种 基本粒子所组成。其中质子和中子靠核力组成原子核 ，核靠静电引力而将

12、电子束缚在核外的一定空间运动 。原子的基本组成在原子中，原子直径约为10-10 m，原子核直径约为10-1610-14 m，电子直径约为10-15 m。符号 质子(p) 中子(n) 电子(e)质量（m/10-27kg）1.67252 1.67482 9.109110-4电量（Q/10-19C） 1.60210 0 1.60210相对于电子质量 1836 1839 1相对于电子电量 +1 0 -11.2 人类对原子结构的认识过程一、 经典核原子模型1. Dlton（英国化学家道尔顿）原子学说（1803年）,这种学说大约使用了100年.2. Thomson“葡萄干布丁”模型（1897年）汤姆逊发现

13、 了电子，说明原子还可以再分(1906年，Nobel prize in physics)3. Rutherford(卢瑟福)核式模型（1911年）由离子的散射实验, 提出原子的中心是 一个重的带正电的 核，与整个原子的 大小相比，核很小。电子围绕核转动，类似大行星绕太阳转动。这种模型叫做原子的核模型，又称行星模型。从这模型导出的结论同实验结果符合的很好。绕核作旋转运动的电子有加速度，根据经典的电磁理论，电子应当自动地辐射能量，使原子的能量逐渐减少、辐射的频率逐渐改变，因而发射光谱应是连续光谱。电子因能量的减少而循螺线逐渐接近原子核，最后落到原子核上，所以原子应是一个不稳定的系统。但事实上原子是

14、稳定的，原子所发射的光谱是线状的，而不是连续的。这些事实表明：从研究宏观现象中确立的经典电动力学，不适用于原子中的微观过程。这就需要进一步分析原子现象，探索原子内部运动的规律性，并建立适合于微观过程的原子理论。4. Bohr（玻尔）电子分层排布模型（1913年）到了20世纪初，玻尔（NBohr）则把他的理论与卢瑟福（ERutherford）的原子的核模型巧妙地结合起来，第一次提出原子结构的量子理论。提出原子内部电子运动状况具有不连续性即量子化特性的思想（引入普朗克能量量子化的概念），当能级发生跃迁时，原子就发射出一定频率的光的假说。（玻尔理论很好解释了氢原子光谱）1.3 氢原子结构的玻尔理论1

15、. 1. 氢原子光谱氢原子光谱红 橙 黄 绿 青 蓝 紫将日光通过棱镜时，不同波长的光折射的程度不同，会得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。各色光之间无明确的界限，是连续的光带，称为连续光谱 (continuous spectrum)。HHHHn= 3,4,5,6巴尔末( Balmer)发现氢光谱谱线频率符合下 列公式:2. 氢原子光谱特征:不连续光谱,即线状光谱(line spectrum) 。其频率具有一定的规律。1900年, 普朗克 (Plank M) 提出著名的普朗克方程：E = hv式中的h叫普朗克常量(Planck constant), 其值为 6.62610-34 Js。 普朗克认为, 物体只能按hv的整数倍(例如1hv, 2hv, 3hv等)一份一份地吸收或释出光能, 而不可能是 0.5 hv, 1.6 hv, 2.3 hv等任何非整数倍。即所谓的能量量子化概念。普朗克提出了当时物理学界一种全新的概念, 但它只涉及光作用于物体时能量的传递过程(即吸收或释出)。3. Plank 公式（Plank量子论1900）微观领域能量不连续Bohr理论三点假设：(1) 核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动，且不辐射能量；(2) 通常电子处在离核最近