《无机化学绪论》课件

无机化学绪论本课程旨在介绍无机化学的基础知识，为后续学习更深入的化学课程打下坚实的基础内容涵盖物质的结构、性质、反应以及制备，并着重探讨化学反应的基本原理和规律课程简介学习目标教学内容掌握无机化学基本概念和理论包括原子结构、化学键、化学，了解无机化合物的性质和反反应、元素周期律、无机化合应规律，培养实验操作技能物的性质和反应等教学方法采用课堂讲授、实验演示、课后习题等多种教学方法，注重理论联系实际无机化学的定义化学分支物质基础无机化学是化学的一个分支无机化学是理解物质世界的，它主要研究元素及其化合重要基础，它与人类的日常物，特别是无机化合物的性生活息息相关，例如医药、质、组成、结构、反应和制农业、材料、能源等领域都备离不开无机化学研究范畴无机化学的研究范畴非常广泛，包括金属、非金属、稀有气体、酸、碱、盐等各种类型的无机化合物无机化学的发展历程古代化学1炼金术和医药学是早期化学发展的驱动力炼金术士们探索物质转化，而医药学家则研究药物和治疗方法这个时期主要关注的是物质的性质和相互作用，尚未形成现代化学的体系近代化学217世纪至19世纪是现代化学的兴起阶段拉瓦锡提出质量守恒定律，道尔顿提出原子理论，门捷列夫建立元素周期表，这些发现奠定了现代化学的基础现代化学320世纪以来，化学研究进入快速发展阶段量子化学、核化学、材料化学等新兴分支学科不断涌现，化学与其他学科的交叉融合也更加深入无机化学的研究对象固体液体气体固体具有固定形状和体积，其原子或分液体具有流动性，可根据容器形状改变气体没有固定形状和体积，其原子或分子排列紧密，以晶体或非晶体形式存在形状，其原子或分子排列比固体更松散子排列最松散，能够自由运动无机化学的研究内容物质的组成和结构物质的性质和变化研究物质的化学组成和结构，包括原子、分子、离子和晶体的研究物质的物理和化学性质，以及物质之间的相互作用和化学结构和性质例如，研究金属的晶体结构和性能，以及非金属反应规律例如，研究物质的熔点、沸点、溶解度、酸碱性等元素的性质和应用，以及化学反应的速率、平衡和热力学等无机化学基本概念原子分子无机化学的核心是原子，理解原子结构和性分子是由多个原子通过化学键连接而成的，质是学习无机化学的基础是物质存在的基本形式化学反应化学方程式无机化学研究物质之间的相互作用，这些相化学方程式是描述化学反应发生过程的符号互作用通常以化学反应的形式表现出来语言，能清晰地表达反应物和生成物的种类和数量关系原子结构与性质原子是构成物质的基本单元，具有独特的结构和性质原子由带正电的原子核和带负电的电子构成原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电原子的质量主要集中在原子核上电子绕原子核运动，形成电子云，电子云的形状和大小决定了原子的化学性质基本粒子质子中子带正电荷，位于原子核中，质不带电荷，位于原子核中，质量约为千克量约为千克

1.6726×10-

271.6749×10-27电子带负电荷，绕原子核运动，质量约为千克

9.1094×10-31原子结构模型量子力学模型1电子云模型玻尔模型2电子轨道模型卢瑟福模型3原子核模型汤姆逊模型4枣糕模型道尔顿模型5原子实心球模型原子结构模型是人们对原子结构的理解和描述，随着科学技术的进步，原子结构模型不断发展道尔顿模型是最初的模型，将原子视为实心球，卢瑟福模型通过α粒子散射实验发现原子核的存在，汤姆逊模型提出原子是带正电的球体，电子嵌在其中玻尔模型认为电子在原子核外以特定的轨道运动，量子力学模型将电子描述为电子云，更准确地描述了原子结构原子的电子构型电子排布能级12电子在原子核外不同能级上能级是描述电子在原子核外的分布方式被称为电子构型空间运动时所具有的能量..亚层电子填充34每个能级又细分为若干亚层电子填充遵循一些规则包,,包括亚层、亚层、亚层括泡利不相容原理、洪特规s pd和亚层每层都有不同的能则和能量最低原理f,.量水平.元素周期表元素周期表是根据原子序数排列的化学元素列表，它将具有相似化学性质的元素排成一行元素周期表中的周期表述元素原子核外电子层数，族表示元素原子的最外层电子数元素周期表是学习和研究化学的重要工具，它能帮助我们理解元素性质的规律，预测化学反应的可能性无机化合物的分类离子化合物由金属阳离子和非金属阴离子通过静电作用结合而成，例如氯化钠NaCl共价化合物由非金属元素原子通过共用电子对形成共价键而成，例如水H2O金属化合物由两种或多种金属元素通过金属键结合而成，例如黄铜CuZn离子化合物定义性质例子离子化合物由金属阳离子和离子化合物通常为晶体结构常见的离子化合物包括氯化非金属阴离子通过静电吸引，具有良好的导电性，尤其钠，也称为食盐，以NaCl力结合而成它们通常在是溶于水后它们在溶液及硫酸钾K2SO4室温下为固体，具有高熔点中会发生电离，形成自由移和沸点，并可溶于水动的离子，从而传递电流共价化合物共价键碳链晶体结构共价化合物由两个或多个非金属原子通共价化合物中的原子可以形成长链或环许多共价化合物在固态时形成晶体结构过共用电子对形成的例如，水分子（状结构例如，塑料和橡胶等有机化合，例如，钻石和石英）中的氧原子与两个氢原子通过共物H2O价键结合金属化合物金属氧化物金属硫化物金属氧化物是由金属元素与氧元素组成的化金属硫化物是由金属元素与硫元素组成的化合物大多数金属氧化物是离子化合物，如合物，如硫化铅和硫化汞PbS HgS氧化钠和氧化铝Na2O Al2O3金属盐金属氢氧化物金属盐是由金属阳离子和酸根阴离子组成的金属氢氧化物是由金属阳离子和氢氧根阴离化合物，如氯化钠和硝酸银子组成的化合物，如氢氧化钠和氢NaCl NaOH氧化铝AgNO3AlOH3酸碱反应与中和反应酸碱反应酸与碱之间的反应称为酸碱反应这种反应通常会生成盐和水中和反应当酸和碱以适当的比例反应时，它们会相互中和，生成盐和水此时溶液的pH值会趋于中性中和反应的应用中和反应在化学工业、食品加工和医药等领域有着广泛的应用，例如酸性土壤的改良和胃酸的调节氧化还原反应电子转移1氧化还原反应的核心是电子转移氧化剂2得电子，发生还原反应还原剂3失电子，发生氧化反应氧化数4原子在化合物中表现的电荷数氧化还原反应在化学领域广泛存在，比如金属的腐蚀、电池的工作原理以及呼吸作用等化学键的形成离子键共价键氢键通过静电吸引力将金属和非金属原子结两个非金属原子共享电子对，形成共价氢原子与电负性较大的原子（例如氧、合在一起金属原子失去电子，形成带键共价键的类型包括单键、双键和三氮或氟）形成的特殊共价键氢键是一正电的阳离子非金属原子获得电子，键，分别共享一个、两个和三个电子对种弱键，但对水的物理性质和生物大分形成带负电的阴离子阴阳离子相互吸共价键可以是极性或非极性子结构具有重要作用引，形成离子键离子键形成过程特点金属原子失去电子形成带正电的阳离子离子键通常在金属和非金属元素之间形，非金属原子得到电子形成带负电的阴成，具有方向性和饱和性，形成的化合离子阴阳离子通过静电吸引结合在一物通常为离子化合物，具有较高的熔点起形成离子键和沸点，在固态时通常为晶体结构共价键共享电子共用电子对原子之间通过共享电子对形成共价键的形成是由于原子轨道共价键，两个原子共享电子对重叠，共享电子对出现在两个，形成稳定的电子构型，达到原子核之间的空间，形成共用稳定状态电子对，连接两个原子极性共价键非极性共价键当共价键形成时，电子对偏向当两个原子电负性相同时，电电负性较强的原子，导致键的子对在两个原子之间均匀分布极化，形成极性共价键，形成非极性共价键氢键特殊相互作用电负性氢键是一种特殊且较强的分氢键通常发生在氢原子与电子间作用力，是分子间吸引负性强的原子（如氧、氮、力的一种氟）之间影响作用氢键对物质的熔点、沸点、氢键在生物体系中发挥重要溶解度等物理性质有显著影作用，如蛋白质的折叠和响的双螺旋结构DNA分子间作用力范德华力氢键范德华力是分子间最弱的一种氢键是一种特殊的分子间作用吸引力，是由分子间瞬时偶极力，发生在具有极性键的分子矩产生的吸引力之间，是分子间作用力中最强的一种偶极偶极力偶极诱导偶极力--偶极偶极力存在于具有永久偶偶极诱导偶极力是极性分子与--极矩的极性分子之间，是比范非极性分子之间产生的吸引力德华力更强的吸引力，是由于极性分子诱导非极性分子产生偶极矩而形成的化学反应速率化学反应速率是指在一定条件下，反应物浓度随时间变化的速度反应速率是化学动力学研究的核心内容之一，它反映了化学反应进行的快慢程度12浓度温度反应物浓度越高，反应速率越快温度越高，反应速率越快34催化剂表面积催化剂可以改变反应速率，但不影响反应的平衡常数对于多相反应，反应物的表面积越大，反应速率越快化学反应热化学反应热是化学反应过程中释放或吸收的热量它是衡量化学反应进行程度的重要指标化学反应的动力学反应速率1化学反应的速率是指单位时间内反应物浓度变化的速度活化能2活化能是指反应物分子从初始状态转变为活化状态所需的最低能量反应速率常数3反应速率常数与温度、催化剂等因素有关，它反映了化学反应的快慢程度反应机理与动力学反应机理1反应步骤和中间体速率常数2反应速率与温度的关系活化能3反应进行所需的能量反应速率4反应进行的快慢反应机理解释反应是如何发生的，包括反应步骤、中间体等动力学研究反应速率和影响因素，如温度、浓度、催化剂等无机化学研究方法实验分析技术理论模拟方法包括化学分析、仪器分析等，例如，光谱分析、色谱分析、电利用量子力学理论和计算机模拟技术研究物质的结构、性质和化学分析等反应机制实验分析技术光谱分析色谱分析光谱法利用物质对电磁辐射的吸收、发射或色谱法根据物质在固定相和流动相中的分配散射特性进行定量和定性分析系数不同进行分离和分析滴定分析射线衍射X滴定分析利用已知浓度的试剂与待测物质发射线衍射法利用射线照射晶体，根据衍射X X生化学反应，根据反应量确定待测物质的含图样分析晶体的结构和组成量理论模拟方法量子化学计算分子动力学模拟

1.

2.12量子化学计算模拟分子结构模拟分子在特定环境下运动、化学反应过程等，了解分子间相互作用蒙特卡罗模拟

3.3使用随机数模拟复杂化学体系性质实验室操作规程准备阶段熟悉实验目的1检查仪器设备准备药品试剂操作阶段严格按照实验步骤2规范操作方法记录实验数据处理阶段妥善处理实验废弃物3整理实验仪器设备撰写实验报告安全操作是重中之重，避免意外事故发生规范操作可以保证实验结果的准确性和可靠性实验安全与环保安全操作规程环境保护意识佩戴防护眼镜和手套正确使用化学试剂，防止误食或接触皮尽量减少化学试剂的浪费，并进行妥善处理处理废液时要遵肤守相关规定，防止污染环境实验过程中注意通风，避免吸入有害气体使用化学试剂要谨节约能源，提高实验效率，减少实验过程中对环境的影响慎，不可随意混合。