基础化学-法定单位-有效数字-分散系统

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1、第一章 绪论,Introduction,内容提要,基础化学课程的地位和作用 我国的法定计量单位 有效数字 量纲分析 溶液的组成标度 物质的量 物质的量浓度 摩尔分数和质量摩尔浓度 摩尔分数 质量摩尔浓度,教学基本要求,掌握物质的量、物质的量浓度、摩尔分数和质量摩尔浓度的定义、表示方法及计算。 熟悉SI单位制和我国法定计量单位。 了解基础化学课程的地位和作用。,第一节 基础化学课程的地位和作用,化学：在原子-分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。 实物：具有静止质量， 物质 化学的研究对象。 场： 没有静止质量，不属于 化学的研究对象 。,第一节 基础化学课程的地位和作用,物质

2、的例子 实物(substance) ： 星球 汽车 分子 场(field) ： 无线电波（电磁场） 光子,第一节 基础化学课程的地位和作用,化学研究的例子 反应： H2(g) + I2(g) 2HI(g) 机理： I2(g) 2I(g)（快） 2I(g) + H2(g) 2HI(g)（慢）,第一节 基础化学课程的地位和作用,化学的分类,第一节 基础化学课程的地位和作用,化学是一门中心学科。,第一节 基础化学课程的地位和作用,化学和医学、药学的关系。,第一节 基础化学课程的地位和作用,什么是基础化学。,基础化学,溶液 化学反应的能量、速率、电化学 物质结构 化学分析,酸碱、电解质、渗透压、胶体（

3、生理、病理基础）,反应的自发性、平衡、速率、机理，电位（生理、病理、药理基础）,原子、分子、配合物（有机分子、生物分子基础）,化学和仪器分析方法（临床分析和实验技能基础）,第一节 基础化学课程的地位和作用,怎样学好基础化学。,基础化学,预习 听课 笔记 练习 复习,实验 自学 讨论 课外读物,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 1960年第11届国际计量大会（CGPM）以六个基本单位为基础命名“国际单位制”（le Systme International d Units，缩写为SI），1971年第14届CGPM增加第7个基本单位摩尔。,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 组成 SI基本

4、单位 SI单位 SI单位 SI导出单位 SI倍数单位,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 SI基本单位,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 SI长度单位米（meter） “米”定义为真空中 1/299 792 458 秒时间光行距离。 氢原子的半径是 5310-12m(53pm),表9-4给出37pm？,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 SI质量单位千克（kilogram） 国际标准千克用铂-铱合金制造，保存在位于法国的国际标准局。,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 SI时间单位秒（second） 1秒定义为气态铯原子吸收微波辐射9 192 631 770次振荡的时间。 铯

5、原子钟,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 SI热力学温度单位开尔文（kelvin） 常压下水的冰点是0，热力学温度和摄氏温度的关系是： T/K = T/ + 273. 15 温度计,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 一些SI导出单位,第二节 我国的法定计量单位,国际单位制 部分SI词头（常用8个）,第二节 我国的法定计量单位,我国的法定计量单位 一切属于国际单位制的单位都是我国的法定计量单位。 可与SI单位并用的法定计量单位,第三节 有效数字,有效数字的概念 有效数字(significant figure)是既能表达数值大小, 又能表明测量值准确程度的数字表示方法, 它包括测得的全

6、部准确数字和一位可疑数字，可疑数字的误差为1。,第三节 有效数字,有效数字的概念 在有效数字的表示中，09这10个数字，只有“0”作为定位时是非有效数字。 例如溶液体积20.50 mL = 0.020 50 L，后者在在数字“2”之前的“0”只起定位作用，不是有效数字。 0.020 50有四位有效数字。,第三节 有效数字,有效数字的概念 为了准确表述有效数字，需要使用科学计数法（scientific notation）。 科学计数法用一位整数、若干位小数和10的幂次表示有效数字。 如4.2103(两位有效数字)，4.20103(三位有效数字), 4.200103(四位有效数字)。,第三节 有效

7、数字,有效数字的概念 表示倍率、分率的数，凡定义给定的值、国际协议的值等，不带有误差者，称为准确值（exact number），不受有效数字位数限制。 例如以 Na2CO3为基本单元，摩尔质量M( Na2CO3) = (106.02) gmol-1，此处2是自然数。 一般计算时也不考虑相对原子质量等常数的有效数字位数。,第三节 有效数字,有效数字的概念 化学中常见的以对数表示的pH、pK及lgc等, 其有效数字的位数, 仅取决于小数部分的位数, 因为整数部分只与其对应真数中的10的方次有关。如pH = 10.20有两位有效数字，与表示成 H3O+ = 6.310-11 molL-1一致。,第三

8、节 有效数字,有效数字及其运算规则 修约 当实验测定值和计算值的有效位数确定之后，要对它后面的多余的数字进行取舍，这一过程称为修约（rounding），通常按“四舍六入五留双”规则进行处理。 当约去数为 4时舍弃，为 6时则进位；当约去数为5而后面无其它数字时，若保留数是偶数(包括0) 则舍去,是奇数则进位, 使修约后的最后一位数字为偶数。,第三节 有效数字,有效数字及其运算规则 加减运算 加减运算所得结果的有效数字位数以参加运算各数字中精度最低，即小数点后位数最少的数为准。例如0.5362 + 0.25，和为0.79。 乘除运算 乘除运算所得结果的有效数字位数以参加运算各数字中相对误差最大,

9、 即有效数字位数最少的数为准。例如0.0121 25.64, 积为0.310。,第三节 有效数字,例：计算21.64 mL , 0.2463 mol/L A溶液中溶质物质的量。 解： 0.2463 mol/L21.64 mL = 5.340 mmol 21.64 0.2463 6492 12984 8656 4328 5.339932,第四节 量纲分析,量纲分析(dimensional analysis) 化学计算的方程式往往是量的方程式，表示物理量之间的关系。 量可以定量地表示为量的数值和量的单位的乘积： A = A A 式中，A为物理量的符号，A为单位的符号，A是以单位A表示量A的数值。

10、量方程式计算的每一个步骤中物理量数据都应该带单位。这些单位在计算时或保留、或相乘、或相除、或“抵消”，称为量纲分析。,第四节 量纲分析,换算因子(conversion factor) 量纲分析的关键是换算因子的运用。换算因子是分子和分母表示具有不同单位的同一物理量的分数形式。例如液体体积的换算，1 L = 1000 mL，所以换算因子是： 和 另外，相关联的不同物理量之间的相互换算也可作换算因子处理，例如，由密度相关联，溶液的质量和体积可以相互换算。,第五节 分散系统与混合物的组成标度,物质的量(amount of substance) 定义 摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元(

11、elementary entity)数与0.012kg碳12的原子数目相等。 在使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合。,第五节 分散系统与混合物的组成标度,物质的量 意义 物质的量是表示物质数量的基本物理量。 1 mol物质的基本单元的数目是阿伏加德罗常数(Avogadro constant)的数值： (6.022 136 70.000 003 6)1023 阿伏加德罗常数：L=(6.022 136 70.000 003 6)1023mol-1，单位mol-1。这个数的精确程度随测量技术水平提高而提高。,第五节 分散系统与混合物的组成标度,

12、物质的量 意义 摩尔的定义是绝对定义，不随测量技术而改变。 12g 12C的原子数目是阿伏加德罗常数的数值。 只要B的基本单元数目与 0.012kg 12C的原子数目一样多，就是1mol。,1mol C,第五节 分散系统与混合物的组成标度,物质的量 mol 的用法 mol是物质数量的计量单位，说1mol物质B (6.022 136 70.000 003 6)1023个基本单元 ，类似于说1打鸡蛋（12只）、1罗铅笔（144支）。,1打鸡蛋,1罗铅笔,第五节 分散系统与混合物的组成标度,物质的量 mol 的用法 “物质的量”是整体名词，不能拆开。 使用mol时必须同时指明基本单元。物质的量的符号

13、是nB，指物质B的物质的量；对于具体物质，应将基本单元表示在括号内，如 n (Na2CO3)=0.5mol 基本单元应该用粒子符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。如H、H2、H2O、1/2H2O、1/2SO42-、(2H2+O2)等。,第五节 分散系统与混合物的组成标度,问题：1mol 物质有多少 1mol水能一口喝下，宇宙中的星球约 1/10 mol，算算直径 1cm 的小球排满我国 9.6106 km2 陆地会有多厚？,第五节 分散系统与混合物的组成标度,物质的量(amount of substance) 摩尔质量(molar mass)和物质的量的计算 物质B的摩尔质量MB定义为B的

14、质量mB除以B的物质的量nB，即： 单位 kgmol-1。以 gmol-1为单位，原子MB的数值等于其 Ar，分子MB的数值等于其 Mr。,第五节 分散系统与混合物的组成标度,0.53g Na2CO3的物质的量是多少？ 运用摩尔质量的定义式 可以方便地计算MB 、 mB 和nB。,第五节 分散系统与混合物的组成标度,物质的量浓度 定义 溶液的物质的量浓度(amount-of-substance concentration)定义为溶质B的物质的量nB除以溶液的体积V，即： 单位 molL-1，浓度很小时可用mmolL-1。 cB可简称为浓度(concentration) 。,第五节 分散系统与混

15、合物的组成标度,物质的量浓度 cB的用法 使用 cB 时必须指明基本单元。对于具体物质，应将基本单元表示在括号内，如 c (1/2Ca2+)=4 mmolL-1 未知相对分子质量的物质B可用质量浓度B(mass concentration)表示，单位为kgL-1，定义是,第五节 分散系统与混合物的组成标度,正常人血浆中每100mL含Na+ 326mg、HCO3- 164.7mg、Ca2+ 10mg，它们的物质的量浓度(单位mmolL-1)各为多少？,第五节 分散系统与混合物的组成标度,市售浓硫酸密度为1.84kgL-1，H2SO4的质量分数为96%，计算物质的量浓度c(H2SO4)和c(1/2

16、H2SO4)，单位用molL-1。 H2SO4的摩尔质量为98 gmol-1, 1/2H2SO4的摩尔质量为49 gmol-1。,第五节 分散系统与混合物的组成标度,摩尔分数和质量摩尔浓度 摩尔分数(mole fraction) 定义：B的物质的量与混合物的物质的量之比，符号为xB，单位是一。即 ： 显然，溶质B和溶剂A组成溶液，有 xB=nB/( nA+ nB)， xA=nA/( nA+ nB) xA+ xB=1,第五节 分散系统与混合物的组成标度,摩尔分数和质量摩尔浓度 质量摩尔浓度(molality) 定义：溶质B的物质的量除以溶剂的质量 ，符号为bB，单位是 molkg-1 。即 ： 由于摩尔分数和质量摩尔浓度与温度无关，因此在物理化学中广为应用。,第五节 分散系统与混合物的组成标度,将7.00g结晶草酸(H2C2O42H2O)溶于93.0g水中，求草酸的质量摩尔浓度b(H2C2O4)和摩尔分数x(H2C2O4)。 M(H2C2O42H2O)= 126gmol-1，而M(H2C2O4)= 90.0 gmol-1, 故7.00g结晶草酸中草酸的质量为,