无机化学基本原理

《无机化学基本原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化学基本原理（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、无机化学基本原理无机化学基本原理龚龚 孟孟 濂濂 教教 授授 主主 讲讲E-mail: 教材：无机化学基本原理教材：无机化学基本原理蔡少华蔡少华龚孟濂龚孟濂史华红史华红 编著编著中山大学出版社，中山大学出版社，2006年第年第1版第版第6次印刷次印刷什么是大学？什么是大学？ 做人；做学问。做人；做学问。 大大的学，自由地学，自觉地学。大大的学，自由地学，自觉地学。 理想主义理想主义: 最高堡垒最高堡垒 最后堡垒最后堡垒 Your dream is coming true by your hard work here！“无机化学基本原理无机化学基本原理”学什学什么么 系统地学习系统地学习无机化学

2、基本理论：无机化学基本理论： 热力学原理与四大平衡热力学原理与四大平衡 结构原理（原子、分子、晶体）结构原理（原子、分子、晶体） 元素周期律元素周期律 结构结构- -性质的关系性质的关系 用这些理论去分析、研究和解决无机化学问用这些理论去分析、研究和解决无机化学问题题, 包括理论问题和实际应用问题。包括理论问题和实际应用问题。 “无机化学基本原理无机化学基本原理”怎样学怎样学 1以以无机化学基本原理无机化学基本原理为纲为纲 理论框架理论框架- * 热力学原理与四大平衡热力学原理与四大平衡 宏观宏观 * 结构原理（原子、分子、晶体）结构原理（原子、分子、晶体） 微观微观 * 元素周期律元素周期律

3、 宏观和微观宏观和微观 理论模型理论模型背景，适用范围，要点，解决什么问题，缺陷。背景，适用范围，要点，解决什么问题，缺陷。2. 思维方法思维方法-归纳法和演绎法归纳法和演绎法3预习预习- 复习复习 - 总结：总结： 规律性、特殊性、反常性规律性、特殊性、反常性, 记忆重要性质。记忆重要性质。4作业作业5实验实验教教 学学 安安 排排* 44学时，学时，2.5学分。学分。 * 评定成绩办法评定成绩办法 : 总评成绩总评成绩 = 期中考期中考40% + 期末考期末考50% + 平时作业平时作业10% *考考试试：有有限限开开卷卷（带带“课课程程小小结结”，占占考考试试成成绩绩10%），）， 独立

4、完成。独立完成。 主要参考书目n1、华彤文等，普通化学原理，北京大学出版社，、华彤文等，普通化学原理，北京大学出版社，2001。n2、严宣申等，普通无机化学，北京大学出版社，、严宣申等，普通无机化学，北京大学出版社，1999。 n3、武汉大学等，曹锡章等修订，无机化学（第、武汉大学等，曹锡章等修订，无机化学（第3版，上、下版，上、下 册），高等教育出版社，册），高等教育出版社，1994。n4、宋天佑，程鹏，王杏乔，无机化学（上册），高等教育、宋天佑，程鹏，王杏乔，无机化学（上册），高等教育 出版社，出版社，2004。n5、宋天佑，徐家宁，程功臻，无机化学（下册），高等教、宋天佑，徐家宁，程功臻

5、，无机化学（下册），高等教 育出版社，育出版社，2004。n6、, G.Wilkinson, ，Basic Inorganic Chemistry (3rd ed.), John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd., 2001。n7、蔡少华、蔡少华, 龚孟濂龚孟濂, 刘杰，刘杰，无机化学习题解答无机化学习题解答，中山大学中山大学 出版社，出版社，2004。n8、竺际舜主编，、竺际舜主编，无机化学习题精解，无机化学习题精解，科学出版社，科学出版社，2001。绪 论n一、化学是中心科学一、化学是中心科学n 1.材材料料：高高纯纯Si、 GaN、超超导导材材料料、塑塑料料、医药

6、、仿生材料医药、仿生材料n 2.生命生命： Hem + O2 = HemO2 （血红蛋白（血红蛋白Hem） CO (g) + HemO2 (aq) = O2 (g) + Hem(CO) (aq) K = 210 3.环境环境：环境污染治理环境污染治理 4.能源能源：煤、石油、核燃料发电煤、石油、核燃料发电一、化学是中心科学一、化学是中心科学(续续) 研究对象研究对象: 原子核原子核 原子、分子、晶体原子、分子、晶体 生物体生物体 物体物体,天体天体物物理理学学有有机机化化学学物物理理化化学学高高分分子子化化学学结结构构化化学学生生物物化化学学生生物物学学物物理理学学 分分 析析 化化 学学 无

7、无 机机 化化 学学推荐推荐1本书本书：Ronald Breslow, Chemistry Today and Tomorrow The Central, Useful, and Creative Science. R.布里斯罗，布里斯罗，化学的今天化学的今天和明天和明天 一一门中心的、实门中心的、实用的和创造性用的和创造性的科学，科的科学，科学出版社，学出版社，1998.图图1. 1种种可能可能与与HIV病毒中功能活化酶病毒中功能活化酶相结合相结合的的待试药物待试药物的计算机模拟图像的计算机模拟图像n治疗爱兹病治疗爱兹病的药物的药物?图图2. 南极上空臭氧层中的空洞南极上空臭氧层中的空洞(根

8、据根据NASA卫星提供的数据绘制卫星提供的数据绘制: 左图左图: 1993.10.06; 右图右图: 2006.10.20, 臭氧空洞达臭氧空洞达1060 万平方英里万平方英里)n环境保护环境保护图图3. 美国美国North Carolina州州Triangle研究所的半导体研究室研究所的半导体研究室n许多化学研究许多化学研究并不仅仅在试并不仅仅在试管和烧瓶中进管和烧瓶中进行。行。诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域(1994 2006) n2006年年：美国斯坦福大学的罗杰美国斯坦福大学的罗杰-考恩伯格因为在考恩伯格因为在真核转真核转录分子基础录分子基础方面的研究获得

9、诺贝尔化学奖方面的研究获得诺贝尔化学奖 。n2005年年：授予发现：授予发现有机物合成转换有机物合成转换(烯烃复分解反应烯烃复分解反应)领领域域方面做出贡献的法国石油研究所化学家埃维斯方面做出贡献的法国石油研究所化学家埃维斯-沙文沙文(Yves Chauvin, 74岁岁) 、美国加州理工学院的化学教授罗、美国加州理工学院的化学教授罗伯特伯特-格鲁布斯格鲁布斯(Robert H. Grubbs, 63岁岁) 和美国麻省理和美国麻省理工学院教授理查德工学院教授理查德-施罗克施罗克(Richard R. Schrock, 60岁岁)。烯烃复分解反应烯烃复分解反应广泛应用在化学工业，尤其是制药业和广

10、泛应用在化学工业，尤其是制药业和塑料工业塑料工业 。n2004年：年：以色列科学家阿龙以色列科学家阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔赫尔什科和美国科学家伊尔温什科和美国科学家伊尔温-罗斯，表彰他们在罗斯，表彰他们在蛋白质控制蛋白质控制系统系统方面做出重大发现方面做出重大发现: 人类细胞如何控制某种蛋白质人类细胞如何控制某种蛋白质的过程，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白质的的过程，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白质的“废废物处理物处理”过程。过程。诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域(1994 2006) (续续)n2003年年：美国的彼得：美国的彼得阿格雷

11、和罗德里克阿格雷和罗德里克麦金农，表彰他们在麦金农，表彰他们在细胞膜通道细胞膜通道方面做出的开创性贡献。方面做出的开创性贡献。 彼德彼德.阿格雷阿格雷(54岁岁), 罗德里克罗德里克.麦金农麦金农 (47岁岁) : 细胞膜细胞膜: H2O通道通道 金属离子金属离子(K+, Na+, Ca2+)通道通道 从分子从分子 原子水平研究生物原子水平研究生物! 治疗肾脏病治疗肾脏病, 心脏病心脏病,肌肉病肌肉病, 神经系统病神经系统病n2002年年：美国的约翰：美国的约翰芬恩、日本的田中耕一、瑞士的库尔特芬恩、日本的田中耕一、瑞士的库尔特维特里希，表彰他们发明了维特里希，表彰他们发明了对生物大分子进行确

12、认和分析对生物大分子进行确认和分析的方法。的方法。诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域(1994 2006) (续续)n2001年：美国的威廉年：美国的威廉诺尔斯、巴里诺尔斯、巴里夏普莱斯、日夏普莱斯、日本的野本的野 依良治，表彰他们在更好地依良治，表彰他们在更好地控制化学反应控制化学反应方面方面所作出的贡献所作出的贡献 。这为发明治疗心脏疾病和帕金森病的。这为发明治疗心脏疾病和帕金森病的药物铺平了道路。药物铺平了道路。n2000年：美国的阿兰年：美国的阿兰黑格和阿兰黑格和阿兰麦克迪尔米德、麦克迪尔米德、日本的日本的 白川秀树，表彰他们发现了白川秀树，表彰他们发现了导电

13、的塑料和研发导电的塑料和研发具有传导性能具有传导性能 的聚合体的聚合体。n1999年：美国的阿米德年：美国的阿米德泽维尔，表彰他在基本化学泽维尔，表彰他在基本化学反应领反应领 域所作出的先驱性研究。他域所作出的先驱性研究。他将飞秒将飞秒(fs, 10-15 s)光谱学应用于化学反光谱学应用于化学反 应的转变状态研究应的转变状态研究。n1998年：美国的沃尔特年：美国的沃尔特科恩科恩，表彰他在，表彰他在60年代提出年代提出密度泛密度泛 函理论。英国的约翰函理论。英国的约翰波普，表彰他发明了波普，表彰他发明了测测验化学结构和验化学结构和 物质特性的计算机技术物质特性的计算机技术。诺贝尔化学奖获奖名

14、单及研究领域诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域 (续续)(1994 2006) (续续) n1997年：美国的保罗年：美国的保罗博耶、英国的约翰博耶、英国的约翰沃克、沃克、丹麦的詹丹麦的詹 斯斯斯科，表彰他们在研究斯科，表彰他们在研究身体细胞是如身体细胞是如何储存和传递能量何储存和传递能量 方面所取得的成果。方面所取得的成果。n1996年：英国的哈诺德年：英国的哈诺德克奥托、美国的小罗伯特克奥托、美国的小罗伯特荷尔、荷尔、 理查德理查德斯莫利，表彰他们发现了斯莫利，表彰他们发现了布基球布基球(C60, C70, C140 )，这是一种球型的，这是一种球型的 碳分子碳分子。n1995年：荷兰的保罗年

15、：荷兰的保罗克鲁特恩、美国的马里奥克鲁特恩、美国的马里奥莫利纳、莫利纳、 F罗兰，表彰他们在研究罗兰，表彰他们在研究臭氧层形成和破臭氧层形成和破坏坏方面所取得的方面所取得的 成果。成果。n1994年：美国的乔治年：美国的乔治A欧拉，表彰他在碳氢化欧拉，表彰他在碳氢化合物即合物即烃烃 类研究类研究领域所作出的杰出贡献。领域所作出的杰出贡献。二、什么叫二、什么叫“化学化学”1 .化学的定义化学的定义2 .化学变化的特点化学变化的特点 3 .化学的分支学科（二级学科）化学的分支学科（二级学科） 4 .化学实验的重要性化学实验的重要性5 .回顾史实，瞻望前沿回顾史实，瞻望前沿1 .化学的定义：化学的定

16、义： 从从原子原子、分子分子及其及其凝聚态凝聚态层次上研究物质的层次上研究物质的组成、组成、结构、性质、变化规律及其应用结构、性质、变化规律及其应用的科学。的科学。 物质的物质的凝聚态凝聚态: s solid （固体）（固体） l liquid（液体）（液体） g gas（气体）（气体） 等离子体等离子体(plasma) 玻色玻色-爱恩斯坦冷凝体（爱恩斯坦冷凝体（1995） 费米冷凝体（费米冷凝体（2004）2 .化学变化的化学变化的特点特点：n2. 1 化学变化是化学变化是质变质变 H2O (l) = H2O (s) 2H2O (l) = 2H2 (g) + O2 (g) n2. 2 化学变

17、化是化学变化是定量定量的的 2H2O (l) = 2H2 (g) + O2 (g) 36 4 32 吸热吸热 (H 0)n2 . 3 化学变化伴随化学变化伴随能量变化能量变化：放热、吸热：放热、吸热 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (l) 放热放热 (H 0)3 .化学的分支学科（二级学科）化学的分支学科（二级学科）n 无机化学无机化学n 分析化学分析化学n 有机化学有机化学n 物理化学物理化学n 高分子化学高分子化学 3.1 无机化学无机化学n 无无机机化化学学是是研研究究除除C、H化化合合物物及及其其衍衍生生物物以以外外的的所所有有元元素素和和化化合合物物的的的的组组成成、

18、结结构构、性性质质、变变化化规规律律及及其其应应用用的的化化学学分分支。支。 n1871年，俄国门捷列夫发表“元素周期表”，含68个元素。3.1 无机化学无机化学 (续续)n40年代：铀矿中年代：铀矿中U含量约十万分之几含量约十万分之几n制原子弹、氢弹。制原子弹、氢弹。n有机磷萃取剂有机磷萃取剂TBP或或P204 40% - 60% Un50年代半导体：年代半导体：nSi、 Ge、In、U高纯度。高纯度。n60年代航天年代航天无机化学热点无机化学热点：材料、生命、能源、环境：材料、生命、能源、环境n无机材料化学无机材料化学： 光、电、磁、热等功能材料和机械材料光、电、磁、热等功能材料和机械材料

19、n生物无机化学生物无机化学：人体中：人体中25种金属元素种金属元素 n有机金属化学有机金属化学： 含含M-C键化合物。超真空，无水，无键化合物。超真空，无水，无O2。 催化剂、半导体、药物、能源。催化剂、半导体、药物、能源。3 . 化学的分支学科（二级学科）（续）化学的分支学科（二级学科）（续）n3.2 分析化学分析化学n 化学分析、仪器分析化学分析、仪器分析n 定性、定量定性、定量n 成分分析、结构分析成分分析、结构分析n 无机分析、有机分析无机分析、有机分析n3.3 有机化学有机化学n 10，000，000多种有机化合物。多种有机化合物。n 人工成牛胰岛素晶体人工成牛胰岛素晶体 （1965，中国科学院），中国科学院） 3 .化学的分支学科（二级学科）（续）化学的分支学科（二级学科）（续） 3.4 物理化学物理化学 化学热力学、化学动力学、结构化学化学热力学、化学动力学、结构化学 3.5 高分子化学高分子化学 全世界高分子聚合物年产量全世界高分子聚合物年产量1亿吨亿吨 4 .化学实验的重要性化学实验的重要性5 .回顾史实，瞻望前沿回顾史实，瞻望前沿