无机化学实验报告（精选多篇）

推荐第1篇：无机化学测定实验报告

无机化学测定实验报告

实验名称：室温：气压：

年级组姓名实验室指导教师日期 基本原理（简述）：

数据记录和结果处理：

问题和讨论

附注：

指导教师签名

推荐第2篇：无机化学预习实验报告

无机化学预习实验报告

实验名称：室温：气压：

年级组姓名实验室指导教师日期 实验目的：

实验原理：

实验试剂及产物物理常数：

实验步骤：

实验结果：

注意事项：

指导教师签名

推荐第3篇：无机化学

前言 在今天这个人才竞争的时代,职业生涯规划开始成为在人争夺战中的另一重要利器.对企业 而言,如何体现公司"以人为本"的人才理念,关注员工的人才理念,关注员工的持续成长,职 业生涯规划是一种有效的手段;而对每个人而言,职业生命是有限的,如果不进行有效的规划, 势必会造成生命和时间的浪费.作为当代大学生,若是带着一脸茫然,踏入这个拥挤的社会怎 能满足社会的需要,使自己占有一席之地 因此,我试着为自己拟定一份职业生涯规划,将自 己的未来好好的设计一下.有了目标,才会有动力.

一：自我分析

我是一个当代本科生,(平时)是家里最大的希望——成为有用之才,性格外向,开朗,活 泼,业余时间爱交友,听音乐,外出散步,聊天,还有上网.喜欢看小说,散文,尤其爱看杂志类 的书籍,心中偶像是周恩来,平时与人友好相处群众基础较好,亲人,朋友,教师关爱,喜欢创 新,动手能力较强做事认真,投入,但缺乏毅力,恒心,学习是"三天打渔,两天晒网",以致一直 不能成为尖子生,有时多愁善感,没有成大器的气质和个性.但身高上缺乏自信心,且害怕别 人在背后评论自己.所谓江山易改,本性难移,虽然恒心不够,但可凭借那份积极向上的热情鞭策自己,久而 久之,就会慢慢培养起来,充分利用一直关心支持我的庞大亲友团的优势,真心向同学,老师, 朋友请教,及时指出自存存在的各种不同并制定出相应计划以针对改正.经常锻炼,增强体 质.

二 职业认知

我学的是材料科学与工程专业无机非金属工程方向。 本方向主要研究

水泥、玻璃、光导纤维、非金属矿、主要课程有工程力学、材料科学、工程材料介绍机械制图等。 作为四大材料中(钢铁、有色、有机和无机非金属材料)工业之一的无机非金属材料 工业在我国经济建设中起着重要的作用。近年来，无机非金属材料不仅在品种上有了空 前的发展，而且在内涵上有了进一步的延伸。根据无机非金属材料功能与作用的不同， 可以将无机非金属材料划分为传统无机非金属材料（建筑材料）和无机非金属新材料。

传统的无机非金属材料材料品种繁多，主要是指大宗无机建筑材料，包括水泥、玻璃、陶瓷与建筑（墙体）材料等。其产量占无机非金属材料的绝大多数。建筑材料与 人们的生活质量息息相关。新型无机非金属材料是指具有如高强、轻质、耐磨、抗腐、耐高温、抗氧化以及特殊的电、光、声、磁等一系列优异综合性能的新型材料，是其它 材料难以替代的功能材料和结构材料。无机非金属新材料具有独特的性能，是高技术产 业不可缺少的关键材料。例如稀土掺杂石英玻璃广泛应用于导弹、卫星及坦克火控武器 等激光测距系统，耐辐照石英玻璃应用于各种卫星及宇宙飞船的姿控系统；光学纤维面 板和微通道板作为像增强器和微光夜视元件在全天候兵器中得到应用； 航空玻璃为中国 各类军用飞机提供了关键部件。人工晶体材料中激光、非线性光学和红外等晶体，用于 弹道制导、电子对抗、潜艇通讯、激光武器等。特种陶瓷中，耐高温、高韧性陶瓷可用 于航空、航天发动机、卫星遥感，可制作特殊性能的防弹装甲陶瓷及特种纤维及用于电 子对抗等。目前已开发了近四千种高性能、多功能无机非金属新材料新品种。这些高性 能

材料在发展现代武器装备中起到十分重要的作用。无机非金属材料工程技术专业毕业 生可在无机非金属材料的生产企业从事生产岗位操作、技术管理、技术改造、产品检测与质 量控制、参与新产品试制与开发等工作。也可以在建材设计、建筑部门和政府相关职能部门 从事规划、管理、标准、监督、检测、技术咨询等工作。水泥制品业目前已成为全球第二大 制品业，安徽省是建材大省，有“华光”、“华益”、“海螺”、“巢东”、“珍珠”、“德力”等众多知 名玻璃和水泥企业，陶瓷、涂料等建材产量也很大。蚌埠市及周边地区矿产资源丰富，凤阳 县境内，已探明的石英石、石灰石的储量均为 100 亿吨，其品位和储量位居华东之首。

三 目标

就目前来说，建筑业依然是发展蓬勃的行业，社会对建筑专业人才很是急需。建筑专业的技 术性和实践性要求都很强，加上近年来的建筑热导致此专业毕业生电增加，信业更新很快， 需要不断自主吸收新的技术和新的知识。 根据上述分析，做出决策（选择 2-3 种职业发展方向） ： 1．工程师方面主要是建筑工程师 2．在某些具有良好企业文化，社会影响力的资深企业当小的技术人员，再努力地向更高职 位发展。 短期计划 大学四年 2009．9 至 2013．6 优秀地毕业 1．英语通过四六级考试 2．计算机通过二级 3．院一等奖学金 1．晨读 夏天 6 点起床，晨读一小时 冬天 6 点 40 起床，晨读 40 分钟。 2．自习晚 6 点 30 至 10 点图书馆自习1．晨读为英语等级考试做准备 2．晚自习为学习高数，专业课程。提高自我学习的积极主动

周末兼职自挣生活费 暑假找电信相关企业实习中期计划 2011．7 至

2015 强化自身 积累工作经验 1．在资深的企业做技术工作人员 2．向工程师过度 1．熟悉工作环境和行业特点 2．积累工作经验，完成本职工作

四 职业生涯策略

一个人的职业生涯，贯穿一生，是一个漫长的过程。科学地将其划分为不同的阶段，明确每 个阶段的特征和任务，做好规划，对更好地从事自己的职业，实现确立的人生目标，非常重 要。 很多人，做一份工作很好，但是一旦有某些变故发生，比如经济不景气，企业倒闭掉， 就很难再找到一份跟原来性质相似、薪酬相应的工作。 这样的人往往没有做好职业平台的积 累，积极向上的人生更像是爬台阶，而不是爬竹竿，如果我不幸会有跌落的时候，下面宽厚 的台阶会接住我，这很重要。如果像从竹竿上滑落一样，一出溜到底，这样的人生对心脏功 能的考验实在太 大了。 一般我会去做发挥所长的工作，在一个细分的领域内钻研得更深，在这种时候，我应 该开始尝试更多，打破原先对于自身的优势定位，这样才会走入一个新的境界。 从职业发展的角度来讲，这时候，也许我该考虑在目前的工作中承担更大的责任。如 果企业内部没有机会，我可以考虑跳槽到行业内更好的公司，因为毫无疑问，在行业内顶尖 的 公司里，站在巨人的肩膀上，可以望得更远。这样即便做同样的工作，由于有了更高 的标准，我也会获得极大的素质提升。如果我本身在一个行业的顶级企业中，但却只是一枚 螺丝钉，也可以考虑逆向的流动。也许进入成长性良好的中小企业，有助于我获得更高的职 位，承担更大的责任，发展自身的综合管理技能，获得更好的收

益回报。 并非所有人都是那么有事业心的， 如果我处在职业的平台期， 想更好地顾到个人的生活， 则会有不同的选择。 比如发展一些个人爱好，参加一些感兴趣的组织。如果在这时候，我愿意尝试一些原来 根本不太接触的东西，也会获得不同的感受。比如工科的接触点儿文学艺术，文科的接触一 些环保调查与科考，也许我对世界的看法也会大为不同。 人生没有解决不了的问题， 我们在思想上的苦闷， 常常是由于自身视野与思路上的局限， 由于我们的头脑空空或者是装了太多比如磁盘碎片、垃圾文件和各种莫名其妙的成见。 一方面我们要知道得更多，一方面我们要清理掉那些莫名形成的偏见，才能成为更加自 由、健康、全面的人。 哪怕仅仅是在工作之外，多一点爱好，多一点朋友，多一点温馨的家庭生活，我们在工 作上的痛苦也不会再那么难于忍受。 那些为了工作投入所有，离了工作一无所有的人，其人生也是容易折断的，建筑他们人 生的材质其实极为脆弱。有时候，我就是需要去玩个痛快，过过丰富多彩的生活！

学会做最简单的加法和减法是必要的， 这样才能有效调控人生， 只会一种方式是不够的。 我在人生不同的阶段，或以不同的姿势，可能看到的是截然相反的世界。 事业、家庭生活的协调发展，只要自己努力去做了，每个阶段也得到了提高，即使最终 目标没有实现， 也问心无愧， 28 岁之前一定要有自己的家庭， 在 并实现自己对父母的承诺。

五 评估

我的职业规划就是这样， 这方案稍有夸张但我不想写得太平庸， 我也不一定会完全照这 样去做，可能大体上会这样。成功对于每一个人的

定义不可能相同，但我会朝着梦想一步步 走下去。 社会在进步，竞争也越来越大，做一份属于自己的职业生涯规划，打有准备之仗，美好 的未来靠自己去争取，加油

推荐第4篇：无机化学

骨与牙釉质组织的生物矿化及磷酸钙材料仿生合成研究进展 摘要：骨和牙釉是典型的有机基质介导生成的生物矿化材料，其中的矿物相都属于以磷灰石为主的钙磷酸盐系统，但有机基质的不同使得晶体尺寸、形貌及排列方式迥异．本文综述了有关骨和牙釉组织的生物矿化研究，重点探讨对这些天然牛物矿化组织的分级结构、基质蛋白的自组装及调控矿化机理的认识．在此基础上，磷酸钙材料的仿生合成以期应用于硬组织的缺损修复或再生医学也是目前的重要研究内容．生物体控制形成矿物质的过程称之为生物矿化．生物矿化材料的综合性能比起传统工艺下人工合成的相同成分的材料有诸多优点．将生物矿化的基本原理应用于材料化学，并结合包括纳米技术在内的先进材料合成与制备工艺，形成了仿生材料科学与技术，受到材料科学、物理、化学、生物、医学、以及电子工业等众多领域的关注．骨和牙齿的形成是典型的有机基质模板介导下的生物矿化过程，即矿物相的形核、生长、晶型、取向、大小、形状、有序排列等特性及热力学与动力学过程的调控都是在有机基质模板的介导下完成的．骨和牙釉中的矿物相，化学组成上都属于以碳酸磷灰石为主的钙磷酸盐系统，但晶体尺寸、形貌及排列方式则完全不同，这正体现了有机基质模板的调控功能在矿化过程中的关键作用．本文综述了有关骨和牙釉组织的生物矿化研究，重点探讨目前对这些天然生物矿化组织的分级结构、基质蛋白的自组装及调控矿化机理的认识．在此基础上，磷酸钙材料的仿生制备以期应用于骨与牙齿的缺损修复或再生医学也是目前的重要研究内容．

关键词：骨；牙釉；生物矿化；仿生合成 1 骨组织的生物矿化 1．1骨的分级结构

天然牛物材料的一个显著而独特的特征是其具有从微观、介观直到宏观尺度的精巧而复杂的分级结构．骨的分级结构已经有若干种表述.在这一模型中，骨组织被视为以矿化的胶原纤维为基本单元分级组装而成的一类材料，不同结构层次上的骨材料都具有与其功能相适应的力学性能．

第一级结构为构成骨的基本组分：水、羟基磷灰石、胶原蛋白及其他基质成分．骨中的羟基磷灰石含有碳酸根，若占据羟基位置称为A型碳酸磷灰石，若取代磷酸根则称为B型碳酸磷灰石，后者为骨中主要的矿物相．骨矿晶体形状为不规则的片状，厚度为2—5nm，宽度约为20nm，长度通常为40～60nm．骨中的胶原蛋白主要为I型，其分子是由三股多肽链相互缠绕而形成的，具有三重螺旋结构，这种原胶原 分子以相互错开四分之一的阵列规则排列构成胶原纤维，并形成了孔区与重叠区相互交替的周期性结构，周期大约为67nm¨¨．胶原纤维提供了矿物沉积的模板，矿物在孔区择优形核．目前较普遍的观点认为，某些非胶原件蛋白结合在胶原纤维的孑L区，提供矿物形核的位点并规范矿物的取向，还可起到桥接矿物与胶原的作用．骨矿的磷灰石晶体具有择优取向，其晶体学c轴相互平行同时平行于胶原纤维的轴向.这样就构成了骨的摹本结构单元一矿化的胶原纤维，这是骨的第二级结构．这些矿化胶原纤维进一步集结成束，形成骨的第三级结构，其中沿长轴方向相互平行排列是最常见的方式．第四级结构包含了胶原纤维束的不同排布方式，如平行阵列、无序编织排布、层板状结构、放射状阵列等．平行阵列在平行纤维骨中最为常见，其结构上的各向异性使得其在增强特定方向上的力学性能时最为有效．无序编织排布常出现在胚胎骨或骨折愈合的早期，这种结构的骨组织生成速度较快但不具有承重的功能．层板状结构是板层骨的典型特征，具有由一系列骨板构成的层状结构，每个骨板中的胶原纤维相互平行排列，相邻骨板中的胶原纤维取向互成一定角度．放射状阵列是牙本质(与骨组织的组成较为接近)中的特征性结构．骨的第五级结构由称为哈佛氏系统或骨单位的圆柱状单元构成，其含有与板层骨类似的层板状结构，不同之处在于其多层骨板呈柱状布．个哈佛氏系统或骨单位一般是由4～20个同心骨板围绕哈佛氏管构成的，典型的骨单位的直径约为150—250斗m．就力学性能而言，尽管轴向的力学性能仍然高于径向的力学性能，但哈佛氏系统力学各向异性的程度已经大大减弱，这对于骨组织适应多种类型的力学环境是必要的．哈佛氏系统与骨组织的重塑活动密切相关．骨的最后两级结构涉及骨的组织学和解剖学，骨可被视为一种多孔材料，皮质骨的孔隙率约为5％一30％；松质骨是由板状或棒状的骨小梁相互交织构成的三维多孔网络，其孔隙率高达90％，骨小梁的排列受生物力学规律的控制，孔洞大小不一但彼此贯通，孔中充满骨髓组织．松质骨和皮质骨的表观密度(单位体积骨的质量)差别较大，松质骨O．1～O．99／cm3，皮质骨约为1．6～2．09／cm．

1．2胶原蛋白介导矿化的模型

骨的形成涉及成骨细胞的活动，成骨细胞合成分泌有机基质构成有序模板先于矿化发生，这一高度有序的胶原基质称为类骨质，类骨质随后矿化成骨．矿化既可发生于构造的胶原基质中，也可发生于细胞膜系统的基质囊泡中，其中胶原蛋白的有序自组装对矿物晶体的有序排列具有决定性作用．在胶原蛋白介导的矿化中，胶原纤维本身可提供钙化形核的功能点，早期观点认为胶原纤维的孔区可以直接引发磷酸钙盐的形核，目前较普遍的观点认为，胶原纤维主要是起结构框架的作用，其规则排列形成的周期性分布的孔区提供了矿物形核的模板，而结合在孔区内或附近的非胶原蛋白，尤其富含羧基或磷酸基团并具有B折叠构象的酸眭蛋白如骨涎蛋白等，则提供形核位点、控晶体取向并在矿物与胶原之间提供架桥．胶原蛋白分子富含甘氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸，构成其超螺旋分子结构的三条多肽链均具有Gly—x—Y的特征氨基酸重复列．

胶原蛋白分子可简单视作直径1．23nm，长约300nm的棒状分子，一般认为五个分子平列，相互错开大约四分之一分子长度从而组装成为胶原微纤维幽J，具有孔隙区与重叠区交替分布的周期性有序结构．微纤维进一步组装成为胶原纤维和纤维束，相邻微纤维的孔隙区贯通形成沟槽以容纳磷灰石晶体在宽度方向上的长大．这种胶原蛋白介导矿化的模式是Landis等基于对矿化的火鸡肌腱的研究提出的．羟基磷灰石晶体首先形核于孔隙区，进而可生长扩展至重叠区，晶体c轴沿胶原纤维长轴择取向． 1．3骨基质蛋白与矿物相互作用的机理

基质蛋白与矿物晶体的相互作用，特别是有机一无机界面上的分子识别机理是生物矿化研究的核心内容之一．具体包括晶格几何特征的匹配、静电势相互作用、极性、立体化学因素、空间对称性和表面形貌等方面．

研究表明，胶原分子中大约11％的氨基酸残基含有羧基，在pH中性的溶液环境下，大部分可离解成为负电性基团，通过与钙离子的较强的亲和性而对矿化过程起到促发和控制的关键作用．此外，胶原超螺旋分子结构中的羰基也被认为可以与钙离子发生螯合作用，特别是在矿化过程的初期提供了矿物的形核位点．骨中的非胶原蛋白是矿物形核的关键调控因素．尽管含量很低，但多数属于酸性生物大分子，与钙离子较强的亲和性使得它们对矿物的形成具有促进和抑制的双重调节功能．蛋白分子中某些特定的二级结构构象如B折叠，可与骨矿晶体的特定晶面发生择优

相互作用，从而对矿物的形核及形貌施加影响旧引．骨钙蛋白是骨中含量最丰富的非胶原蛋白．Hoang等应用x射线衍射技术解析出了猪的骨钙蛋白的晶体结构，并提出了其与羟基磷灰石特定晶面相互作用的机理模型旧3|．猪的骨钙蛋白中包含三个a螺旋二级结构，进一步折叠成为一个独特的球状蛋白分子．其中a1螺旋上的三个^y一羧基谷氨酸残基(G1a17，G1a2l和Gla24)，以及a2螺旋上的一个天冬氨酸残基(Asp30)可以螯合五个钙离子，这些钙离子的空间排布具有一定的周期性，模拟研究表明其与羟基磷灰石晶体特定晶面上的钙离子晶格点阵具有高度的匹配性．

2牙釉组织的生物矿化 2．1牙釉的分级结构

成熟牙齿牙冠表面约1～2mm的部分是牙釉质，其矿物相含量可达95％以上，是人体内最硬的组织．作为牙本质的保护层，牙釉质直接承受咀嚼食物时产生的压力及摩擦力，并且需要在口腔中复杂的生理环境下行使功能．牙本质的成分与骨相似，其韧性较好，在牙釉质下面可起到缓冲的作用，有效避免牙釉质的脆性断裂．有关牙釉质、牙本质及两种组织结合处的结构特征和力学性能是众多研究的主题．

牙釉从纳米至宏观尺度的分级结构牙釉中的羟基磷灰石晶体与骨中的晶体有很大的不同，成熟组织中矿物结晶度较高，晶体c轴择优生长，形貌为长带状，具有很高的长径比，厚度与宽度为30～60nm，长度可达毫米量级旧瑚J．发育初期的矿物晶体为细长带状，厚度只有几个纳米，宽度为30nm左右，由于晶体高度取向，平行排列并首尾相接，使得对单个晶体长度的测量存在不确定性，有观察表明其长度至少可达300nmL2sJ．牙釉中不含胶原纤维，发育早期的有机基质主要成分为釉原蛋白，含量较丰富的非釉原蛋白包括成釉蛋白、釉蛋白及两种蛋白酶组分．牙釉的生物矿化也是在有机基质的介导下进行，与骨组织的不同之处在于，伴随组织发育的进程，尤其是成熟期，有机质绝大部分被酶解而消失，矿物晶体在厚度和宽度方向上长大并紧密接触．除了牙齿表面的矿物可发生有限的溶解一再沉积的物理化学过程外，牙釉组织不经历生理重塑过程，缺损后也不能自行修复．

在微米尺度上，牙釉的典型结构是由称为釉柱和柱间釉质的两种结构单元相互交织构成的．单个釉柱的直径约为3～5斗m，由上述c轴取向的带状磷灰石晶体集结成束而构成，一排釉柱平行排列，呈现层状结构，进而由多层釉柱构成复杂而有序的结构．柱间釉质填充了釉柱间的空间，同样是由磷灰石晶体平行堆垛而成，但两种结构中的带状晶体长轴方向互成一定的角度．釉柱的排布方式在物种间也有差别，如在啮齿类动物的门齿牙釉中，相邻两层釉柱的走向互相交叉成一定角度，而人类的牙釉中，这种“交叉”结构存在于更大的尺度上，其中多层平行排列的釉柱构成一组釉柱群，两种走向的釉柱群交替排布，形成了称为“Hunter．Schreger带”的结构．这种不同层级上的交叉结构对于防止微小裂纹的破坏性扩展是非常重要的．此外，在牙冠表面及接近牙本质的界面处往往形成无釉柱型结构或者过渡型结构．

2．2釉原蛋白的超分子自组装

牙釉组织的复杂结构与成釉质细胞的活动和釉质基质蛋白的特性密切相关．釉柱的发生及规则排布是细胞直接调控的结果，而纳米结构的构建是通过以釉原蛋白为主要成分的釉质基质的介导完成的，尤其是磷灰石晶体的独特形貌、尺寸、择优取向及规则组装．

发育初期的牙釉组织中有机基质含量约占三分之一，其中90％为釉原蛋白．全序列釉原蛋白分子富含脯氨酸、谷氨酸、组氨酸及亮氨酸，主体疏水性较强，而羧基端的十几个氨基酸序列具有较高的亲水性并存在带电基团的富集．目前对该蛋白分子的二级结构和三级结构的认识还很有限，部分原因在于其具有较强的团聚特性．研究表明釉原蛋白可自组装成为直径几十个纳米的球状团聚体，这种“纳米球”结构被认为是发育期牙釉组织细胞外基质的基本结构单元蛋白中进一步发现该蛋白可通过分子的逐级组装形成多聚体，“纳米球”及“纳米球链”，直至具有双折射特性的微米尺度的条带状高级结构L30捌J，以这种“微条带”为矿化模板在体外构建了高度取向的磷灰石晶体的平行规则排布，形貌上与发育期的釉柱结构有一定的相似性Ⅲ]，由此揭示了釉原蛋白自组装形成的“纳米球链”结构在牙釉矿化早期晶体的取向形核中起着重要调控功能∞1。．

理论计算和实验数据表明釉原蛋白单体具有不对称的双极性分子结构，其富集电荷的亲水羧基端保持较自由的结构，分子流体力学半径为2．2nm，单体分子通过疏水相互作用形成二聚体、三聚体及六聚体等，进而组装成为半径10～25nm的“纳米球”，以“纳米球”为单位可构建多种更高层级的结构，其中以lO～15个“纳米球”线性排列组装成的“纳米球链”结构可以使团聚体的体积最小化，因而对于釉原蛋白这样的疏水性分子在水溶液环境中保持稳定结构是较为有利的．“纳米球链”进一步的侧向结合最终组装成为微米级的条带结构，而釉原蛋白分子的双极性特性对这些结构的形成、稳定及有序化重构具有重要作用．目前多个研究小组正在致力于阐明上述釉原蛋白分级组装过程中的驱动力、分子内和分子间相互作用及影响因素．

2．3釉质基质蛋白与矿物的相互作用

釉原蛋白的亲水羧基端端肽对于分子与矿物相的相互作用非常重要．研究显示，该段氨基酸序列被酶解去除后的釉原蛋白易于形成较大的团聚体，而与磷灰石的亲和性则显著降低Ⅲ1．体外矿化的实验表明，该段序列对于从过饱和溶液中沉积的磷灰石晶体形成有取向的集束状结构是必不可少的p5|．在人类的釉原蛋白分子中，位于该片段的遗传缺陷可导致称之为釉质发育不全的疾病的产生∞引．根据生物矿化的一般性原则，该片段序列上带电基团的富集使其成为潜在的矿物形核功能位点，但相关机理目前还不清楚．釉原蛋白对矿物相的作用还体现在对晶体形貌的影响上．若干体外矿化实验均表明釉原蛋白可以增大磷酸八钙晶体的长径比，使原本片状的磷酸八钙晶体长成具有条带状的形貌，并且这种影响与蛋白剂量呈正相关旧7。38J，这种作用被认为是与釉原蛋白的疏水特性有关，导致蛋白与晶体不同晶面的相互作用产生差异，由于釉原蛋白在磷酸八钙晶体的(010)晶面上的强吸附使得晶体在对应晶向上的生长受到抑制，从而改变了晶体的形貌,釉蛋白是釉质基质中的酸性非釉原蛋白，与磷灰石有高度的亲和性，有可能在牙釉矿物的形核中起着关键作用，体外实验已经证明釉蛋白可以与釉原蛋白协同作用，促进磷灰石的形核旧引．另一种重要的非釉原蛋白——成釉蛋白具有钙结合位点，但其在矿化过程中所起的作用仍有待研究．

3磷酸钙系生物医用材料的仿生合成以羟基磷灰石为代表的磷酸钙陶瓷因为与骨骼和牙齿中矿物相的化学成分相近而成为备受重视的硬组织替代材料．这类生物活性材料具有优异的骨传导性能，并能够与骨组织形成化学键合，一般认为其键合机理是因为在材料表面形成一个生物活性的无细胞层，其中富含磷酸钙、粘多糖及糖蛋白，为胶原和骨矿的沉积提供了适宜环境．但传统生物活性陶瓷材料的一些内在弱点也限制了其应用，并促使人们发展先进的材料制备技术以获得性能更为优越的替代材料．基于对天然生物矿化过程和机理的认识，利用生物结构和系统，或者通过构建与生物结构和系统相类似的人工体系，模拟矿化过程，合成与天然生物矿化材料在成分、结构、过程控制、功能表达上均相似的人工材料，是仿生材料合成的一个重要研究内容．Mann将生物体内的矿化过程归纳为四个阶段．

近年来磷酸钙系生物医用材料的仿生制备研究已有很多．应用天然生物大分子及合成有机高分子材料作为模拟矿化的基质或模板，以构建结构上类似生物矿物的复合材料或复合薄膜材料．如stupp等合成了命名为有机磷灰石的生物材料H2躬1，通过短肽或聚电解质等控制磷灰石的形核及生长，获得纳米尺度的羟基磷灰石晶体，有机分子链段可嵌在矿物晶格中，尽管有机成分只有2％～3％的含量却可改善材料的机械性能，植入体内显示了优异的骨传导性能．该小组还合成了多肽双亲分子ⅢJ，一端为疏水的烷基链，另一端为具有带电基团的短肽序列，这种分子在特定条件下可自组装成为纳米纤维，形貌上模拟了胶原纤维，并且通过选择合适的短肽序列，在体外矿化的条件下可获得类似骨中矿物相择优取向生长的羟基磷灰石晶体．磷酸钙一胶原复合材料的仿生合成工作受到较大关注，特别是利用胶原自组装过程结合共沉积技术模拟矿化胶原纤维的分级结构．汪日志等通过共沉积方法获得了纳米磷灰石晶体在胶原基体内的均匀分布．张伟等使用不同配比的单体胶原和钙磷溶液，通过对pH值或温度的控制来引发胶原自组装成为纤维的过程，同时伴随纳米磷灰石晶体的形成，观察表明矿物的晶体学c轴择优取向平行于胶原纤维长轴新骨组织在其表面上的传导性生长，其表现与骨组织的生理性重塑过程具有组织学形态上的相似性．

天然生物硬组织中矿物相的纳米结构对于其力学性能和生物学功能极为重要，而有机分子或模板的调控是形成特殊纳米结构的关键．这一认识对目前新型生物医学材料的发展具有很大的指导意义．众多研究应用水热法、溶胶一凝胶法等结合有机分子或表面活性剂的模板作用能够可控制备多种纳米结构的磷灰石及生物活性玻璃m卸1．应用模拟体液进行的体外骨与牙齿是蕈要的生物矿化组织，并与人类健康息息相关．对骨和牙齿组织的深入研究，将进一步理解生物矿化过程的普遍机理，进而可提供材料合成的仿生策略，以制备与天然组织更为匹配的仿生生物医用材料，应用于人体硬组织缺损的修复．

参考文献：

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推荐第5篇：无机化学教学大纲

《无机化学》教学大纲

课程编号：2009031028 课程名称：无机化学

课程名称：Inorganic Chemistry 开课单位：药学院 化学学科

学分：6 总学时：120 理论学时：72 实验学时：48 先开课程：无

授课对象：药学、药物制剂本科专业 考核方式：考试

执笔人：杨怀霞 编写日期：2009年8月28日

前 言

【开设目的】

《无机化学》是药学类专业一门重要的基础课，它对学生的知识结构和能力培训有着及其重要的作用。基本化学理论知识和基本实验操作技能的学习，不仅能够培养独立思考、独立解决问题的能力，也为后续课程的学习和今后从事专业工作打下基础。 【教学要求】

本课程要求学生掌握化学热力学、化学平衡及化学反应速率理论的基本知识，掌握酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡和配位平衡的基本规律，熟悉原子结构和分子结构的基本理论，理解s区、p区、d区、ds区主要元素及其重要化合物的性质与应用。同时通过实验教学培养学生严谨的科学态度和正确、规范的化学实验基本操作技能。

教学目的要求、内容和方法

绪论

【目的要求】

了解该课程发展史，发展方向，内容安排，与药学的关系。掌握有效数字的运算规则。 【教学内容】

无机化学的发展和研究内容，化学与药学的关系，无机化学的学习方法，有效数字及运算规则。 【教学方式】

课堂讲授、自学。

第一章 溶 液

【目的要求】

掌握溶液浓度的五种表示法：质量分数，摩尔分数，质量摩尔浓度，质量浓度 ，物质的量浓度。熟悉稀溶液的依数性的四个性质，了解离子强度，活度，活度系数的概念。 【教学内容】

溶液的浓度，稀溶液的依数性，电解质在水中的存在状态。 【教学方式】

课堂讲授、自学。

。

第二章 化学反应的方向

【目的要求】

掌握状态函数的特点；标准生成焓、标准生成吉布斯能的定义，会用盖斯定律计算化学反应的热效应，吉布斯能变，标准吉布斯能变。熟悉反应过程的熵变计算，利用吉布斯公式能进行有关计算。了解热力学常用术语和基本概念。 【教学内容】

热力学常用术语：体系、环境、过程、途径、状态函数、热、功。热力学第一定律；化学反应的热效应；盖斯定律；焓、熵、吉布斯自由能及反应的自发性。 【教学方式】

课堂讲授、自学。

第三章 化学反应速率

【目的要求】

掌握化学反应速率的定义及表示方法；浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响；了解碰撞理论及过渡状态理论。 【基本内容】

化学反应速率的定义及表示方法。反应速率理论——碰撞理论和过渡状态理论。影响化学反应速率的因素——浓度、温度、催化剂。 【教学方式】

课堂讲授、自学

第四章 化学平衡

【目的要求】

掌握化学平衡的特征、平衡常数的书写规则，Kp与Kc的关系，平衡常数与自由能变的关系及有关计算。熟悉利用平衡常数求转化率的计算，理解浓度、温度和压力对化学平衡的影响并能进行相应的计算。 【教学内容】

化学反应的可逆性和化学平衡，标准平衡常数与自由能变的关系，多重平衡。浓度、温度、压力对化学平衡的影响。 【教学方式】

课堂讲授、自学。

第五章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡

【目的要求】

在化学平衡的基础上，进一步理解电离平衡常数的意义，掌握一元弱酸、弱碱溶液电离平衡及计算，多元弱酸的分级电离及近似计算，理解同离子效应和盐效应。掌握缓冲溶液的原理、配制方法和有关计算。熟悉质子论对酸碱的定义，了解酸碱电子论。

掌握溶度积的基本概念以及溶度积和溶解度之间的换算。能够应用溶度积计算并判断沉淀的生成和溶解、沉淀的转化、分布沉淀。理解沉淀的生成和溶解与同离子效应、Ksp 值的关系，并能进行有关计算。

【教学内容】

水的电离及pH、Kw的概念，一元弱酸碱、多元弱酸的电离平衡及有关计算，酸碱质子论，电子论 。缓冲溶液的作用原理，配制方法及有关计算。 难溶电解质的溶度积常数，溶解度与溶度积的换算，溶度积规则。沉淀的生成、溶解、转化、分步沉淀的条件。 【教学方式】

课堂讲授、实验、自学。

第六章 氧化还原

【目的要求】

理解氧化还原反应的实质，掌握配平氧化还原方程式的方法。掌握电极电位的概念，如原电池、电池符号、电极反应、标准氢电极及电极电位。熟悉浓度、沉淀、酸度等对电极电位的影响。 掌握应用电极电位判断氧化还原反应进行的方向、程度及有关计算，元素标准电势图及应用。 【教学内容】

氧化还原反应的实质，配平氧化还原方程式的方法，电极电位的概念：原电池、电池符号、电极反应、标准氢电极及电极电位。氧化还原平衡、浓度、沉淀、酸度等对电极电位的影响。元素标准电势图及应用。 【教学方式】

课堂讲授、实验、自学。

第七章 原子结构

【目的要求】

掌握四个量子数和核外电子运动状态的关系，多电子原子的轨道能级，了解屏蔽效应和钻穿效应对多电子原子能级的影响。熟练掌握核外电子排布的规律。熟悉元素的原子半径、电离能、电子亲和能、电负性的意义及其在周期表中的变化规律。 【教学内容】

玻尔的氢原子模型、氢原子的量子力学模型、多电子原子结构：屏蔽效应和钻穿效应多电子原子的核外电子排布，电子层结构和周期表、元素某些性质的周期性：原子半径、电离能、电子亲和能、电负性。 【教学方式】

课堂讲授、自学。

第八章 分子结构

【目的要求】

掌握离子键、共价键的形成和性质，了解经典路易斯学说、现代价键理论、杂化轨道理论、价电子对互斥理论、分子轨道理论，能够应用处理第

一、二周期元素组成的双原子分子和离子的磁性、键极性、分子极性。熟悉各种分子间作用力、离子的极化作用和变形性之影响因素，了解晶体的结构类型。 【教学内容】

离子键、共价键的形成和性质，经典路易斯学说、现代价键理论、杂化轨道理论、价电子对互斥理论、分子轨道理论等共价键理论。分子的磁性、极性；分子间作用力；离子的极化作用，晶体的结构。 【教学方式】

课堂讲授、自学。

第九章 配位化合物

【目的要求】

掌握配合物的定义、组成和命名；熟悉配合物的的价键理论，了解晶体场理论，能够解释配离子或配合物的空间构型、磁性。掌握配位平衡的概念、影响因素及有关计算。了解生物体内的配合物及配合物药物。 【教学内容】 配合物的定义、组成和命名。配合物的价键理论、晶体场理论。配位平衡常数、配合物的稳定性及影响配位平衡的因素。生物体内的配合物及配合物药物。 【教学方式】

课堂讲授、实验、自学。

第十章 非金属元素

【目的要求】

掌握卤素、氧族元素、氮族元素、碳族元素和硼族元素的通性，并能够运用有关原子结构、分子结构理论解释之。熟悉各族元素单质、化合物的重要性质、主要离子的分离和鉴定。了解有关元素的生物学效应及相应药物。 【教学内容】

卤素的通性、单质、氢化物、卤化物、含氧酸及其盐、拟卤素等重要物理、化学性质，卤素离子的分离和鉴定，生物学效应和相应药物，无机含氧酸的性质与结构。

氧族元素的通性，氧、硫、硒及其化合物，离子的分离、鉴定，生物学效应及相应药物。

氮族元素的通性，氮、磷单质及其化合物，离子的分离和鉴定，生物学效应和相应药物，无机含氧酸盐类的热分解。 碳族元素和硼族元素的通性，碳、硅、硼单质、化合物及其离子的分离、鉴定，生物学效应及相应药物。 【教学方式】

课堂讲授、自学。

第十一章 金属元素

【目的要求】

掌握碱金属、碱土金属的通性，其氧化物、氢氧化物及盐类的重要性质，掌握铝、砷、锑、铋的重要化合物。熟悉钠、钾、镁、钙、钡、铝、砷、锑、铋等离子的鉴定，了解其生物学效应及常用药物。了解金属在自然界中的分类和分布，物理、化学通性。 【教学内容】

金属在自然界中的分类和分布，物理、化学通性。

碱金属：通性，单质、氧化物、氢氧化物及盐类的重要性质，碱金属配合物；钠、钾离子的鉴定，有关生物学效应及常用药物。 碱土金属：通性，氢氧化物及盐类的重要性质，镁、钙、钡离子的鉴定，有关生物学效应及常用药物。 铝、砷分族：铝、砷、锑、铋的重要化合物及离子鉴定，了解其生物学效应及常用药物。 【教学方式】

课堂讲授、自学。

第十二章 过渡元素

【目的要求】

掌握 d区、ds 区元素价电子层构型特点与该区元素共性的关系，理解d区元素和ds区元素在原子结构和元素性质上的差异。熟悉铬、锰、铁、铂、铜、锌、汞等元素单质、某些重要化合物的基本性质，离子的鉴定。了解d区及ds区元素在医药中的应用。 【教学内容】

过渡元素的电子层结构特征、基本性质变化特征、单质的物理化学性质、生物学效应。铬、锰、铁、铂、铜、锌、汞等元素的单质性质、某些重要化合物的基本性质、离子鉴定、生物学效应及常用药物。 【教学方式】

课程讲授、实验。 教材：

《无机化学》张天蓝主编 ISBN 978-7-117-08880-O/R8881人民卫生出版社，2008.4，第5版,单价：36.00元 实验教材：

《基础化学实验》：自编 参考文献及书目：

《无机化学》铁步荣主编 ISBN 7-03-010343-2/R 科学出版社 2002 单价：28.00 元 《无机化学》武汉大学等校编 ISBN 7-04-004880-9 高等教育出版社 2001.4 单价：20.20 元 相关网站：www.daodoc.com chem.jlu.edu.cn

课 程 简 介

本课程是大学课程中的第一门化学课，也是药学专业的必修课。内容主要包括普通化学原理和元素化学两大部分，本课程总学时为120，其中理论授课72学时，实验48学时，学分6.0。

无机化学是化学领域发展最早的一个分支学科，研究内容极其广泛。现代无机化学是对所有元素及其化合物（碳的大部分化合物除外）的制备、组成、结构和反应的实验测试和理论阐明。无机化学是一个近年来非常活跃的研究领域，出现了一些新兴的边缘学科如生物无机化学、金属有机化学、无机固体化学、无机纳米材料等，同时它与药学关系密切，如许多新型药物的合成和应用，微量元素对人体健康的影响、药物在生物体内的无机化学过程，都离不开无机化学知识。

在本课程中将介绍动力学、热力学基础知识，酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡、配位平衡等四大平衡理论，以及原子结构、分子结构、晶体结构、配合物结构及基础元素化学。无机化学是一门实验科学，在学习中要切实重视基本操作技能的训练，养成正确规范的良好习惯。该课程的学习对药学类专业学生的知识结构、能力培训有着极其重要的作用。不仅为后续课程打下基础，也是今后从事专业工作所必须。

推荐第6篇：《无机化学》教案

《无机化学》教案

山东德州学院化学系 王新芳

一、教学课题：配合物的价键理论（Valence Bond Theory）

二、教学目的：掌握配合物的价键理论及理论的应用

三、教学重点：正确理解价键理论

四、教学难点：运用价键理论解释配合物的形成和空间构型

五、教学用品： 烧杯、滴管、硝酸银溶液（2M）、氯化钠溶液（2M）、盐酸溶液（2M）、氢氧化钠溶液（2M）、氨水（2M）

六、教学方法：课堂讲授＋演示实验

七、教学手段：多媒体

八、教学过程：

（一）新课导入：

首先做两个演示实验：

1、取三支试管，将硝酸银溶液和氯化钠溶液混合，出现白色沉淀。

（板书）AgNO3+NaCl=AgCl(白色沉淀)＋NaNO3

2、在上述三支试管中，分别滴加盐酸溶液、氢氧化钠溶液和氨水， 前两支试管无现象，第三只试管中白色沉淀消失。

（板书）AgCl(白色沉淀)+2 NH3·H2O=［Ag(NH3)2］+(无色)+Cl-+2 H2O AgCl既不溶于强酸,也不溶于强碱,却易溶于氨水,这是因为Ag+和NH3可以形成可溶性的[Ag(NH3)2]+配离子,它比AgCl更稳定，一个带正电荷的离子为什么会与一个中性的分子结合？怎样的结合使得它的稳定性如此高？今天我们就来学习配合物的价键理论。

（二）新课教学(PPt演示)

1、L．Pauling等人在二十世纪30年代初首先用杂化轨道理论来处理配合物的形成、配合物的几何构型、配合物的磁性等问题，建立了配合物的价键理论，在配合物的化学键理论的领域内占统治地位达二十多年之久。

2、价键理论的基本内容： ［1］中心离子或原子有空的价层轨道，配体有可提供孤对电子的配位原子。配合物的中心体M与配体L之间的结合，一般是靠配体单方面提供孤对电子对与M共用，形成配键M ←∶L，这种键的本质是共价性质的，称为σ配键。

举例讲解：在［Ag(NH3)2+配离子中，中心离子Ag+的价电子构型为4d(10)5S(0)5p(0),它有空

+的5S(0)、5p(0)轨道,配体NH3分子中的N原子上有一对孤电子对。［Ag(NH3)2］配离子中Ag+与配体NH3之间的结合，是靠NH3单方面提供孤对电子对与Ag+共用，形成2个配键Ag←∶NH3。

N原子的孤对电子进入5S(0)5p(0) 轨道，而5S(0)5p(0) 轨道不仅空间伸展方向不同，而且存在能级差，怎么会形成2个等同的σ配键呢？这就是价键理论的第二个要点所要说明的问题！

［2］在形成配合物（或配离子）时，中心体所提供的空轨道(sp, dsp或spd)必须首先进行杂化，形成能量相同的与配位原子数目相等的新的杂化轨道。

举例讲解：在配体(NH3)的作用下，中心离子首先提供一个空的5S(0) 轨道和一个空的5p(0) 轨道进行杂化，杂化后的2个SP杂化轨道再与2个(NH3)分子中上含孤对电子的轨道重叠形成配位键，由于Ag+的2个SP杂化轨道的空间排布为直线型的，所以［Ag(NH3)2］+配离子的空间构型也是直线型的。 Ppt展示举例：

1、用价键理论所解释的［Ni(Cl)42-的形成和空间构型

2、用价键理论所解释的［Ni(CN)4］2-的形成和空间构型

讨论：在以上两个配离子中，相同的是中心离子，配体不同，我们看到中心离子提供了不同类型的轨道，杂化方式也不同，这又如何解释呢？这就是价键理论第三个要说明的问题。

［3］价键理论认为中心离子利用那些空轨道杂化，主要和中心离子的电子层结构有关，又和配位体中的配位原子有关。当中心原子相同时，就取决与配体的电负性。 a、如配位体的电负性较小，如C(x=2.55)N(x=3.04)较易给出电子，对中心离子影响较大，使电子层结构发生变化，(n-1)d轨道中的成单电子被强行配对，，可以腾出内层能量较低的轨道来接受配体的孤电子对。杂化形式为(n  1)d、ns、np杂化，称为内轨型杂化。这种杂化方式形成的配合物称为内轨型配合物(inner complexes)。 b、如配位体的电负性较大，如F(x=3.98)Cl(x=3.16)O(x=3.44),不易给出电子，对中心原子影响较，使中心离子的电子层结构不发生变化，仅用外层空轨道(nS) (nP) (nd)进行杂化。杂化形式为ns、np、nd杂化，称为外轨型杂化。这种杂化方式形成的配合物称为外轨型配合物(outer complexes)。 Ppt展示练习：试用价键理论解释

1、[Fe(CN)6]4-的形成和空间构型

2、[Fe(H2O)6]2+的形成和空间构型

（三）本节课小结

我们来总结一下：配合物的价键理论的核心是，形成配位键的必要条件是：中心体M必须有空的价轨道，而配体L至少含有一对孤对电子对。在配体的作用下，中心离子首先拿出一定数目的价层轨道进行杂化，杂化后的轨道再与配体中配位原子含孤对电子的价层轨道重叠形成配合物。价键理论比较简单明了，易于理解和接受，而且很好地解释了配离子的空间几何构型。我们知道物质的结构决定物质的性质，那么价键理论对配合物的性质（如配合物的稳定性和某些配离子的磁性）又是怎么解释的呢，我们将留待下次课学习。

（四）思考题：

请同学们课下查阅有关资料，分析思考内轨型配合物(inner orbital complexes)和外轨型配合物(outer orbital complexes)在键能、稳定性、磁性、等方面的性质会有何不同？并书写一篇小论文上交。

2007-11-30

推荐第7篇：中级无机化学

无机化学研究最新进展

陈 荣 梁文平

(国家自然科学基金委员会化学科学部，北京 100085)近几年我国无机化学在国家自然科学基金及其它基础项目的支持下，基础研究取得突出进展，成果累累，一批中青年专家的工作脱颖而出。有的专家在科研成果转化、产业化方面作出了突出成绩；有的专家在国际高水平的专业杂志Science, Accounts of Chemical Reserch , Angew.Chem.Int.ed., J.Am.Chem.Soc.上发表了一批有影响的科学论文。以化学著名期刊Angew.Chem.Int.Ed.和J.Am.Chem.Soc.为例，据不完全统计，近10年来，大陆学者在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文44篇，其中无机化学领域的专家发表18篇，占41%。特别是近两年，大陆学者在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文30篇，无机化学领域的专家发表16篇，占53%，增长迅速；近10年大陆学者在J.Am.Chem.Soc.上发表论文53篇，无机化学学者发表11篇，占20%；有机化学领域的专家，在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文8篇；在J.Am.Chem.Soc.上发表论文14篇，也表现出良好的发展势头。我们相信在国家自然科学基金的资助下，化学学科能够继续取得基础研究的突破，开创新领域，开展国际领先的独创性研究工作。无机化学的在以下几个方面取得了令人瞩目的成绩：

1.中国科技大学钱逸泰、谢毅研究小组在水热合成工作基础上,在有机体系中设计和实现了新的无机化学反应,在相对低的温度制备了一系列非氧化物纳米材料。溶剂热合成原理与水热合成类似，以有机溶剂代替水，在密封体系中实现化学反应。他们在苯中280℃下将GaCl3和Li3N反应制得纳米GaN的工作发表在Science上，审稿人评价为“文章报道了两个激动人心的研究成果：在非常低的温度下苯热制备了结晶GaN；观察到以前只在超高压下才出现的亚稳的立方岩盐相。„„”文章已被Science 等刊物引用60次。在甲苯中溶剂热共还原制成InAs，文章发表在J.Am.Chem.Soc.上；在KBH4存在下，在毒性低的单质As和InCl3反应制得纳米InAs，文章发表在Chem.Mater.上；在700℃下将CCl4和金属Na发生类似Wurtz反应制成金刚石，该工作在Science上发表不久就被美国《化学与工程新闻》评价为“稻草变黄金”；用溶剂热合成了一维CdE(E=S,Se,Te)，文章发表在Chem.Mater.上；用金属Na还原CCl4和SiCl4在400℃下制得一维SiC纳米棒的工作发表在Appl.Phys.Lett.上，被审稿人认为这是一种“新颖的和非常有趣的合成方法，„„将促进该领域更深入的工作”；多元金属硫族化合物纳米材料的溶剂热合成：如AgMS2 和CuMS2(M=Ga,In)的文章分别发表在Chem.Commum.和Inorg.Chem.；成功地将部分硫族化合物纳米材料的溶剂制备降至室温，其中一维硒化物的工作发表在J.Am.Chem.Soc.和Adv.Mater.上；不定比化合物的制备和亚稳物相的鉴定：如Co9S8等不定比化合物的溶剂热合成发表在Inorg.Chem.上，岩盐型GaN亚稳相的高分辨率电镜鉴定工作发表在Appl.Phys.Lett.上。

2.吉林大学冯守华、徐如人研究组应用水热合成技术，从简单的反应原料出发成功地合成出具有螺旋结构的无机椨谢擅赘春喜牧希?/FONT>M(4,4'-bipy)2(VO2)2(HPO4)4 (M=Co; Ni)。在这两个化合物中，PO4四面体和VO4N三角双锥通过共用氧原子交替排列形成新颖的V/P/O无机螺旋链。结构中左旋和右旋的V/P/O螺旋链共存。这些左旋和右旋的螺旋链严格交替，并被M(4,4'-bipy)2结构单元连接，形成开放的三维结构。无机螺旋链的形成，归因于M(4,4'-bipy)2结构单元上的两个联吡啶刚性分子分别与两个相邻螺旋链上的钒原子配位产生的拉力。研究结果发表在Angew.Chem.Int.Ed.2000, Vol.39, No.13, 2325-2327。

鉴于在国际上无机水热合成前沿领域的系统和创新性研究工作，吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室冯守华教授和徐如人院士2001年应邀为美国化学会《化学研究评述》（Accounts of Chemical Reserch）撰写综述论文。综述题目为“New Materials in Hydrothermal Synthesis” （Acc.Chem.Res.，34(3)，239?/FONT>247，2001）。该文从以下七个方面系统地总结了新材料水热合成化学方面的研究成果：微孔晶体；离子导体；复合氧化物和复合氟化物；低维磷酸铝；无机/有机杂化材料；特殊聚集态材料；材料，生命，环境与社会问题。

3.南京大学熊仁根、游效曾等在光学活性类沸石的组装及其手性拆分功能研究方面设计和合成具有手性与催化功能的无机椨谢踊亩辔峁梗歉男粤斯庋Щ钚缘奶烊挥谢┪?/FONT>(奎宁)，以它作为配体同金属离子自组装构成了一个能进行光学拆分（或选择性的包合S-构型）消旋2-丁醇和3-甲基-2-丁醇，拆分率达98%以上的三维多孔类沸石。在成功设计这个类沸石时，我们主要考虑了以下一些因素：负一价阴离子的配体（排除了外部阴离子占据空洞的可能性）；配体具有大量的有机部分增强了疏水性；同时也有亲水基团, N、OH等基团共存于一个配体中, 这样配体具有两性；多个手性中心（4个）。这是目前第一个能拆分的具有光学活性的类沸石，该工作被认为是非常重要和有意义的工作，发表在Angew.Chem.Int.Ed.,(2001,40,4422-4425)上，并被选为Hot Paper。

4.中国科学院福建物质结构研究所洪茂椿、吴新涛等在纳米材料和无机聚合物方面的工作有30篇论文发表在国际高水平的刊物如Angew.Chem.Int.Ed.，J.Am.Chem.Soc.，Chem.Eur.J.，Chem.Comm.，Inorg.Chem.上，引起了国内外同行的广泛重视。

他们在纳米金属分子笼（nanometer-sized metallomolecular cage）的合成，结构和性能研究方面考虑有机桥联配体与金属离子的协同作用和结构调控，设计合成了一种含有机硫和氮的三齿桥联配体tpst, 其中的吡啶环与中心隔离体通过柔性的硫醚联结.通过tpst配体与两价的镍、鈀或铂离子自组装反应，我们成功地构筑了具有Oh对称的立方体金属-有机笼子[Ni6(tpst)8Cl12]，其笼内体积超过1000?3，可以同时容纳多种离子和溶剂分子。 该笼子在100° C下稳定并有12个较大的可变的窗口，可以让小分子进出笼子。这是目前已测定单晶结构的容量最大的一个金属-有机笼子（ J.Am.Chem.Soc.2000, 122，4819-4820）。

进行了具有大孔洞的新型金属¾ 有机类分子筛(New type of metal-organic macroporous zeotype) 的合成，结构和性能的研究。这一方面的研究工作主要集中在合成合适的有机配体设计合成孔洞大小和形状适宜的复合聚合物。他们最近把tpst 配体和一价的金属离子进行逐步组装，制成了一种具有纳米级管的一维聚合物[Ag7(tpst)4(ClO4)2(NO3)5]n ， 管中可以同时容纳离子和小分子。 这是目前唯一的一种具有金属-有机的纳米管的一维聚合物。

他们还成功地构筑了一个新型的具有纳米级孔洞的类分子筛[{Zn4(OH)2(bdc)3}· 4(dmso)2H2O]n , 其中孔洞的大小近一纳米。骨架的金属可以是具有催化活性的金属团簇。把多齿羧酸大配体与稀土金属和过渡金属离子反应，制成了多种含稀土金属和过渡金属且具有大孔洞的一维、二维和三维聚合物, [Gd2Ag2(pydc)4(H2O)4]n [{Gd2Cu3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd4Cu2(pydc)8 (H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd2Zn3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd4Zn2(pydc)8

金属纳米线和金属-有机纳米板的合成和结构研究。设计合成了一些金属纳米线、金属-非金属纳米线和金属有机纳米板，应用结构化学研究手段，研究它们的自组装规律、空间结构、电子结构及其物理化学性能，探索空间结构与性质和性能的关系规律。

5．北京大学高松研究小组在磁分子材料的研究方面取得了突出成果。 外磁场依赖的特殊的磁弛豫现象。 在水溶液中以1:1:1的摩尔比缓慢扩散K3[M(CN)6] (M = FeIII,CoIII), bpym (2,2’-bipyrimidine) 和Nd(NO3)3, 合成了第一例氰根桥联的4f-3d二维配位高分子[NdM(bpym)(H2O)4(CN)6]× 3H2O, 24个原子形成的大六边形环, 分别以顶点和边相连, 构筑成独特的二维拓扑结构。通过对结构相同的两个化合物的磁性比较研究，确定了NdIII-FeIII间存在弱的铁磁相互作用。尽管在2K以上未观察到长程磁有序，零外场下变温交流磁化率也表现出通常的顺磁行为，但是，在外磁场(2kOe)存在时交流磁化率表现出慢的磁弛豫现象, 与超顺磁体和自旋玻璃有类似之处。用该体系几何上的自旋阻挫给予了初步解释(Angew.Chem.-Int.Ed., 40(2), 434-437, 2001)。

金属簇合物为结构单元的超分子组装。 以混合稀土盐Dy(ClO4)3和天冬氨酸的水溶液, 调节溶液的pH到大约6.5, 合成得到了一个三维开放骨架结构的配位高分子, 其孔径达11.78A。 用天冬氨酸这个二元羧酸替代一元氨基羧酸的结果是, 在生理pH条件下形成的氨基酸稀土配合物从分立的四核立方烷结构组装成三维的超立方烷(Angew.Chem.-Int.Edit., 39(20), 3644-6, 2000)。

氰根桥联的三维铁磁体。以以4d金属离子Ru(III) 稳定的的二氰根配合物[RuIII(acac)2(CN)2]-为“建筑块”与3d金属离子Mn(II)反应，合成了一个氰根桥联的类金刚石结构的三维配位高分子。磁性研究表明，Ru-Mn间呈铁磁性作用，并且在3.6 K 以下表现出长程铁磁有序。这是第一例含Ru(III)的分子铁磁体。

缓慢扩散Cu(en)(H2O)2SO4的水溶液到K3[Cr(CN)6]的水-乙醇溶液，得到一个氰根桥联的结构新颖的三维配位高分子[Cu(EtOH)2][Cu(en)]2[Cr(CN)6]2，磁性研究表明，Cr-Cu间呈铁磁相互作用，并且在57 K以下表现出长程铁磁有序。这是第一个结构和磁性表征的Cr-Cu三维分子磁体(Angew.Chem.-Int.Edit., 40(16), 3031-3, 2001; J.Am.Chem.Soc., 123, 11809-10, 2001)。 6．清华大学李亚栋研究组在新型一维纳米结构的制备、组装方面取得了突出的进展。 李亚栋课题组首次发现了由具有准层状结构特性的金属铋形成的一种新型的单晶多壁金属纳米管，有关研究成果在美国化学会志上(J.Am.Chem.Soc.123(40), 9904~9905, 2001)报道。这是国际上首例由金属形成的单晶纳米管，铋纳米管的发现为无机纳米管的形成机理和应用研究提供了新的对象和课题。 他们还设计利用人工合成的有机无机层状结构作为前驱体合成出金属钨单晶纳米线和高质量的WS2纳米管，并借助小角X射线衍射和高分辨电镜微结构分析，详细研究了由层状前驱体到纳米管的层状卷曲机制，为一维纳米线和纳米管的合成提供了新的方法和思路。这方面的工作发表在德国应用化学(Angew.Chem.Int.Ed.41(2), 333~335, 2002)和美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.124(7), 1411~1416, 2002)上。

一维氧化物纳米线、带及管由于其广泛的应用情景而倍受重视。李亚栋等通过液相反应途径，在较温和的条件下成功地合成了高质量的a 和b 二氧化锰纳米线和纳米棒，同时实现了对产物成相的调控。此外，他们还合成出了单晶MoO3纳米带和钛酸盐纳米管。这方面的工作部分已发表在美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.124(12), 2880~2881, 2002)等杂志上。

无机化学在最近几年里所取得的突出进展主要表现在固体材料化学、配位化学方面，在某种程度上与国际保持同步发展。从传统的无机化学角度来看，生物无机化学和放射化学的研究则相对滞后。在国家自然科学基金委员会政策局、化学部和中国科学院化学部的共同支持下，2002年3月5-7日在深圳举行了生物无机化学发展战略研讨会。会议分析了国内外生物无机化学发展过程和在目前生命科学和化学科学交叉发展相互促进的强大动力和趋势。我国生物无机化学是在20世纪80年代开始发生发展的，当时落后于国际约10年。在国家自然科学基金委员会十几年连续支持下，在全体从事生物无机化学研究者的努力下，生物无机化学的研究10年内跃升了三个台阶，研究对象从生物小分子配体上升到生物大分子；从研究分离出的生物大分子到研究生物体系；近年来又开始了对细胞层次的无机化学研究，研究水平逐年提高。我国在金属配合物与生物大分子的相互作用、金属蛋白结构与功能、金属离子生物效应的化学基础，以及无机药物化学、生物矿化方面都有了相对固定的研究方向，研究队伍日益年轻化。但我国生物无机化学的总体水平与国际水平还有一定差距，究其原因是研究经费投入不足，研究周期较长，但最突出的问题是缺乏杰出的青年研究人才。放射化学的研究也表现出以上特点，其中最重要的也是要扶持年青的研究人才脱颖而出。

New Research Progre in Inorganic Chemistry

Chen Rong, Liang Wenping

(Department of Chemical Sciences, National Natural Science Foundation of China, Beijing 100085)

超导材料是存在电阻为零的超导态的材料，当其处于超导态时，能够无损耗地传输电能。

超导体主要具有三个特性: 零电阻性

超导材料处于超导态时电阻为零,如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。

完全抗磁性 超导材料处于超导态时，只要外加磁场小于临界磁场，磁场不能透入超导体内，超导材料内部的磁场恒为零。超导悬浮，就是利用超导体的完全抗磁性。

约瑟夫森效应 当两超导体之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，而且频率与电压成正比。

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推荐第8篇：无机化学大学排名

无机化学

排学校名称

名

级 名 等排

学校名称

级

名

等

排

学校名称

等级

1

A+

A

南京大学

7 山东大学

13 郑州大学

A

2

A+

A

吉林大学

8 东北师范大学

3

A+

兰州大学

A

南开大学

9

15 武汉大学

A

14 清华大学

A

4 北京大学

A+

1A

0 复旦大学

16 同济大学

A

5

1A

厦门大学

A

A

中国科学技术大学

17 苏州大学

6

A

中山大学

2 浙江大学

1A

B+等(26个)：北京师范大学、黑龙江大学、福州大学、湖南大学、北京理工大学、四川大学、中南大学、北京化工大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、安徽大学、长春理工大学、西北大学、天津大学、华东理工大学、山西大学、上海交通大学、宁波大学、上海大学、山西师范大学、大连理工大学、辽宁师范大学、辽宁大学、暨南大学、陕西师范大学、河南大学

B等(25个)：广西师范大学、河南师范大学、青岛科技大学、西北师范大学、河北大学、华东师范大学、华南理工大学、新疆大学、南昌大学、武汉理工大学、汕头大学、河北师范大学、曲阜师范大学、哈尔滨师范大学、安庆师范学院、安徽师范大学、内蒙古大学、华中师范大学、贵州大学、湖北大学、中北大学、沈阳化工学院、云南师范大学、江苏大学、西南大学

推荐第9篇：无机化学学习心得

《普通化学》培训总结

本人作为化学专业的一名普通老师，有幸参加了高等学校教师网络在线培训课程，同济大学吴庆生教授主讲的《普通化学》生动形象，他渊博的知识、严谨的态度、丰富的经验以及独特的教学艺术，给我留下深刻的印象，使我受益良多。

本门课程的培训视频以在校的普通化学及其相关课程的授课老师为对象，主要介绍了普通化学的课程定位、课时安排、教学理念、难重点教学设计、主要的教学方法、示范教学、考核与评价、教学前沿等内容。通过主讲教师对其多年课程教学经验的分享，经过面对面交流，为我们指点迷津，提高了我们对本门课程教学能力。

我作为一名老师队伍当中的新人，需要从学生的学习思维模式和立场迅速切换到老师的授课思维状态，经过本门课程的学习，使我有了一定的感悟。我初步明白，作为一名老师，要竭尽所能的将知识传授给学生，但用何种教学方式才能更好地激发学生的学习热情与潜能，这是我目前以至于以后都要不断思考、总结的问题。经过此次的培训，给我提供了一些思路，我打算从以下几方面着手：

第一，丰富教学形式。以丰富多样的课堂教学模式，充分结合当代学生的性格特点，不拘泥于枯燥的理论教学，而要采用富有激情、生动形象、理论结合实际的教学方式，把理论化学与生活中的化学结合在一起，使学生能更好地运用到生活的方方面面，做到理论与实践完美结合。当然，除了课堂教学之外，还要适当增加实践教学，激发学生的学习热情。

第二，充分利用多媒体教学与板书教学相结合的方式。对一些无机化学当中抽象的内容，要采用动画的方式，具象地展现在学生面前，以便于他们更好地理解。

第三，教学要详略得当，对于重难点问题，要深入解析，以具体的教学案例深入分析问题，使学生更好地掌握所学内容和解决问题的方法，同时，要将所学内容完美结合，前后串起来，在学习新知识的同时，复习旧知识，而且便于更好地理解所学内容。

以上就是我本次学习的心得体会，我非常感谢吴教授的精彩授课，同时非常荣幸有这次机会可以跟吴教授面对面交流学习，使我我受益匪浅，希望以后还有更多的交流、学习和提升的机会。

推荐第10篇：无机化学实验

无机化学实验（第三版）实验习题答案

P区非金属元素（氮族、硅、硼）

1、设计三种区别硝酸钠和亚硝酸钠的方案。

方案一：测定相同浓度的硝酸钠和亚硝酸钠溶液的PH，呈中性的是硝酸钠，呈碱性的是亚硝酸钠。

方案二：取等量的少量亚硝酸钠和硝酸钠的溶液，使它们分别与酸性高锰酸钾溶液反应，使高锰酸钾由紫色褪为无色的是亚硝酸钠，不能使高锰酸钾褪色的是硝酸钠。

方案三：将硝酸钠和亚硝酸钠溶液均酸化，然后分别与碘水反应，能使碘水褪为无色的是硝酸钠，不能使碘水褪色的是亚硝酸钠。

2、用酸溶解磷酸银沉淀，在盐酸、硫酸、硝酸中选用哪一种最合适？为什么？ 答：应选用硝酸，因为硝酸银是可溶性的，而盐酸和硫酸与磷酸银反应后，又会生成氯化银沉淀和硫酸银沉淀，使得溶解现象不明显。

3、通过实验可以用几种方法将无标签的试剂磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠一一鉴别出来？

答：①可以分别测定其PH，呈强碱性的是磷酸钠，成弱碱性的是磷酸氢钠，成酸性的是磷酸二氢钠。

②加热三种固体，其中分解的是磷酸钠，分解后产生无色玻璃状固体的是磷酸氢钠。加热分解成硬而透明的玻璃状物质的是磷酸二氢钠。

4、为什么装有水玻璃的试剂瓶长期敞开瓶口后水玻璃会变浑浊？反应Na2CO3+SiO2＝Na2SiO3+CO2↑能否正向进行？说明理由。

答：水玻璃是硅酸盐，长期放置，硅酸盐可与空气中的二氧化碳反应生成原硅酸，而原硅酸的溶解度很小，所以水玻璃会变浑浊。即Na2SiO3+CO2+H2O＝

Na2CO3+H2SiO3↓。Na2CO3+SiO2＝Na2SiO3+CO2↑不能正向进行，因为碳酸的酸性比硅酸的酸性强。

5、现有一瓶白色粉末状固体，它可能是碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钠、溴化钠、磷酸钠中的任意一种。试设计鉴别方案。

答：取少量固体制成它的稀溶液，向溶液中加入氯化钡溶液，再加入盐酸，若有白色沉淀生成，加入盐酸后沉淀消失，则固体为碳酸钠；若有白色沉淀生成，加入盐酸后沉淀不消失，则固体为硫酸钠；若无明显现象则继续检验。再取少量稀溶液，加入少量氯化钙溶液，若有白色沉淀生成，则固体为磷酸钠；若无明显现象，则再取少量稀溶液，向溶液中加入硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，则固体为氯化钠，若有淡黄色沉淀生成，则固体为溴化钠，若无明显现象，则固体为硝酸钠。

6、硼酸为一元弱酸，其呈酸性是因为硼原子为缺电子原子，加合来自水分子的氢氧根而释出氢离子，加入多羟基化合物，可使硼酸的酸性大为增强。

7、为什么一般情况下不用硝酸作为酸性反应介质？硝酸与金属反应和稀硫酸或稀盐酸与金属反应有何不同？

答：硝酸有强氧化性，所以一般不用硝酸作为酸性反应介质。硝酸与金属反应是氮元素被还原，而稀硫酸或稀盐酸与金属反应是氢元素被还原。

常见非金属阴离子的分别与鉴定

1、取下列盐中之两种混合，加水溶解时有沉淀生成。将沉淀分成两分，一分溶于盐酸，另一份溶于硝酸溶液。试指出下列哪两种盐混合时可能有此现象？BaCl2、AgNO

3、Na2SO

4、(NH4)2CO

3、KCl

答：BaCl2和(NH4)2CO3混合时可能有此现象。

Ba2+＋CO32-＝BaCO3↓BaCO3＋2H+＝Ba2+＋H2O＋CO2↑

2．一个能溶于水的混合物，已检出含Ag+和Ba2+。下列阴离子中哪几个可不必鉴定？SO32-、Cl-、NO3-、SO42-、CO32-、I-

答：SO32-、Cl-、SO42-、CO32-、I-不必鉴定。因为它们与Ag+或Ba2+均可生成沉淀，不溶于水。SO32-＋Ba2+＝BaSO3↓ Cl-＋Ag+＝AgCl↓ SO42-＋Ba2+＝BaSO4↓ CO32-＋Ba2+＝BaCO3↓ I-＋Ag+＝AgI↓

3、某阴离子未知液经初步实验结果如下：

⑴试液呈酸性时无气体产生；

⑵酸性溶液中加BaCL2溶液无沉淀产生；

⑶加入席硝酸溶液和AgNO3溶液产生沉淀；

⑷酸性溶液中加入KMnO4，紫色褪去，加I2—淀粉溶液，蓝色不褪去； ⑸与KI无反应。

由以上初步实验结果，推测哪些阴离子可能存在。说明理由，拟出进一步验证的步骤简表。

答：可能存在I-。

验证：取未知液少量，向其中加入淀粉溶液，然后滴入几滴氯水，若溶液变蓝，则证明存在I-。

4、加稀H2SO4或稀HCl溶液于固体式样中，如观察到有气泡产生，则该固体式样中可能存在哪些阴离子？

答：可能存在CO32-、SO32-、S2O32-、S2-、NO2-等离子。

5、有一阴离子未知溶液，用稀硝酸调节其酸性后，加入硝酸试剂，发现并无沉淀生成，则可确定哪几种阴离子不存在？

答：Cl-、SO42-、Br-、I-、SO32-、S2O32-不存在。

6、在酸性溶液中能使I2—淀粉溶液褪色的阴离子是哪些？

答：SO32-、S2O32-、S2-等。

主族金属

1、实验中如何配制氯化亚锡溶液？

答：称取22.6克氯化亚锡（含结晶水）固体，用160mL浓盐酸溶解，然后加入蒸馏水稀释至1L，再加入数粒纯锡以防氧化。若制备其它浓度的溶液，方法也如上。

1、预测二氧化碳和浓盐酸反应的产物是什么？写出其反应方程式。

答：二氧化碳和浓盐酸反应生成PbCl

2、Cl2和水。

反应方程式为PbO2＋4HCl＝PbCl2＋Cl2↑＋2H2O

3、今有未贴标签无色透明的氯化亚锡，四氯化锡溶液各一瓶，试设法鉴别。答：各取少量SnCl2和SnCl4的溶液分别置于两支试管中，然后分别注入少量饱和硫化氢水溶液，生成棕色沉淀的是SnCl2溶液，生成黄色沉淀的是SnCl4溶液。

4、若实验室中发生镁燃烧的事故，可否用水或二氧化碳灭火器扑灭？应用何种方法灭火？

答：不能用水或二氧化碳灭火器扑灭。因为镁与热水和二氧化碳都反应。 Mg＋CO2＝MgO＋CO Mg＋2H2O＝Mg(OH)2＋H2↑可用泡沫灭火器来灭火。

常见阳离子的分离与鉴定

（一）

1.选用一种试剂区别下列四种溶液：KCl Cd(NO3)2 AgNO3 ZnSO

4答：用硫化氢试剂。硫化氢与KCl不反应，与Cd(NO3)2反应生成CdS黄色沉淀，与AgNO3反应生成Ag2S黑色沉淀，与ZnSO4反应生成ZnS白色沉淀。

反应方程式：Cd2+＋H2S＝CdS↓＋2H+ 2Ag+＋H2S＝Ag2S↓＋2H+ Zn2+＋H2S＝ZnS↓＋2H+

2.选用一种试剂区别下列四种离子：Cu2+ Zn2+ Hg2+ Cd2+

答：用H2S试剂。CuS沉淀为黑色，ZnS沉淀为白色,Hg沉淀为红色，CdS沉淀为黄色。

3.用一种试剂分离下列各组离子。

⑴Zn2+和Cd2+

答：用NaOH溶液。①加过量NaOH溶液，②过滤或离心分离

Zn2+＋4OH-＝[Zn(OH)4]2- Cd2+＋2OH-＝Cd(OH)2↓

⑵ Zn2+和Al3+

答：用氨水。在溶液中加入过量氨水至沉淀完全，然后离心分离，Al3+生成Al(OH)3沉淀被分离出来，而Zn2+则生成[Zn(NH3)4]2+配离子留在溶液中。 Zn2+＋4NH3•H2O＝[Zn(NH3)4]2+＋4H2O Al3+＋3NH3•H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+ ⑶Cu2+和Hg2+

答：用(NH4)2S溶液，加(NH4)2S溶液至过量，然后离心分离，Cu2+生成 CuS沉淀被分离出来，而Hg2+则生成[HgS2]2-配离子留在溶液中。

Cu2+＋(NH4)2S＝CuS↓＋2NH4+ Hg2+＋2(NH4)2S＝[HgS2]2-＋4NH4+

⑷Zn2+和Cu2+

答：用硫化氢溶液。加硫化氢至沉淀完全。然后离心分离。Zn2+与H2S溶液不反应，而Cu2+与H2S溶液反应生成CuS沉淀。

⑸Zn2+和Sb3+

答：可用氨水或硫化氢溶液。首先加试剂至沉淀完全，然后离心分离。 ① Sb3+＋3NH3•H2O＝Sb(OH)3↓(白) ＋3NH4+

Zn2+＋4NH3•H2O＝[Zn(NH3)4]2-＋4H2O

② 2Sb3+＋3H2S＝Sb2S3↓(橙红) ＋6H+

Zn2+与H2S不反应。

4．如何把BaSO4转化为BaCO3?与Ag2CrO4转化为AgCl相比，哪种转化更容易？ 答：把固体BaSO4与浓Na2CO3溶液共同煮沸，则可使BaSO4转化为BaCO3。 BaSO4＋Na2CO3＝BaCO3↓＋Na2SO4把Ag2CrO4转化为AgCl更容易些。

第一过渡系元素

（二）（铁、钴、镍）

1．制取Co(OH)

3、Ni(OH)3时，为什么要以Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)为原料在碱性溶液中进行氧化，而不用Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)直接制取？

答：因为钴和镍的+Ⅲ价氧化态在一般简单化合物中是不稳定的，会生成其它氧化态，所以由Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)直接制得的Ni(OH)3和Co(OH)3也不纯净，存在其它氧化态。

2．今有一瓶含有Fe3+、Cr3+和Ni2+离子的混合液，如何将它们分离出来，请设计分离示意图。

3.有一浅绿色晶体A，可溶于水得到溶液B-于B中加入不含氧气的6mol/LNaOH溶液，有白色沉淀C和气体D生成。C在空气中渐渐变成棕色，气体D使红色石蕊试纸变蓝。若将溶液B加以酸化再滴加一紫红色溶液E，则得到浅黄色溶液F，于F中加入黄血盐溶液，立即产生深蓝色的沉淀G。若溶液B中加入BaCl2溶液，

有白色沉淀H析出，此沉淀不溶于强酸，问A、B、C、D、E、F、G、H是什么物质，写出分子式和有关的反应式。

解：根据题意，A为(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O B为(NH4)2Fe(SO4)

2C为Fe(OH)2 D为NH3 E为KMnO4 F为Fe2(SO4)2

G为Fe4[Fe(CN)6]3 H为BaSO

4化学反应方程式：(NH4)2Fe(SO4)2＋4NaOH＝2NH3↑＋Fe(OH)2↓＋2Na2SO4＋4H2O

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)

310FeSO4＋2KMnO4＋8H2SO4＝5Fe2(SO4)3＋2MnSO4＋K2SO4＋8H2O

4Fe3+＋3[Fe(CN)6]4-＝Fe4[Fe(CN)6]3↓(深蓝色)

Ba2+＋SO42-＝BaSO4↓

常见阳离子的分离与鉴定

（二）

1．每次洗涤沉淀所用洗涤剂都有所不同，例如洗涤AgCl、PbCl2沉淀用HCl溶液（2mol/L）,洗涤PbS、HgS、CuS沉淀用NH4Cl溶液（饱和），洗涤HgS用蒸馏水，为什么？

答：这是由沉淀和洗涤剂和性质决定的。沉淀必须在所选洗涤剂中难溶，而且洗涤剂要容易将杂质离子洗掉，且不能带来新的杂质离子。所以不同的沉淀在洗涤时要选用不同的洗涤剂。

一种钴（Ⅲ）配合物的制备

1．要使本实验制备的产品的产率高，你认为哪些步骤是比较关键的？为什么？ 答：① 控制好量的关系，这样才能使反应进行充分；

② 加入2.0g氯化钴粉末时要分数次加入，边加边摇动，这样使CoCl2反应完全，不至于有剩余；

① 当固体完全溶解，溶液中停止起泡时再加入浓盐酸，这是反应进行完全的标志；

② 加热时温度不能超过85℃，因为温度直接影响配合物的稳定性。

2．试总结制备Co(Ⅲ)配合物的化学原理及制备的几个步骤。

答：原理：由Co(Ⅱ)和配体进行快速反应首先生成Co(Ⅱ)的配合物，然后用氧化剂将Co(Ⅱ)配合物氧化成相应的Co(Ⅲ)配合物。

制备步骤：

① 称量药品，使药品的量有利于反应的充分进行，配制溶液；

② 向溶液中加入Co(Ⅱ),使Co(Ⅱ)充分溶解；

③ 向混合液中加入氧化剂，边加边摇动，使反应充分进行；

④ 加入其它有利于反应进行的试剂或进行有利配合物形成的操作（如加热、调PH等）。

思考题：

1、将氯化钴加入到氯化铵和浓氨水的混合溶液中，可发生什么反应？产物是什么？

解：取代反应，最终产物是[Co(NH3)6]2+。

2、实验中加H2O2的作用是什么？可用哪些物质代替？有什么不好？

解：氧化作用。可用空气中 的氧气代替，反应速度慢。

4[Co(NH3)6]2++ O2+ 2 H2O → 4[Co(NH3)6]3++ 4OH -

3、实验中加浓盐酸的作用是什么？

解：提供较多的氯离子；中和过量的氨水。

4、制备过程中，在水浴上加热20分钟的目的是什么？能否加热至沸腾？

解：维持20min是提高反应速率，保证反应完全。[Co(NH3)6]2+是外轨型配

合物[Co(NH3)6]3+是内轨型配合物，要把外轨向内轨转型，导致速度比较慢，要持

续较长时间。不能加热至沸腾，因为温度不同，产物不同。

5、制备过程中为什么要加入7ml浓盐酸？

解：因为存在反应：Co(NH3)6]Cl3＝[Co(NH3)6]3++3Cl-

加入7ml的浓盐酸，使平衡向左移动，进而提高产率。

6、要使[Co(NH3)6]Cl3合成产率高，你认为哪些步骤是比较关键的？为什

么？

解：（1）煮沸20min，因为要反应完全

（2）整个过程温度的控制，因为温度不同，产物不同。

（3）最后加入的7mL浓盐酸，因为借助同离子效应使产品析出。

三草酸合铁酸钾

1、能否用HNO3代替H2O2作氧化剂，若行，写出用HNO3作氧化剂的主要反应

式。你认为用哪个作氧化剂较好？为什么？

答：能。

FeC2O4·2H2O + HNO3 + K2C2O4 + H2C2O4K3[Fe(C2O4)3]·3H2O+NO↑+KNO3 H2O2作氧化剂好，因为还原产物为H2O，不会引入杂质。

2、根据三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成过程，你认为该化合物应如何保存？ 答：保存于棕色瓶中，置于阴凉干燥处。

3、写出以上实验过程中的实验现象和方程式，并计算理论产量。

（一）实验现象

1、浅绿色，

2、棕色，

3、棕色沉淀，

4、无色，

5、翠绿色。

（二）方程式

1、2Fe2++H2O2+2H=2Fe+2H2O +3+

2、Fe3++3 NH3·H2O = Fe(OH)3 ↓ +NH+

43、KOH+H2C2O4=KH C2O4+ H2O

4、Fe(OH)3 +3 KH C2O4 = K3[Fe (C2O4)3]·3H2O

(三) 理论产量：～5克。

第11篇：无机化学心得

无 机 及 分 析 化 学 心 得

班级：

姓名：学号： 无机及分析化学心得

经过一个学期对《无机及分析化学》这门课程的学习，我的感触颇多。因为我是一名转专业的学生，所以在大二的时候才开始上这门课。从一开始的自我想象容易，到自我感觉良好，到有点小小的紧张，再到立志要开始认真的学习，到感觉状态有所好转，再到充满自信。这其中的纠结、艰辛和自豪，不是一两句话就可以描述清楚的。再加上因为我想要获得保研的资格，因此我对于将这门课学好是持着一种前所未有的坚定心情。下面我就将会将我这一学期所收获的一一讲来。

从一开始的自我想象容易，这其中的莫名的自信感来自于因为我在高中的时候是一名理科生，当时的化学成绩自我感觉还行吧，所以在开学的时候说实话根本就没把《无机及分析化学》这门课当做我所学的重点去认真的准备。到后来在开学的第四周的时候开始上无机化学的第一节课，那节课老师在无心之间问了一句：“同学们，现在这个班上有多少人在高中的时候是学的文科啊？”当时我们就只看见前后左右的人都举手了，还认识到只有我们极少数的人是大二的师兄师姐，所以在当时出于身为少数理科生的骄傲和一点点身为师姐的骄傲对这门课的自信又多了一层（虽然其中没有什么联系，但在当时我还真就这么想了，现在想想当时还真幼稚）。在上了

3、4节课的时候吧，紧张感开始出现了，在当时老师其实讲课是讲的很慢的，而我们差不多学到了胶体溶液那一节，当时在听胶团结构的时候，真的就只感觉眼前是一个个熟悉又陌生的字符在眼前飞舞，脑袋中是一片空白，感觉平时都听得懂得字怎么现在就不明白了呢？直到后来在课下复习的时候才渐渐的弄明白。比如：AgNO3溶液与过量的KI溶液反应制备AgI溶胶，其反应的方程式为：

AgNO3+KI=AgI+KNO3 又因为过量的KI溶液和固体AgI粒子在溶液中选择吸附了与自身组成相关的I-，因此胶粒带负电。而此时形成的AgI溶胶的胶团结构

-+x-+ 为: 【(AgI)m·nI·（n-x)K】·xK此时，（AgI)m为胶核，I-为电位离子，一部分K+为反离子，而且电位离子和反离子一起形成吸附层，吸附层与胶核一起组成胶粒。由于胶粒中反离子数比电位离子少，故胶粒所带电荷与电位离子符号相同，为负电荷。其余的反离子则分散在溶液中，形成扩散层，胶粒与扩散层的整体成为胶团，胶团内反离子和电位离子的电荷总数相等，故胶团是电中性的。而吸附层和扩散层的整体称为扩散双电层。

从那节课后我就开始认识到自己之前的想法是多么得错误，就算自己在高中的时候是一名理科生，相较于文科生多了一些比较基础的东西，但在学习知识上是容不得我们掉以轻心的。而且在经过了一年多没有对以前的知识进行复习的时间之后，根据德国心理学家艾宾浩斯发现的遗忘曲线，我对化学的基础知识早已就忘得差不多了，只剩下一些模模糊糊的印象。因此，在重新站在一条新的起跑线之后，我首先需要做的便是端正自己的学习态度，开始了预习、复习之旅。因为在课前的预习过程中对老师要讲的知识有了一个大体的框架结构，并将自己需要着重听的知识点标出，再经过课堂的认真听讲及课后对还比较模糊的知识点的复习，我对无极及分析化学这门课又重拾了自己的自信心，特别是在学到自己比较擅长的化学反应速率和化学平衡章节的时候，将之前因为自己的种种原因对无机及分析化学产生的恐惧感彻底祛除。

该章的要点和难点是：

1、反应速率方程，反应级数，基元反应。

2、从碰撞理论和过渡态理论理解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。

3、平衡常数表达式和标准平衡常数的计算。

4、非标准状态下自由能变化的计算（范特霍夫等温式），平衡常数和标准自由能变化的关系。

5、从热力学分析理解浓度、压力和温度对化学平衡移动的影响。在这里我就对其中的一个小小知识点做一点分析吧。如：满足能量要求的分子还必须处于有利的方位上才能发生有效碰撞。例如：反应2NO2(g)+F2(g)=2NO2F 反应机理为1）NO2(g)+F2(g)=NO2F+F(慢反应） 2）NO2+F=NO2F（快反应）

情况1：由于分子具有的动能小于活化分子的最低能量，所以为非反应碰撞。

情况2：由于分子具有足够大的动能（活化分子），而且碰撞的相对方向正确，所以为反应性碰撞。

情况3：虽然分子具有足够大的能量，但是由于碰撞的方位不对，不会发生反应。 由上面的推导我们可知：反应速率是由碰撞频率Z，分子有效碰撞分数f，以及方位因子p三个因素决定的v=Z*f*p。因此，满足能量要求的分子还必须处于有利的方位上才能发生有效碰撞。

经过一个学期对《无机及分析化学》的学习，我的收获颇多，不仅仅是知识上的，更为重要的是我知道了对待学习的态度从来都应该是严谨不能怠慢的。想学好化学就不要对它有任何的抵触和恐惧心理，要相信自己，只要方法得当功夫落到实处就能学好。并且它与其他理科有所不同，在记忆方面要下很大功夫，各种化学式、反应原理、性质都要牢牢地掌握，这是做题的基础，因此大家上课的时候一定要仔细记忆老师讲的重点对于记忆化学式、性质等有很大的帮助。并且我们要：1 、总结经验规律：掌握无机化学中规律性的东西对于更好地掌握、理解无机化学反应及其原理是很有帮助的，因此在平时学习过程中应重规律的总结。2 、善于归纳总结：在无机化学学习中，会发现无机反应式错综复杂，且种类繁多，想要全部记住，记准并非易事，但若在平时的学习中善于归纳总结，将所学的每一章节的内容归纳出其知识网络图，相信学好无机化学并非难事。3 、结合实际生活，培养学习兴趣：学好无机化学，重在要有兴趣，培养学习兴趣能够使我们更有效地进行学习。结合生活实际，解释生活中常用的一些问题，或通过所学知识去解决一些与无机化学有关的问题，均能使我们能更近一步掌握和灵活运用所学知识，并逐步建立起学习兴趣。当然，以上仅是对课堂学习的一点补充，我们应该在认真听取老师的讲义并作好课堂笔记的基础上灵活运用以上方法，才能学好无机化学这门课。

第12篇：无机化学论文

化学论文

化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。自有人类以来就开始了对化学的探索，因为有了人类就有了对化学的需求。它与我们的生活息息相关，在我们的日常生活中无处不在。我国著名滑雪前辈杨石先生说：“农、轻、重、吃、穿、用，样样都离不开化学。”没有化学创造的物质文明，就没有人类的现代生活。 人是社会的人，社会是人的社会，因此可以从人与化学的关系去探讨化学对社会发展的重要性。 化学作为一门庞大的知识体系，能用来解决人类面临的问题，满足社的需要，对人类社会做出贡献。它的成就已成为社会文明的标志，深刻的影响着人类社会的发展。社会的发展离不开人类的发展，人类的发展离不开人的生存，而人的生存离不开化学。社会的一切发展，生命是基础。一切生命的起源离不开化学变化，一切生命的延续同样离不开化学变化。恩格斯说：“生命的起源必然是通过化学的途径实现的。”没有化学的变化，就没有地球上的生命，也就更不会有人类。是化学创造了人类，创造了美丽的地球。

就化学对人类的日常生活的影响来说，化学在我们的日常生活中无处不在。首先，我们的衣、食、住、行无一不用到化学制品。 “民以食为天”，我们吃的粮食离不开化肥、农药这些化学制品。1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍，如果没有他发明的这个化学技术，那么世界上就有一半的人得不到温饱，那么世界上就多了一半的人的生命面临危机了。加工制造色香味俱佳的食品就更离不开各种食品添加剂，如甜味剂、防腐剂、香料、味精、色素等等，多是用化学合成方法或化学分离方法制成的。 如果没有合成纤维的化学技术，那世界上大多数人就要挨冻了，因为有限的天然纤维根本就不够用。我国1995年的化学纤维产量为330万吨，其中90%是合成纤维。 何况纯棉纯毛等天然纤维也是棉花、羊毛经化学处理制成的。再有就是合成橡胶，少了合成橡胶，世界上60亿人口又有多少亿人要穿草鞋过冬啊？合成染料更使世界多了一道多彩缤纷的亮丽风景线。所谓“丰衣足食”，是生命得以延续的保证。没有了化学，就没了保证。 再看我们住的房子，石灰、水泥、钢筋，窗户上的铝合金、玻璃、塑料等材料，哪件不是化学制品？离得了铝合金的木制的窗户，也离不开化学制品油漆；就算不用玻璃吧，像一些贫穷人家用的尼龙布甚或用的报纸，不是化学制品又是什么？还有我们的日常生活用品，如牙刷、牙膏、香皂、化妆品、清洁用品等等无一不跟化学沾边，都是化学制剂。 我们的健康长寿也与化学息息相关。体内某些化学元素平衡失调时，就会导致某些危害人类健康的疾病。1965年和1981年，我国在世界上首次合成了牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸。蛋白质和核糖的形成是无生命到有生命的转折点。自此我们人类对自身的了解有了新的突破，为我们人类对生命和健康的研究打下了基础。正是有了合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类才能控制传染病，才能缓解心脑血管病，使人类的寿命延长25年。人类的健康成长离不开各种营养品和药品。如果没有这些化学药品，世上不知有多少人要受病魔的折磨，不知有多少人会被病魔夺去生命。· 生命体中支撑着生命的是无数的有机化合物，重要的有糖类、蛋白质、氨基酸、肽键、酶、核酸等。 糖是自然界存在的一大类具有生物功能的有机化合物。它主要是由绿色植物通过光合作用形成的。它由C、H、O所组成，化学式为Cn（H2O）n，又叫碳水化合物。糖类包括单糖、多糖、淀粉、糖原、纤维素。生物界对能量的需要和利用均离不开糖类。糖类物质的主要生物功能就是通过生物氧化而提供能量，以满足生命活动的能量需要。生物界对太阳能的利用归根到底始于植物的光合作用和CO2的固定，与这两种现象密切相关的都是糖类的合成。光合作用是自然界将光能转化变为化学能的主要途径。糖类不仅是生物体的能量来源，而且在生物体内发挥其它作用，它对各类生物体的结构也起着支持和保护的作用，有时还起到解毒的作用等。总之，糖类是生命体维持生命所不可或缺的。· 蛋白质亦然。所有蛋白质都含C，N，O，H元素，大多含S或P，有的还含其它元素。蛋白质是氨基酸聚合物，水解时产生的单体叫氨基酸。蛋白质种类繁多，功能各异。它的广泛而多变的功能决定了它们在生理上的重要性。有的蛋白质起运输作用，有的起调节或防御作用。酶也是蛋白质，起催化作用，对生命体的新陈代谢起至关重要的作用。 核酸是由核苷酸组成。核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。DNA是生物遗传物质，它们都是控制遗传的关键，其中DNA的重组技术是遗传工程研究的主导技术。遗传工程的研究的发展将为人类解决面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等一系列重大问题开辟新途径，也具有极大的经济发展潜力。如果采用DN重组及细胞融合等技术改造苏氨酸、色氨酸、赖氨酸等氨基酸的生产菌，氨基酸的含量就能提高几十倍，生产成本就大大降低。这些氨基酸产品广泛用于营养食品、助鲜及饲料添加剂等生，从而部分代替了粮食产品。如果生物固氮的遗传工程能培养出自行供氮的作物，使一切植物如小麦、水稻、玉米等都像豆科植物一样能自行固定分子态氮并转化成能被植物吸收的状态，能直接利用空气中的氮，不仅可以提高作物产量，增加作物的蛋白质含量，还能大大节省化肥，降低生产成本，减轻环境污染。 总之，现代生活与化学是紧密相连不可分割的。不管是生命本身作为一个过程，还是生命得以维持所必须依赖的外在物质条件，都离不开化学。没有生命还有化学，没有了化学就绝对不会再有生命存在。化学是生命存在的支柱，也是社会存在和发展的支柱和动力。

日常生活以及材料、能 源、环境、生命科学等诸多问题，都体现了化学与 人类、社会发展的密切关系以及化学发展的最新 成果 。随着生活水平的提高，人们越来越追求健康、高品位的生 活，化学与生活的联系也日趋密切。只要你留心观察、用心思 考，就会发现生活中的化学知识到处可见。 化学是一门自然科 学，有着丰富的实验内容。化学本应是一门生动的、贴近生活 的、探求自然奥秘的一门学科。生活中充满着化学的踪影，化学 就在我们身边，用化学知识可以解决生活中的实际问题。化学可 以服务于社会，服务于其它学科，服务于人类自身。 21世纪的生活对化学的要求和利用会日益 加大，人们对衣、食、住、行等各个方面新的需求都 与化学紧密相连。基因疗法、转基因食品、干细胞 技术、生态环保型服装、智能材料、生物质洁净能 源、纳米生物技术等，人们要用化学方法不断创造 新的化学产品；创造新药品战胜癌症、艾滋病、SARS等病毒性疾病；战胜老年性痴呆、心脏病与 中风等影响健康长寿的顽疾。

在21世纪，生物化学领域对于生物结构的研 究已经从静态进入动态，从分子结构进入分子以 上甚至细胞层次的复杂结构研究，对生物功能分 子的结构、性质、功能三者关系的研究从单一分子 进入多分子体系以至细胞体系的研究。现代技术 已经能够分离和鉴定对制造特殊蛋白质有指令作 用的基因，然后把这些基因结合到生物体如酵母 菌中以制造人们所期望的蛋白质。例如对人类有 重要作用的胰岛素或人体生长素，科学家可以通 过化学的方法来改变基因以修饰其序列，生成更 好性质的蛋白质。二十一世纪有一个特别受到关 注的领域，即人体基因组的序列化问题，人体中所 有重要蛋白质都是在基因的指导下制造出来的， 基因组指在细胞核中的遗传性DNA 的全部物 质，它携带着成千上万单独的基因，每一个都包含 有数百个或更多的DNA单元，起着密码信的作 用；人体中有数以亿计的这种单元，要找出人体这 种基因序列并对每种基因中的化学序列进行测 定。进一步了解生命的化学本质和重要性以及对 健康的重要性是十分重要的。在二十一世纪医疗 卫生领域内可能最令人感兴趣的新领域之一是基 因疗法。人体有些疾病并不是由于某种微生物的 侵害而引起的，而是和我们自身的基因缺陷有关。总之，在21世纪，化学与国民经济各个部门、尖端科学技术各个领域以及人民生活各个方面都 有着密切联系。它是一门重要的基 础科学，它在 整个自然科学中的关系和地位，正如 [美]Pi— mentel GC在《化学中的机会——今天和明天》一 书中指出的“化学是一门中心科学，它与社会发展 各方面的需要都有密切关系。”化学与其他学科的 交叉将是21世纪科学发展的必然趋势，生命科 学、材料科学、环境化学、绿色化学、能源化学、药 物化学、计算化学、纳米化学等众多新兴的交叉领 域将大大地改变传统的化学科学的范畴与意义， 并已经改变且将更大程度上改变社会和个人的生 存、发展及生活方式。化学的作用是巨大的，化学是人们研究世界奥秘的途径之一。

第13篇：无机化学实验心得

转眼间，进入大学已经快一个学期了。而我们上化学实验课也有很长一段时间了，在化学实验课上，真的收获了很多，不仅仅是书本上学到的知识，也有很多事课外的，或者是对我们以后的生活有很大帮助的。

下面就说一说我自己的一些实验心得吧！

首先，做化学实验最重要的就是细心了，在这一点上，我们一定要足够地仔细，足够地认真，因为化学实验的要求是很严格的，稍微一不留神，这个实验就可能会失败的，你就得重新做了，而且就算实验做好了，万一你的数据又不小心抄错了，那你的实验不也就白做了吗？

其次，在做化学实验时，我们也要非常的小心，在化学中，有的药品有毒性，有的药品的腐蚀性又很强，所以在做化学实验时，要有高度的警惕性，而这一点有可以归结与上面的细心了，的确，你细心了，你就会完全的投入于实验中，就会好好的把握好做实验的步骤，此时你的失误也就会尽可能的少了，这样安全事故就可以达到最小甚至没有了。

当然，在做化学实验室，事先有预习是非常重要的，老师也有要求我们要这样做。而我个人也觉得这是非常有必要的，如果你有预习了，你就会对这个实验有一个初步的了解，知道了实验的一些具体步骤，要准备哪些药品和器材，实验过程中又要注意一些什么问题。当然，在预习中，我们也可能会发现一些问题，有一些不懂的地方，而这些我们都可以把它们标记下来，在老师讲解的时候认真搞懂，这样你不仅能对知识点有一个很好的了解，而且在做实验时也能够得心应手了。既然预习有这么多好处，我们又何乐人不为呢。

其实我认为，在做实验时，最重要的还是合作了，可以这么说实验的成功是离不开合作的。光靠一个人的力量，有时候是很难以完成实验任务的，而且还非常的要时间，况且，一个人的思维总是有限的。而在实验室，我们一般都是两个人来做实验，这样，如果任务多，我们可以每人分派一些任务，而且，我们都知道，大多数实验是要做几次的，所以我们不必担心自己没有机会做。在合作的情况下，我们还可以一人做实验，一人记数据或者帮忙配药或递药品。由此可见，在实验中，合作精神是有多么的重要。而这在我们以后的人生道路上也是非常重要的。所以，我们一定要发扬合作精神。

最后，我想说的是在我们做完实验，写完实验报告之后，不是这样就足够的，我们做实验不能只是为了完成任务，为了这门学科的学分。这是远远不够的，我觉得在我们做完实验之后，我们一定要有自己的想法，要好好去思考，我们要去想，为什么我们要做这个实验?这个实验在我们的生活中有什么的作用?都是在哪些地方才会有这个实验?除了在这里，，我们还会在那些方面会用到这个实验？当然这些知识我自己所想的问题，我们还可为发散思维尽量往更广的方面去发散思维。这样我们在做一个实验时候，学到的却不止这些。

好了，这就是我自己的一些实验心得了。

第14篇：《无机化学》电子教案

第 1 章 原子结构与元素周期系

[ 教学要求 ]

1 ．掌握近代理论在解决核外电子运动状态问题上的重要结论：电子云概念，四个量子数的意义， s、p、d 原子轨道和电子云分布的图象。

2 ．了解屏蔽效应和钻穿效应对多电子原子能级的影响，熟练掌握核外电子的排布。

3 ．从原子结构与元素周期系的关系，了解元素某些性质的周期性。

[ 教学重点 ]

1 ．量子力学对核外电子运动状态的描述。

2 ．基态原子电子组态的构造原理。

3 ．元素的位置、结构、性质之间的关系。

[ 教学难点 ]

1 ．核外电子的运动状态。

2 ．元素原子的价电子构型。

[ 教学时数 ] 8 学时

[ 教学内容 ]

1 ．核外电子运动的特殊性：核外电子运动的量子化特征（氢原子光谱和玻尔理论）。核外电子运动的波粒二象性（德布罗衣的预言，电子的衍射试验，测不准关系）。

2 ．核外电子运动状态的描述：波函数、电子云及其图象表示（径向与角度分布图）。波函数、原子轨道和电子云的区别与联系。四个量子数（主量子数 n ，角量子数 l ，磁量子数 m ，自旋量子数 ms ）。

3 ．核外电子排布和元素周期表；多电子原子的能级（屏蔽效应，钻穿效应，近似能级图，原子能级与原子序数关系图）。核外电子排布原理和电子排布（能量最低原理，保里原理，洪特规则）。原子结构与元素周期性的关系（元素性质呈周期性的原因，电子层结构和周期的划分，电子层结构和族的划分，电子层结构和元素的分区）。

4 ．元素某些性质的周期性，原子半径，电离势，电子亲和势，电负性。

1-1 道尔顿原子论

古代自然哲学家对物质之源的臆测：本原论（元素论）和微粒论（原子论）

古希腊哲学家德谟克利特（ Democritus, 约 460—370 B C ）：宇宙由虚空和原子构成，每一种物质由一种原子构成。

波意耳：第一次给出了化学元素的操作性定义 ---- 化学元素是用物理方法不能再分解的最基本的物质组分，化学相互作用是通过最小微粒进行的，一切元素都是由这样的最小微粒组成的。

1732 年，尤拉（ Leonhard Euler, 1707—1783 ）：自然界存在多少种原子，就存在多少种元素。

1785 年，法国化学家拉瓦锡（ Antoine L.Lavoisier 1743—1794 ）：提出了质量守衡定律：化学反应发生了物质组成的变化，但反应前后物质的总质量不变。

1797 年，里希特（ J.B.Richter 1762—1807 ）：发现了当量定律。

1799 年，法国化学家普鲁斯特（ Joseph L.Proust 1754—1826 ）：发现定比定律：来源不同的同一种物质中元素的组成是不变的。

1805 年，英国科学家道尔顿（ John Dalton 1766—1844 ）：把元素和原子两个概念真正联系在一起，创立了化学原子论：每一种化学元素有一种原子；同种原子质量相同，不同种原子质量不同；原子不可再分；一种不会转变为另一种原子；化学反应只是改变了原子的结合方式，使反应前的物质变成反应后的物质。 倍比定律：若两种元素化合得到不止一种化合物，这些化合物中的元素的质量比存在整数倍的比例关系。

瑞典化学家贝采里乌斯（ J.J.Berzelius 1779—1848 ）：确定了当时已知元素的原子量，发明了元素符号。

1-2 相对原子质量（原子量）

1-2-1 元素、原子序数和元素符号

化学中元素的概念经过两次重大发展，从古代元素概念到近代化学的元素概念。再到现代化学的包括同位素的元素概念，这些进展对化学这门重要基础科学确有革命性意义。

古代元素的本来意义是物质的基元单位，是世界万物的组成部分，如我国的五行学说；古希腊的四元素说，但这些仅仅是一种天才的猜测。正如恩格斯指出的那样―古代人的天才的自然哲学的直觉 ‖ 。不是近代的科学概念仅是人类深入物质层次的认识水平的暂时性界限。如四元素说认为物质本原是几种抽象的性质，由这些原始性质组合成元素，再由元素产生万物，这种把本来不存在的脱离物质的抽象性质当做第一性东西，是错误的，唯心的。以此为指导思想，自然会产生 ― 哲人石 ‖ 的思想。

十七世纪下半叶英国波义耳 (Boyle.R.1627—1691) 批判了上述元素的错误慨念，于 1661 年在其名著《怀疑派的化学家》一书中提出了新的元素慨念。 ― 元素是组成复杂物体和分解复杂物体时最后所得的那种最简单的物体 ‖ ，是用一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物 ‖― 化学的目的是认识物体的结构。而认识的方法是分析，即把物体分解为元素 ‖ 。波义耳第一次把物质的最终组成归结为化学元素。他的元素概念是实在的基元物质。波义耳确实为人们研究万物的组成指明了方向，因此，这是化学发展中的一个转折点，对此恩格斯给予了高度的评价，认为 ― 波义耳把化学确立为科学 ‖ 。但这个概念在很大程度上有主观因素。确认什么是元素往往有个人经验和当时化学方法的局限性问题。当时无法分解的东西不一定是元素。如波义耳本人就认为火是元素。发现氧的英国普列斯特里 (Priestley ． J ． 1733—1804) 和瑞典的舍勒 (K ． W ． Scheele ， 1742 一 l786) 都还相信 ― 燃素 ‖ 是元素。正是 ― 这种本来可以推翻全部燃素说观点，并使化学发生革命的元素在他们手中没能结出果实来。

十九世纪原子分子论建立后，人们认识到一切物质都是由原子通过不同的方式结合而构成的。在氧气、氧化镁、水、二氧化硫、碳酸钙等性质各不相同的物质中都合有相同的氧原子，于是元素的概念被定义为： ― 同种的原于叫元素 ‖ 。元素是在原子水平上表示物质组分的化学分类名称。

原子核组成的奥秘被揭开以后，人们通过科学实验发现：同种元素的原子核里所含的质子数目是一样的，但中子数却可以不同。如自然界中氧元素的原子有 99.759% 是由 8 个质子和 8 个中于组成的 168O) ，有 0.037 ％是由 8 个质子和 9 个中子组成的 ( 178O) ， 0.204% 是由 8 个质子和 10 个中子组成的 ( 188O) 。因为中于数不同，所以同一元素可以有原子质量不同的几种原子，但决定元素化学性质的主要因素不是原于质量而是核外电子数，核外电子数又决定于核内的质子数即核电荷数，所以质子数相同的一类原子，共化学性质基本是相同的。

根据现代化学的观念， 元素是原子核里质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称。

这样，人们就进一步了解了元素的本质，元素就是以核电荷为标准，对原子进行分类的，也就是说，原子的核电荷是决定元素内在联系的关键。

迄今为止，人们已经发现的化学元素有 109 种 ( 但第 108 号元素尚待最后认定 ) ，它们组成了目前已知的大约五百万种不同物质。宇宙万物都是由这些元素的原子构成的。

由同种元素组成的物质称单质，如氧气、铁、金刚石等。单质相当于同一元素表现为实物时的存在状态。

由不同种元素组成的物质称化合物，如氧化镁、硫酸、氢氧化钠、食盐、水等。

最后，必须注意的是，我们不要把元素、单质、原子三个概念彼此混淆。元素和单质是宏观的概念。单质是元素存在的一种形式 ( 自由态或称游离态 ) 。某些元素可以形成几种单质，譬如碳的同素异性体有金刚石、石墨两种；硫的同素异性体有正交硫、单斜硫、无定形硫和弹性硫等。元素只能存在于具体的物质 ( 单质或化合物 ) 中，脱离具体的物质，抽象的元素是不存在的。从这个角度看，元素和单质既有联系又有区别。

原子是微观的概念，而元素是一定种类的原子的总称。元素符号既表示一种元素也表示该元素的一个原子。在讨论物质的结构时，原子这个概念又有量的涵义。如氧原子可以论个数，也可以论质量。但元素没有这样的涵义，它指的是同一种类的原子。譬如：水是由氢氧两种元素组成的，水分子中含有两个氢原子和一个氧原子，而绝不能说成水分子中含有两个氢元素和一个氧元素。

1913 年英国科学家莫斯莱 (Moseley ， Henry ． 1887—1915) 从 X 射线 ( 或称伦琴射线 ) 的研究入手，发现以不同单质作为产生 X 射线的靶子，所产生的特征 X 射线的波长不同。他将各元素按所产生的特征 X 射线的波长排列后 ( 图 1—1) ，就发现排列次序与其在周期表中的次序是一致的。他把这个次序名为原子序数。莫斯莱总结的公式为：

即特征 x 射线波长 (λ) 的倒数的平方根与原子序数 (z) 呈直线关系 ( 图 1—2) 。式中 a、b 对同组谱线来说为常数。这就是莫斯莱定律。

原子序数不仅代表元素在周期系中的位置，而且还有一定的物理意义，它代表着原子的某种特征。卢瑟福在完成他的利用 α 质点散射测定核电荷的实验工作后，便结合莫斯莱的结果做出普遍的结论：原子核的电荷在数值上等于元素的原子序数。 1920 年英国科学家查德威克 (Chadwick ， James ． 1891 一 1974) 进一步做了不同元素的 α 质点散射实验。其实验结果见表 1—1 。证明了上述推论的正确，也可以说用实验证明了原子序数是原子的基本参数。

1-2-2 核素、同位素和同位素丰度

具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子称为核素。

例如原子核里有 6 个质子和 6 个中子的碳原子，它们的质量数是 12 ，称碳 —12 核素或写为

12C 核素。原于核里有 6 个质子和 7 个中子的碳原子质量数为 13 ，称 13C 核素。氧元素有三种核素： 16O、17O、18O 核素。

具有多种核素的元素称多核素元素。氧元素等都是多核素元素，天然存在的钠元素，只有质子数为 11 ，中于数为 12 的一种钠原子 2311Na ，即钠元素只有 23Na 一种核素，这样的元素称单一核素元素。

同位素的发现和核化学的发展是二十世纪的事，然而关于同位素的预言则在上一世纪就己提出。人们测量一些元素原子量后，发现测得越精确，就越证明各元素的原子量并不是氢原子量的整数倍。又如门捷列夫排周期表时，把碲 (127.61) 排在碘 (126.91) 前，还有氩 (39.95)

排在钾 (39.09) 前，钴 (58.93) 排在银 (58.69) 前，都说明同一元素的原子量并不是 ― 单一的 ‖ 数值，好象是许多数值的平均结果，不然无法说明门捷列夫的排法，正好符合性质的周期性变化。英国科学家克鲁克斯 (Crookes ， w ． 1832—1919) ，俄国科学家布特列洛夫（ 1828—1886 ）为解释上述矛盾先后提出过同一元素的原子可具有不同的原子量，而且可用化学分馏法将它们分开，实际上他已从自发的唯物主义立场提出了同位素的思想。但是在科学上自发的唯物主义思想并不能抵抗唯心主义的袭击。他们二入先后屈服于降神术。正如恩格斯指出的那样 ― 许许多多自然科学家已经给我们证明了，他们在他们自己那门科学的范围内是坚定的唯物主义者，但是在这以外绝不仅是唯心主义者，而且甚至是虔诚的正教徒 ‖ 。

以后随着天然放射性元素的发现一些元素的蜕变半衰期不同，而于 1910 年由英国科学家索迪 (SoddyJ Frederickl877—1956) 提出同位素的慨念。

质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素 。即多核素元素中的不同核素互称同位素。同种元素的不同核素，质子数相同，在周期表中占同一位置，这就是同位素的原意。

同位素有的是稳定的，称稳定同位素；有的具有放射性，称放射性同位素。目前已知的天然元素中约有 20 种 ( 氟、钠、铝、磷、金等 ) 仅有单一的稳定同位素，但都有放射性同位素。可以说，大多数天然元素都是由几种同位素组成的混合物。到 1976 年为止，已发现的 107 种元素中，稳定同位素约 300 多种，而放射性同位素达 1500 种以上，但多数是人工制备的。

目前已经发现氢有三种同位素，在自然界有两种稳定同位素： 11H( 氕 ) 和 21H( 氘 ) ，另有一种 31H ( 氚 ) 为人造氢的同位素。氯在自然界中有两种稳定同位索：3517C1 和 3717 C1。碳有三种同位索： 126C、136C 为稳定同位素， 146C 为放射性同位素。同一元素的各种同位素的原于核虽有差别，但是他们的核外电子数和化学性质基本相同。因此同一元素的各种同位素均匀地混合在一起存在于自然界的各种矿物资源中。在化工冶炼过程中，发生同样的化学反应最后均匀混合，共存于该元素所生成的各种物质中。我们所接触到的就是各种稳定同位素的混合物。

此外，人们也发现存在着质量相同而性质不同的原于，例如 3616S 和 3618Ar ，质量数都是 36 ，由于它们的质子数不同，分属于不同元素 —— 硫和氩。同样的,6529Cu 和6530 Zn ，质量数都是 65 ，由于它们的质子数不同，也分属于不同元素 —— 铜和锌。这种质量数相同，质子数不同，分属于不同元素的几种原子，互称同量素。同量素的存在，也说明了以核电荷 ( 质子数 ) 作为划分元素的标准是符合客观规律的，抓住了事物的本质。

1-2-3 原子的质量

同位素发现以后，人们认识到每种元素都有一定数目 ( 一种或一种以上 ) 的核素。 某核素一个原子的质量称为该核素的原子质量，简称原子质量。

1973 年国际计量局公布了原子质量的单位，规定一个 12 C 核素原子质量的 1 ／ 12 为 ― 统一的原子质量单位 ‖ ，用 ―u‖ 表示。 ( 有的资料中写为 ―amu‖ ， ―mu‖) 。因此， 12 C 的原子质量等于 12u 。

通过质谱仪可以测定各核素的原子质量及其在自然界的丰度，据此就可以计算出元素的平均原子质量。如汞的平均原子质量为 200.6u 。

根据相对原子质量的定义，某元素一个原子的平均质量 ( 即平均原子质量 ) 对 12 C 原子质量的 1 ／ 12 之比，即为该元素的相对原子质量：

可见，相对原子质量和平均原于质量是两个有区别的概念，同一元素的相对原子质量和平均原子质量的数值相同，但平均原子质量有单位 (u) ，相对原子质量则是一个没有单位的物理量。根据数学上 ― 比 ‖ 的道理，同量纲的量比只有比值而没有单位，它仅仅表示对某一基准的倍数。如汞元素的相对原于质量 A r(Hg) ＝ 200.6 表示汞元素平均原子质量是 12 C 核素原子质量 1 ／ 12 的 200.6 倍。相对原子质量与平均原子质量的关系和相对密度与密度的关系很相近。

必须指出，元素的 ― 相对原子质量 ‖ 和核素的 ― 原子质量 ‖ ，虽然都是以 12 C 为基准，但是它们是两个不同的概念。现将它们的区别比较如下：

1 ．相对原子质量是某元素一个原于的平均质量对 12C 核素一个原子的质量的 1 ／12 之比，而原子质量是某核素一个原子的质量，前者是讨论某元素天然存在的所有核素原子的平均质量，后者只讨论某元素一种核素原子的质量。

2 ．从数值看，一种元素只有一个原子量；除单一核素元素外，同种元素各核素原子质量不同。

3 ．相对原子质量没有单位，而原子质量有单位 ( 常用 u 表示 ) 。因比对单一核素元素来说，它的相对原子质量和原子质量数值相等但是前者无单位，后者有单位。如钠元素的相对原子质量等于 22.98977 ， 23 Na 核素的原子质量等于 22.98977u 。

4 ．某些元素的相对原于质量与核素的丰度有关；原于质量与核素的丰度无关。

最后指出：原子质量和质量数也是两个不同的概念，前者表示某核素原子的质量，后者表示某核素原子核中质子数与中于数之和，虽然质子和中子的质量接近于 1u ，但不等于 1 ，再加上静质量亏损的原因，除 12 C 核素的原子质量是整数，其数值恰好等于质量数之外，其余核素的原子质量都有小数，质量数则全是整数。 1-2-4 元素的相对原子质量 国际原子量与同位素丰度委员会给原子量下的最新定义 (1979 年 ) 是： 一种元素的相对原子质量是该元素 1 摩尔质量对核素 12 C 的 1 摩尔质量 1 ／ 12 的比值 。

由于 1mol 任何元素都含有相同的原子数，因此，相对原子质量也就是一种元素的一个原于的平均质量对 12 C 核素一个原子的质量的 1 ／ 12 之比。所谓一个原子的平均质量，是对一种元素含有多种天然同位素说的，平均质量可由这些同位素的原子质量和丰度来计算。

相对原子质量用符号 A r(E) 表示， A 代表原子质量，下标 r 表示相对， E 代表某元素。如氯元素的相对原子质量等于 35.453 ，可表示为 A r(Cl)=35.453 ，它表示 1mol 氯原子的质量是核素 12 C 的 1 摩尔质量 1 ／ 12 的 35.453 倍。亦即 1 个氯原子的平均质量是 12 C 原子质量 1/12的 35.453 倍。可见相对原子质量仅是一种相对比值，它没有单位。

自 1803 年道尔顿发表原子论以来，人们自然要考虑这样的问题，一个原子有多重？从那时起，就有人开始致力于原子量的研究工作。由于原子很小，质量很轻 ( 最轻的原子约重 1.6 × 10 -24 g ，而最重的原子也不够此重的 250 倍 ) 。一般情况下，又不能独立存在，因比人们不仅无法取出单个的原子，更没有这样精密的天平能够称出原子的真实质量。但是，我们可以称取 1mol 某元素的原子，用摩尔质量除以阿佛加德罗数．从而得到以克为单位的某元素原子的质量。以克为单位的原子质量，数字极小，使用极不方便，只好选取某元素的原子质量为标准，令其它元素的原子质量与之比较，这样求得元素的相对原子质量。

道尔顿首先提出以最轻的氢元素 H ＝ 1 为相对原子质量标准 ( 当时尚未发现同位素，因而认为同种元素的原子具有相同的质量 ) 。某元素一个原子比氢原子重几倍，则原子量就是几。后来由于很多种元素都能与氧化合生成氧化物，它们的化合量可与氧直接比较， 1826 年改用 O ＝ 100 为标准。 1860 年又改 O ＝ 16 作标准，这样可使相对原子质量数值小些，同时保持氢元素原子量约等于 1 。而所有元素原子量都大于 1 。

到 1929 年发现了氧的同位素。随后人们通过实验证明氧的同位素丰度在自然界的分布是不均匀的，因而认识到用天然氧作相对原子质量标准不够妥当。物理学界随即采用 16 O 等于 16 作为相对原于质量标准，但是化学界仍然保持了天然氧相对原子质量等于 16 的标准。从这时起就有了所谓化学相对原子质量和物理相对原子质量并行的两种标度。这两种标度之间的差别约为万分之三。 1940 年国际原于量与同位素丰度委员会确定以 1.000275 为两种标度的换算因数：物理相对原子质量＝ 1.000275 ×化学相对原子质量

实际上，由于天然氧的丰度是略有变化的，规定换算因数也不是一种妥善办法，由于两种相对原子质量标准并存所引起的矛盾，自然就促进了统一 ― 原子量标淮的要求。在化学工作中使用相对原于质量的地方很多，因此，化学界希望选择一个新标度，并希望这个新标度对原有的相对原子质量数值改变越小越好。经过反复的讨论 1 H、4 He、19 F、12 C、16 O 等均曾被考虑过作为新的相对原子质量标堆，最后认定以 12 C 作标准有许多好处： 12 C 在碳的天然同位素中所占的相对百分数比较固定，受地点影响不大，而且对 12 C 的质量测定比较精确，最重要的是，采用 12 C 作为相对原子质量的新标准，各元素的相对原子质量变动不大，仅比过去降低了 0.0043% ，对大多数元素来说变动不大。实际上，除氧之外，只有五种元素 (Ag、C1、Br、K、Ar) 的相对原子质量稍有变动。于是在 1960 年和 1961 年，国际物理学会和国际化学会先后正式采用以 12 C 的原子质量＝ 12 作为相对原子质量的新标准。从此，相对原子质量有了统一的新标准，不再存在所谓化学相对原子质量和物理相对原子质量的区别，而统一改称为国际原子量了。

1-3 原子的起源和演化

公元前约四百年，哲学家对万物之原作了种种推测。希腊最卓越的唯物论者德模克利特 ( 公元前 460~370 年 ) 提出了万物由 ― 原子‖产生的思想。其后世界各国的哲学家，包括中国战国时期《庄子》一书中，均对物质可分与否争论不休，延续时间很久。 1741 年俄国的罗蒙诺索夫 (1711~1763) 曾提出了物质构造的粒子学说，但由于实验基础不够，未曾被世人重视。人类对原子结构的认识由臆测发展到科学，主要是依据科学实验的结果。

到了十八世纪末，欧洲已进入资本主义上升时期，生产的迅速发展推动了科学的进展。在实验室里开始有了较精密的天平，使化学科学从对物质变化的简单定性研究进入到定量研究，从而陆续发现一些元素互相化合时质量关系的基本定律，为化学新理论的诞生打下了基础。这些定律是：

1 ．质量守恒定律： 1756 年，罗蒙诺索夫经过反复实验，总结出第一个关于化学反应的质量定律，即 质量守衡定律 — 参加化学反应的全部物质的质量，等于反应后的全部产物的质量。

2 ．定组成定律： 1779 年法国化学家普劳斯特 (l754~1826) 证明 一种纯净的化合物不论来源如何，各组分元素的质量间都有一定的比例 ，这个结论称为 定比定律 。

3 ．倍比定律： 1803 年英国的中学教师道尔顿发现，当甲乙两种元素互相化合生成两种以上化合物时，则在这些化合物中，与同一质量甲元素化合的乙元素的质量间互成简单的整数比。这个结论称为倍比定律。例如氢和氧互相化合生成水和过氧化氢两种化合物：在这两种化合物中，氢和氧的质量比分别是 1 ： 7.94 和 1 ： 15.88 ，即与 1 份质量的氢相化合的氧的质量比为 7.9:15.88 ＝ 1:2 。

这些基本定律都是经验规律，是在对大量实验材料进行分析和归纳的基础上得出的结论。究竟是什么原因形成了这些质量关系的规律 ? 这样的新问题摆在化学家面前，迫使他们必须进一步探求新的理论，从而用统一的观点去阐明各个规律的本质。

1787 年，年轻的道尔顿首先开始对大气的物理性质进行了研究，从中逐渐形成了他的化学原子论思想。当时，他继承了古代希腊的原子论，认为大气中的氧气和氮气之所以能互相扩散并均匀混合，原因就在于它们都是由微粒状的原子构成的，不连续而有空隙，因此，才能相互渗透而扩散。 19 世纪初，为了解释元素互相化合的质量关系的各个规律．道尔顿把他的原子论思想引进了化学，他认为物质都是由原子组成的，不同元素的化合就是不同原子间的结合。例如碳的两种氧化物碳和氧的质量比分别是 3 ： 4 和 3 ： 8 ，和一定质量的碳相化合的氧的质量比恰好是 1 ： 2 。这不正是原子个数比的一种表现吗 ? 这使他确信．物质都是由原子结合而成，不同元素的原子不同，因而相互结合后就产生出不同物质。

为了充分证明他的观点．精确区分出不同元素的原子，他认为关键是区分出不同原子的相对质量，即相对原子质量，于是他着手进行测定相对原子质量的工作。他把氢的相对原子质量定为 1 ，并假定了元素化合时需要的不同原子数目。依照当量定律和定组成定律提供的大量数据，初步测出了氢、氧、氮、硫、磷、碳等元素的原子量，为他的原子论提供了依据并形成了完整的理论体系。

道尔顿原子论的主要内容有三点

1 ．一切物质都是由不可见的、不可再分割的原子组成。原子不能自生自灭。

2 ．同种类的原子在质量、形状和性质上都完全相同，不同种类的原子则不同。

3 ．每一种物质都是由它自己的原子组成。单质是由简单原子组成的，化合物是由复杂原子组成的，而复杂原子又是由为数不多的简单原子所组成。复杂原子的质量等于组成它的简单原子的质量的总和。他还第一次列出了一些元素的原子量。

道尔顿的原子论合理地解释了当时的各个化学基本定律。根据原子论的论点，原子是物质参加化学反应的最小单位物质在发生化学反应时原子的种类和总数并没有变化，各原子又有自己确定的质量，因而反应前后质量不变 ( 质量守恒定律 ) 。化合物的复杂原子是由为数不多的简单原子组成。在复杂原子中所含不同的简单原子的数目和质量都是确定不变的，故复杂原子的质量组成一定 ( 定组成定律 ) 。如果甲元素的一个原子能与乙元素的一个、两个或几个原子化合形成多种化合物，乙元素原子量都相同，则与相同质量甲元素化合的乙元素质量之比必成简单整数比 ( 倍比定律 ) 等等。由于道尔顿的原子论简明而深刻地说明了上述化学定律，一经提出就得到科学界的承认和重视。

由上面的说明可见，元素互相化合的质量关系是原子学说的感性基础，而原子论则是上述各定律推理的必然结果。原子论阐明了各质量定律的内在联系，从微观的物质结构角度揭示了宏观化学现象的本质，总结了这个阶段的化学知识。同时，原子论引入了原子量的概念，开创了研究原子量的测定工作。原子量的测定又为元素周期律的发现打下了基础。但是道尔顿的原子论是很不完善的。随着化学实验工作的不断发展，在许多新的实验现象面前原子论碰到的矛盾越来越多。

19 世纪初，法国化学家盖 · 吕萨克 (1778~1850) 开始了对气体反应体积的研究。他通过各种不同气体反应实验发现，参加反应的气体和反应后产生的气体的体积都有简单整数比关系。例如一体积氮气和一体积氢气化合生成成两体积氯化氢：

一体积氯气和两体积氢化合生成两体积水蒸气：

1-4 原子结构的玻尔行星模型

1-4-1 氢原子光谱

1.连续光谱 (continuous spectrum) 2.线状光谱 ( 原子光谱 )(line spectrum) 3.氢原子可见光谱

4 ．巴尔麦 ( J.Balmer) 经验公式 (1885) : 谱线波长的倒数 , 波数 (cm-1).

n : 大于 2 的正整数 , R H ：常数 , 1.09677576 × 10 7 m -1

n = 3, 4 , 5, 6 分别对应氢光谱 Balmer 系中 H a、H b、H g、H d、

里得堡 (Rydberg) ------ 瑞典 1913

n 2 ：大于 n 1 的正整数 , ： 谱线的频率 (s -1 ), R ： 里得堡 (Rydberg) 常数 3.289 × 10 15 s -

11-4-2 玻尔理论

（ 1 ）行星模型

（ 2 ）定态假设

（ 3 ）量子化条件

（ 4 ）跃迁规则

1-5 氢原子结构（核外电子运动）的量子力学模型

1-5-1 波粒二象性

1.光的波粒二象性

对于光： P = mc = h n / c = h / l 对于微观粒子： l = h / P = h /m u

2.微粒的波粒二象性 (Louis de Broglie,1924) 1-5-2 德布罗意关系式

P = h / l = h / m u 1-5-3 海森堡不确定原理

微观粒子，不能同时准确测量其位置和动量测不准关系式：

Δx －粒子的位置不确定量

Δ u －粒子的运动速度不确定量

1-5-4 氢原子的量子力学模型

1 ．电子云

2 ．电子的自旋

3 ．核外电子的可能运动状态

4 ． 4 个量子数

(1) 主量子数 n ， n = 1, 2, 3… 正整数，它决定电子离核的远近和能级。

(2) 角量子数 l ， l = 0, 1, 2, 3… n- 1 ， 以 s ， p ， d ， f 对应的能级表示亚层，它决定了原子轨道或电子云的形状 (3) 磁量子数 m ， 原子轨道在空间的不同取向， m = 0, ± 1, ± 2, ± 3...± l, 一种取向相当于一个轨道，共可取 2 l + 1 个数值。 m 值反应了波函数 ( 原子轨道 ) 或电子云在空间的伸展方向

(4) 自旋量子数 m s ， m s = ± 1/2, 表示同一轨道中电子的二种自旋状态

5 ．描述核外电子空间运动状态的波函数及其图象

1-6 基态原子电子组态（电子排布）

1-6-1 构造原理

（ 1 ）泡利原理

每个原子轨道至多只能容纳两个电子；而且，这两个电子自旋方向必须相反。或者是说，在同一个原于中，不可能有两个电子处于完全相同的状态，即原子中两个电子所处状态的四个量子数不可能完全相同。

（ 2 ）洪特规则

在 n 和 l 相同的简并轨道上分布的电子，将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行。

（ 3 ）能量最低原理

就是电子在原子轨道上的分布，要尽可能的使电子的能量为最低。

1-6-2 基态原子电子组态

1-7 元素周期系

门捷列夫 Mendeleev (1834-1907) ，俄罗斯化学家。 1834 年 2 月 8 日 生于西伯里亚的托波尔斯克城， 1858 年从彼得堡的中央师范学院毕业，获得硕士学位。 1859 年被派往法国巴黎和德国海德尔堡大学化学实验室进行研究工作。 1865 年，彼得堡大学授予他科学博士学位。 1869 年发现化学元素周期律。 1907 年 2 月 2 日 逝世。

1 ．元素周期表概述

门捷列夫元素周期律：化学元素的物理性质和化学性质随着元素原子量的递增呈现周期性的变化。元素周期表是化学元素周期律的具体表现，是化学元素性质的总结。

元素周期表中的三角关系：

门捷列夫预言： (1) 镓、钪、锗、钋、镭、锕、镤、铼、锝、钫、砹和稀有气体等多种元素的存在。 (2) 有机硅化合物的性质。

元素周期表的应用：

2 ．元素周期律理论的发展过程

(1) 1869 年门捷列夫提出元素周期律，并预言了钪、镓、锗的存在。

(2) 1894-1898 年稀有气体的发现，使元素周期律理论经受了一次考验。

(3) 1913 年莫斯莱的叙述：―化学元素的性质是它们原子序数（而不再是原子量）的周期性函数‖。

(4) 20 世纪初期，认识到了元素周期律的本质原因：―化学元素性质的周期性来源于原子电子层结构的周期性‖。

(5) 1940 — 1974 年提出并证实了第二个稀土族──锕系元素的存在。

(6) 人类对元素周期律理论的认识到目前并未完结，客观世界是不可穷尽的，人类的认识也是不可穷尽的。

3.元素在周期表中的位置与元素原子电子层结构的关系

3.1 元素的分区与原子的电子层结构

根据原子的电子层结构的特征，可以把周期表中的元素所在的位置分为五个区。

(1) s 区元素，最外电子层结构是 ns 1 和 ns 2 ，包括 IA、IIA 族元素。

(2) p 区元素，最外电子层结构是 ns 2 np 1-6 ，从第Ⅲ A 族到第 0 族元素。

(3) d 区元素，电子层结构是 ( n -1) d 1-9 ns 1-2 , 从第Ⅲ B 族到第Ⅷ类元素。

(4) ds 区元素，电子层结构是 ( n -1) d 10 ns 1 和 ( n -1) d 10 ns 2 ，包括第 IB、IIB 族。

(5) f 区元素，电子层结构是 ( n -2) f 0-14 ( n -1) d 0-2 ns 2 ，包括镧系和锕系元素。 3.2 周期与原子的电子层结构

表 1 周期与能级组的关系

周期 能级组

能级组内各原子轨道

能级组内轨道所能容纳的电子数

各周期中元素

1 一

2 二

3 三

4 四

5 五

6 六

7 七 1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 3 d 4 p 5 s 4 d 5 p 6 s 4 f 5 d 6 p 7 s 5 f 6 d 7 p

2 8 8 18 18 32 32

2 8 8 18 18 32 32

(1) 周期数 = 电子层数 = 最外电子层的主量子数 n 。

(2) 各周期元素的数目 = 相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数。

3.3 族与原子的电子层结构

元素周期表中共有 16 个族： 7 个 A 族（主族）和 7 个 B 族（副族），还有 1 个零族和 1 个第Ⅷ族。现在国外把元素周期表划分为 18 个族，不区分主族或副族，按长周期表从左向右依次排列。各区内所属元素的族数与原子核外电子分布的关系见表 2 。

表 2 各区内所属元素的族数与原子核外电子分布的关系

元素区域

s、p、ds 区元素

Os ）

f 区元素

4.现代各式元素周期表

4.1 短式周期表

4.2 宝塔式周期表

4.3 环形和扇形周期表

4.4 长式周期表

5.未来的元素周期表

表 3 具有双幻数的核素

核素名称

氦 -4 氧 -6 钙 -40 铅 -208 类铅 -298 超铅 -482 符号

He O Ca Pb EKPb SpPb

质子数

中子数

核素质量

2 8 20 82 114 164

2 8 20 126 184 318

4 16 40 208 298 482 元素族数

等于最外电子层的电子数 ( ns + np ) 数之和 ( n -1) d + ns 均为第Ⅲ B 族元素 d 区元素（其中第Ⅷ族只适用于 Fe、Ru 和等于最外层电子数与次外层

d 电子

表 4 周期与相对应的核外电子排布的关系 周期

1 2 3 4 5 6 7 8 9 电子充填状态

1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 3 d 4 p 5 s 4 d 5 p 6 s 4 f 5 d 6 p 7 s 5 f 6 d 7 p 8 s 5 g 6 f 7 d 8 p 9 s 6 g 7 f 8 d 9 p

电子数目

2 8 8 18 18 32 32 50 50

元素种类数目

2 8 8 18 18 32 32 50 50 1-8 元素周期性

1-8-1 原子半径

原子的大小以原子半径来表示，在讨论原子半径的变化规律时，我们采用的是原子的共价半径，但稀有气体的原子半径只能用范德华半径代替。

⑴短周期内原子半径的变化（ 1、2、3 周期）

在短周期中，从左到右随着原子序数的增加，核电荷数在增大，原子半径在逐渐缩小。但最后到稀有气体时，原子半径突然变大，这主要是因为稀有气体的原子半径不是共价半径，而是范德华半径。

⑵长周期内原子半径的变化（ 4、5 周期）

在长周期中，从左向右，主族元素原子半径变化的趋势与短周期基本一致，原子半径逐渐缩小；副族中的 d 区过渡元素，自左向右，由于新增加的电子填入了次外层的（ｎ－ 1 ） d 轨道上，对于决定原子半径大小的最外电子层上的电子来说，次外层的 d 电子部分地抵消了核电荷对外层 ns 电子的引力，使有效核电荷增大得比较缓慢。因此， d 区过渡元素从左向右，原子半径只是略有减小，缩小程度不大；到了 ds 区元素，由于次外层的（ｎ－ 1 ）ｄ轨道已经全充满，ｄ电子对核电荷的抵消作用较大，超过了核电荷数增加的影响，造成原子半径反而有所增大。同短周期一样，末尾稀有气体的原子半径又突然增大。

⑶特长周期内原子半径的变化（ 6、7 周期）

在特长周期中，不仅包含有 d 区过渡元素，还包含有 f 区内过渡元素（镧系元素、锕系元素），由于新增加的电子填入外数第三层的（ｎ－ 2 ） f 轨道上，对核电荷的抵消作用比填入次外层的（ｎ－ 1 ）

d 轨道更大，有效核电荷的变化更小。因此 f 区元素从左向右原子半径减小的幅度更小。这就是镧系收缩。由于镧系收缩的影响，使镧系后面的各过渡元素的原子半径都相应缩小，致使同一副族的第 5、

6 周期过渡元素的原子半径非常接近。这就决定了 Zr 与 Hf、Nb 与 Ta、Mo 与 W 等在性质上极为相似，难以分离。

在特长周期中，主族元素、d 区元素、ds 区元素的原子半径的变化规律同长周期的类似。

⑷同族元素原子半径的变化

在主族元素区内，从上往下，尽管核电荷数增多，但由于电子层数增多的因素起主导作用，因此原子半径显著增大。

副族元素区内，从上到下，原子半径一般只是稍有增大。其中第 5 与第 6 周期的同族元素之间原子半径非常接近，这主要是镧系收缩所造成的结果。

1-8-2 电离能

元素的第一电离势越小，表示它越容易失去电子，即该元素的金属性越强。因此，元素的第一电离势是该元素金属活泼性的一种衡量尺度。

电离势的大小，主要取决于原子核电荷、原子半径和原子的电子层结构。由上图可见元素第一电离势的周期性变化。

⑴在每一周期中，在曲线各最高点的是稀有气体元素，它的原子具有稳定的 8 电子结构，所以它的电离势最高。而在曲线各最低点的是碱金属元素，它们的电离势在同一周期中是最低的，表明它们是最活泼的金属元素。各周期其它元素的电离势则介于这两者之间。在同一周期中由左至右，随着原子序数增加、核电荷增多、原子半径变小，原子核对外层电子的引力变大，元素的电离势变大。元素的金属性慢慢减弱，由活泼的金属元素过渡到非金属元素。

⑵在每一族中自上而下，元素电子层数不同，但最外层电子数相同，随着原子半径增大，电离势变小，金属性增强。在ⅠＡ族中最下方的铯有最小的第一电离势，它是周期系中最活泼的金属元素。而稀有气体氦则有最大的第一电离势。

⑶某些元素其电离势比同周期中相邻元素的高，是由于它具有全充满或半充满的电子层结构，稳定性较高。例如 N、P、As （具有半充满的轨道）， Zn、Cd、Hg （具有全充满的 (n-1)dns 轨道）。

1-8-3 电子亲合能

当元素处于基态的气态原子得到一个电子成为负一价阴离子时所放出的能量，称为该元素的电子亲合势。元素的电子亲合势越大，表示它的原子越容易获得电子，非金属性也就越强。活泼的非金属元素一般都具有较高的电子亲合势。

由于电子亲合势的测定比较困难，目前元素的电子亲合势数据不如电离势数据完整，但从上面已有的数据仍不难看出，活泼的非金属具有较高的电子亲合势，而金属元素的电子亲合势都比较小，说明金属在通常情况下难于获得电子形成负价阴离子。

在周期中由左向右，元素的电子亲合势随原子半径的减小而增大，在族中自上而下随原子半径的增大而减小。但由上表可知，ⅥＡ和ⅦＡ族的头一个元素（氧和氟）的电子亲合势并非最大，而分别比第二个元素（硫和氧）的电子亲合势要小。这一反常现象是由于氧、氟原子半径最小，电子密度最大，电子间排斥力很强，以致当加合一个电子形成负离子时，放出的能量减小。

1-8-4 电负性

元素的电离势和电子亲合势都是只从一个方面反映了某原子得失电子的能力，只从电离势或电子亲合势的大小来衡量金属、非金属的活泼性是有一定局限性的。实际上元素在形成化合物时，有的元素的原子既难于失去电子，又难于获得电子，如碳、氢元素等。因此在原子相互化合时，必须把该原子失去电子的难易程度和结合电子的难易程度统一起来考虑。因此把原子在分子中吸引电子的能力叫做元素的电负性。

由上表可见元素的电负性呈现周期性变化。在同一周期中，从左到右，随着原子序数增大，电负性递增，元素的非金属性逐渐增强。在同一主族中，从上到下电负性递减，元素的非金属性依次减弱。副族元素的电负性没有明显的变化规律。

在周期表中，右上方氟的电负性最大，非金属性最强，左下方铯的电负性最小，金属性最强。一般来说，金属元素的电负性在 ~2.0 以下，非金属元素的电负性在 ~2.0 以上。根据元素电负性的大小，可以衡量元素的金属性和非金属性的强弱，但应注意，元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限。

1-8-5 氧化态

元素的氧化数与原子的价层电子构型或者说与价电子数有关。

⑴主族元素的氧化数

在主族元素原子中，仅最外层的电子（即价电子）能参与成键，因此主族元素（氧、氟除外）的最高氧化数等于其原子的全部价电子数，还等于相应的族数。主族元素的氧化数随着原子核电荷数递增而递增。呈现周期性的变化。 ⑵过渡元素的氧化数

从ⅢＢ～ⅦＢ族元素原子的价电子，包括最外层的 s 电子和次外层的 d 电子都能参与成键，因此元素的最高氧化数也等于全部价电子数，亦等于族数。下面以第 4 周期的元素为例：从ⅢＢ～ⅦＢ族过渡元素的最高氧化数，随着原子核电荷数递增而递增，呈现周期性变化。ⅡＢ族元素的最高氧化数为 +2 ，ⅠＢ族和第Ⅷ族元素的氧化数变化不很规律。

第 2 章 分子结构

[ 教学要求 ]

1 ．掌握离子键和共价键的基本特征和它们的区别。

2 ．掌握价键理论，杂化轨道理论。

3 ．掌握分子轨道理论的基本内容。

4 ．了解分子间作用力及氢键的性质和特点。

[ 教学重点 ] 1 ． VSEPR 2 ． VB 法

3 ． MO 法

[ 教学难点 ] MO 法

[ 教学时数 ] 8 学时

[ 主要内容 ]

1 ．离子键：离子键的形成、离子的特征（电荷，半径，构型）

2 ．共价键：价键理论－电子配对法（本质，要点，饱和性，方向性，类型 σ 键、π 键）。

3 ．杂化轨道理论：杂化轨道理论的提出，杂化轨道理论的基本要点，杂化轨道的类型同核： H2、He、O2、F2、N2 ；异核： NO、HF 。

5 ．共价键的属性：键长，键角，键能，键级。

6 ．分子间的作用力和氢键。

[ 教学内容 ]

2-1 化学键参数和分子的性质

分子结构的内容是：分子组成、分子空间结构和分子形成时的化学键键参数：用各种不同的化学量对化学键的各种属性的描述。

键能：在 101.3KPa ， 298K 下，断开 1molAB 理想气体成 A、B 时过程的热效应，称 AB 的键能，即离解能。记为△ H ° 298 （ AB ）

A ─ B (g) =A (g) +B (g) △ H° 298 （ AB ）

键能的一些说明：

对双原子分子，键能即为离解能，对多原子分子，键能有别于离解能 。同种化学键可能因环境不同键能有很大差异。对同种化学键来说，离解产物的稳定性越高，键能越小。产物的稳定性可以从电荷的分散程度、结构的稳定性来判断。

键能越大键越稳定，对双原子分子来说分子就越稳定或化学惰性。

成键原子的半径越小，其键能越大，短周期中的元素的成键能力与其同族元素长周期的相比键能肯定要大得多。在同一周期中，从左到右原子半径减小，可以想见其成键能力应增大。但 F-F、O-O、N-N 单键的键能反常地低，是因为其孤电子对的斥力引起。

一般单键键能不如双键键能，双键键能不如叁键键能。但双键和叁键的键能与单键键能并无简单的倍数关系。一般来说，原子间形成的第一个键最稳定，第二个键次之，第三个键最小，若有第四个键则更小。

对双原子分子间形成的键：同核双原子分子同族元素从上到下键能下降，因为原子半径增大而成键能力下降；异核双原子分子在核间距一样（或几乎一样）时，电负性相差越大，键越稳定。

双原子分子可用生成热求得键能；多原子分子可用键能近似求得反应热。

H2O (g) =H (g) +OH (g) D (H-OH) =500.8KJ/mol OH (g) =H (g) +O (g) D (H-O) =424.7KJ/mol HCOOH (g) =HCOO (g) +H (g) D (HCOO-H) =431.0KJ/mol D (NH2-H) =431 D (NH-H) =381 D (N-H) =360

若一个原子与多个相同原子形成多个化学键则一般有 : D1 >D2 >D3 >…>Dn , 但说到键能则是其平均值。

2 键长

键长：成键两原子的核间的平衡距离。

之所以用平衡距离是因为分子处于振动之中，核间距离在不断变化之中。原子核间距离越短，化学键越稳定。

键长也受环境影响 , 一般来说 , 成键原子环境电负性越强键越短。

F3Si-Cl d=200pm H3Si-Cl d=205pm H2ClSi-Cl d=202pm Cl3Si-Cl d=201pm 3 键角

键角：同一分子中键与键的夹角。

键角与成键原子的成键轨道有关，在成键轨道确定时还决定于成键原子的价层电子键角用于说明分子的空间结构，对分子的性质尤其是物理性质有推导作用。过小的键角（ ~90 ) 意味着分子张力大，稳定性下降。

4 键的极性

由于成键两原子的正负电荷中心不重合而导致化学键的极性。正负电荷重心不重合的化学键称极性键。

正负电荷重心重合的化学键叫非极性键。

一般来说，对同原子形成的化学键，若其所处环境相同，则形成非极性键，异原子形成 化学键则肯定是极性键。离子键是最强的极性键。对共价键来说，极性越大，键能越大。

5 分子的性质

分子的极性是由化学键的极性引起，组成分子的化学键若都无极性，则分子肯定无极性；而若组成分子的化学键有极性，则要看分子的结构情况以判断有无极性，若整个分子的正负电荷重心得合则无极性，否则有极性。

分子极性的大小用偶极矩来衡量： μ=q.d 其中 q 为点电荷，单位为库仑； d 为点电荷间距离，单位是 m,μ 为偶极矩，单位是 C.m 。

对双原子分子来说，点电荷间的距离就是核间距。偶极矩和核间距均可由实验测得，故可推出其离子性大小。

电负性差值越大，极性越大，双原子分子的偶极矩越大；虽然偶极矩还与核间距有关，但核间距起次要作用。 CO 的偶极矩特殊。

6 分子的磁性

任何物质都会产生一个反抗外磁场的磁场，也即抗磁性。

某些有成单电子的物质来说，除了产生抗磁性外，成单电子还会沿着外磁场产生一个顺磁场，且产生的这个磁场比抗磁场要大得多，所以表现为顺磁性，这类物质称顺磁性物质。无成单电子，则只有抗磁性而无顺磁性，这类物质称抗磁性物质。

不论抗磁性物质还是顺磁性物质，当外磁场消失时，其诱导磁场消失。

而另有一类物质，在外磁场作用下产生比一般的顺磁性要大得多的磁场，且在外磁场消失时，而诱导磁场不完全消失，即有记忆，这类物质称为铁磁性物质。

分子的磁性

对顺磁性物质而言，其产生的磁矩如果只考虑纯自旋贡献，不考虑轨道贡献和旋轨道偶合时有如下关系：

2-2 离子键

化学反应的发生在能量上肯定有利。离子化学物形成必然伴随电子得失，只有活泼的金属和活泼的非金属之间可形成离子键。

离子型化合物形成过程中最重要的能量变化──晶格能

玻恩哈伯循环举例

△fH NaCl =-411KJ/mol S=106.5 D=247 I=495

E A =-376 △ H 1 =-526 △ H 2 =-243

△fH NaCl =S+D/2+I+EA+△H1+△H

2 U =△H1+△H2

晶格能

从玻恩/(r + +r/d2 离子从无限远处靠近形成离子晶体而作的功。离子键包括同号离子间的斥力和异号离子间的引力。

阴阳离子不可能无限靠近，离子的核外电子以及原子核间都有强烈相互作用，最后在一适当距离达到平衡，即斥力和引力相等。

离子键的特征

因离子的电荷是球形对称的，故只要空间条件允许，可尽可能多地吸引异号电荷的离子，离子键没有饱和性。在离子晶体中，每个正离子吸引晶体内所有负离子，每个负离子也吸引所有正离子。

异号离子可沿任何方向靠近，在任何位置相吸引，故离子键没有方向性。

不可能有 100% 的离子键 ；成键原子电负性差值越大，离子键成分越高。离子键成分超过 50% 的化学键为离子键，此时电负性相差约为 1.7 。含离子键的化合物为离子化合物。 离子键百分数和离子键强弱是两码事，与化学键的强弱也无直接关系。

2-3 共价键

Lewis,G.N.原子价的电子理论，分子趋向于形成共用电子对来满足 8e 结构

Heitler,W.和 London,F 应用量子力学处理 H2 ， Pauling,L 发展这一成果，创立了现代价键理论： Valence Bond Theory (VBT) 。

Milliken 和 Hund,F 也应用量子力学，从另一角度出发，处理了 H2+ 而创立了分子轨道理论： Molecular Orbital Theory (MOT) 。

1 现代价键理论

成键两原子必须有能量较低的成单电子；

成键时成单电子必须自旋方向相反，在核间电子云密度最大形成稳定化学键；

共价键有饱和性，成单电子的数目就是成键数目；

共价键有方向性，沿轨道方向重叠可产生最大重叠，形成的键最稳定；在所有轨道中只有 s 轨道无方向性，只有 s 轨道之间形成的键无方向性。

化学键

σ 键 ：沿电子云最大方向头碰头重叠而形成的化学键。头碰头方式重叠是最有效的重叠，故形成的化学键最稳定。 S 轨道无方向性，故有 s 轨道参与形成的化学键一定是 σ 键 。

π 键 ：成键两原子在已形成 σ 键 的情况下其它轨道不可能再以头碰头方式重叠，可以肩并肩方式重叠形成 π 键 。肩并肩重叠不如头碰头重叠有效，故 π 键稳定性一般不如 σ 键 。 π 键是两原子间形成的第

二、第三键。

S 轨道只参与形成 σ 键一种 ， p 轨道可以形成 σ 键 和 π 键两种键， d 轨道可以形成 σ 键、π 键和 δ 键三种键， f 轨道能否成键尚未有定论。

σ 键和 π 键

轨道的杂化

Pauling 指出，原子轨道在成键时并不是其原型，而是将参与成键的几个轨道重新组合成数目相同的等价（简并）轨道，这个过程称杂化。只有能量相近的轨道才能进行杂化 ；

杂化后的轨道形状和能量完全一样，但方向不同；杂化前后轨道总数目不变；杂化以后的轨道电子云更加集中在某一方向上，故其成键能力强于未杂化的轨道。杂化轨道只能填充孤电子对或 σ 键上电子；杂化是原子成键前的轨道行为，与该原子的价层电子数目无关。

杂化类型

杂化的几点说明

杂化类型决定于成键中心原子的价轨道和成键时的方式。如价轨道为 1s ，则因只有一个轨道故谈不上杂化，价轨道为 ns np ，则有四个轨道，最多可有四个轨道参与杂化最多形成四个 σ 键，若价轨道为 ns np nd 或 (n-1)d ns np ，则可多于四个轨道参与杂化；价轨道指明了最多可杂化的轨道数目。若中心原子与其它同一原子形成多个化学键，只有一个键是由杂化轨道形成的，其它成键轨道须从价轨道中扣除。杂化轨道只用于形成 σ 键或孤电子对。

若中心原子的价电子数目多于价轨道时形成不等性杂化，即部分价电子以孤电子对进入杂化轨道。此类杂化一般只发生在中心原子价轨道为四个时

若以不等性杂化方式成键，则成键键角会发生变化，其规律如下：

孤电子对 (lone pair) 只受中心原子约束故电子云伸展范围大；成键电子对 (bonding pair) 受两个原子约束电子云伸展区域小。故电子对斥力相对大小为： lp-lp>lp-bp>bp-bp

lp,bp 之间的作用结果使 lp-lp 之间的夹角大于 lp-bp 之间夹角，而后者又大于 bp-bp 之间的夹角。

若与中心原子成键的原子电负性大，其电子云密度也高，对其它成键原子的排斥也大，故键角也相应增大；若有部分原子形成 π 键也相当于增大电子云密度，故键角也会增大。

2-4 分子轨道理论简介

组成分子的所有原子轨道包括价轨道和非价轨道都并入分子轨道，且在形成分子轨道之前进行重新组合。

组合后的分子轨道与原子轨道相比，总数量完全相同，大致一半能量升高形成反键分子轨道，另一半能量降低形成成键分子轨道，有时还有少量原子轨道找不到对称性匹配的其它原子轨道与之组合则形成非键分子轨道，非键分子轨道基本上仍保留原原子轨道特点（能量、波函数）。

分子轨道就象一个原子的原子轨道一样在能量上不同按能级由低到高的顺序依次排列，但表示符号已变为 σ、π、δ… 替代原子轨道的 s、p、d、f… 。分子轨道也用波函数来表示。

原子轨道要组合成低能量的分子轨道须满足三原则：

对称性匹配原则：参与组合的原子轨道必须在取向上满足一定要求才能组合成有效的分子轨道，否则只能形成非键分子轨道即不参与组合直接成为分子轨道。参与组合的原子轨道通常只有三种对称性即 σ 对称性、π 对称性和 δ 对称性，其中最后者不常见。

能量相近原则：能量越近，组合后的成键轨道比原轨道能量降低得越多，反键轨道比原轨道能量升高得越多。因价轨道组合后得到的高能反键轨道常常无电子填充，故这种组合最为有效。

最大重叠原则：新的分子轨道中，成键轨道占用率总是高于反键轨道的，最大重叠是指形成的成键轨道尤其是由价轨道形成的成键轨道在原子间电子云密度最大。

电子在分子轨道上的填充顺序与电子在原子轨道上的填充顺序一致，即满足能量最低原理，保里不相容原理和洪特规则。

填充电子后的分子若其成键轨道上的电子总数大于反键轨道上的电子总数则分子可以形成，否则不稳定。成键轨道上和反键轨道上的电子数差除 2 即为键级。

共价键的稳定性首先与参与键的原子有关，原子间的电负性差越大形成的共价键一般越稳定；原子的原子半径越小形成的共价键也越稳定。还与原子参与组合的价轨道有关（对称性）， σ 对称性稳定性一般高于 π ，而 π 又高于 δ 。

若分子组成相似而且价轨道上填充的电子总数相同，这些分子称为等电子体。等电子体一般有相似的结构。

分子轨道理论举例

同核双原子分子： H2+ ,Li2 , Be2 , B2 , C2 , N2 , O2 , F2 。同核双原子分子总可以找到对称性匹配且能量相近甚至一样的原子轨道，故只有成键轨道和反键轨道而无非键轨道。第二周期元素同核双原子分子轨道能级为： σ 1s , σ 1s * , σ 2s , σ 2s * , σ 2p , 2π 2p , 2π 2p * , σ 2p * … （ Li,Be,O,F ） 或σ 1s , σ 1s * , σ 2s , σ 2s * , 2π 2p , σ 2p , 2π 2p * , σ 2p * …(B,C,N)

异核双原子分子： BN ， CO ， HF 。

等电子体 CH4 , NH4+ , CCl4 ; NH2- , H2O, H2F+ 。

异核或多核分子中可能没有非键轨道，也可能有一定数量的非键轨道。如 HF 中只有一个成键轨道和一个反键轨道其余都是非键轨道，而 CO 中无非键轨道。

2-5 金属键和键型过渡

金属能导电，说明金属中有自由移动的电子，而金属的价层电子数一般少于 4 ，一般为 1~2 个，在金属晶体中，原子的配位数却达 8 或 12 ，显然，不可能形成 8 或 12 个普通化学键。

自由电子理论 : 金属的电负性小，容易失去价层电子，而形成正离子。在金属晶格结点上排列的金属原子和正离子是难以移动的，只能在其平衡位置振动，从金属原子上脱下的电子在整个晶体中运动，将整个晶体结合在一起。金属键可看成是许多原子共用许多电子而形成的特殊共价键，只不过该共价键没有方向性，也没有饱和性。

金属能带理论

用分子轨道理论处理金属键，把整个金属晶体看成的一个大分子，则所有能量相近的原子轨道要参与组合，由于参与组合的原子轨道极多且能量一样（合金中能量相近），故组合后的分子轨道在能量间隔上相差极小，甚至产生能量重叠。当然最有意义的是价轨道的这种组合。

满带：电子填满的能带

导带：部分填充电子的能带。

禁带：满带与导带间的能量间隔。

满带与导带重叠则为导体；满带与导带不重叠但禁带宽度（能级差）小于 3eV 为半导体；禁带宽度一般大于 5eV 为绝缘体。

键型过渡

原子之间尽可能多地成键，成键种类无非是离子键、共价键和金属键。但一般的化学键很少是单纯是三种键的一种，而是混合型。因为只有 100% 的共价键而无 100% 离子键，故共价键成份总是存在的。由于元素的电负性差值在变，故其离子成分也变，键型由 100% 的共价型转向离子型（离子成份 >50% ），若是金属间形成化学键，典型的共价键即成为金属键，也向离子键过渡。在一个化合物中，不同原子间的化学键可能有很多种，如： Cu(NH3)4SO4 中就有离子键和共价键（配位键）。

2-6 分子间作用力

分子间作用力由范德华（ Van der Waals) 提出，又称范德华力，按作用力的产生原因分三种力：取向力、诱导力、色散力。

取向力 (orientation forces) ：极性分子之间偶极的定向排列而产生的作用力 , 又称 Keesom 力。

取向力特点：

只有极性分子之间才会产生。分子偶极越大，取向力越大。在极少数极强极性的分子间中它才是最主要分子间力，如 H2O、HF 中；一般是次要的作用力。

诱导力（ induction forces) ：极性分子诱导其它分子产生偶极（非极性分子）或附加偶极（极性分子）。诱导出的偶极再定向排列而产生的作用力。 又称 Debye 力。

诱导力特点：

只有极性分子存在才会产生。极性分子极性越大，诱导力越大，被诱导分子的变形性越大，诱导力越大。诱导能力强的分子其变形成性往往越差，而变形性强的分子其诱导能力又差。故诱导力绝不是分子间的主导作用力，永远产很次要的作用力。

色散力（ dispersion forces) ：分子中电子和原子核的瞬间位移而产生瞬间偶极，瞬间偶极的作用只能产生于相邻分子间，这种相互吸引便是色散力。 又称 London 力。

色散力特点：

任何分子间均有色散力。分子 变形性 越大，色散力越大。分子量越大，色散力越大，重原子形成的分子色散力大于轻原子形成的分子的色散力。除极少数极性极强的分子外，色散力是分子间的主流作用力。

分子间力特点：

作用力远不如化学键，一般

分子间力的作用距离在数百 pm ，比化学键作用距离长。且因为是电荷作用，故无饱和性，而且色散力还无方向性。 对大多数分子色散力是主要的，故一般用色散力的大小便可判断其分子间力的大小。

分子间作用力对物质的熔点沸点、溶解度，表面吸附等起作用。

2-7 氢 键

氢键的形成条件：

必须是含氢化合物，否则就谈不上氢键。

氢必须与电负性极大的元素成键，以保证键的强极性和偶极电荷。

与氢成键的元素的原子半径必须很小。只有第二周期元素才可。

与氢形成氢键的另一原子必须电子云密度高，即需有孤电子对，且半径小，以保证作用距离较近。

氢键的特点

一般是静电作用，但它有方向性，即孤电子对的伸展方向。一般情况下也有饱和性，即氢与孤电子对一一对应。

作用力一般在 40KJ/mol 左右，比化学键低一个数量级，但某些情况下氢键可能转化为化学键。氢键强于分子间作用力。

要想形成强氢键，一般要求氢与 N、O、F 三元素之一形成化学键。

氢键的强弱与跟它成键的元素电负性和半径大小有关，电负性越大，氢键越强，原子半径越小，氢键越强。键极性越大，氢键越强，负电荷密度越高，氢键越强。

氢键有分子间氢键和分子内氢键。分子间氢键相当于使分子量增大，色散力增大，故熔沸点升高，极性下降，水溶性下降；分子内氢键未增大分子量，却使分子极性下降，故熔沸点下降，水溶性也下降。

第 3 章 晶体结构

[ 教学要求 ]

1 ．了解晶体与非晶体的区别，掌握晶体的基本类型及其性质特点。

2 ．了解离子极化的基本观点及其对离子化合物的结构和性质变化的解释。

3 ．了解晶体的缺陷和非整比化合物。

[ 教学重点 ] 1 ．晶胞

2 ．各种类型晶体的结构特征

3 ．离子极化

[ 教学难点 ] 晶胞的概念

[ 教学时数 ] 4 学时

[ 主要内容 ] 1 ．晶体的基本知识

2 ．离子键和离子晶体

3 ．原子晶体和分子晶体

4 ．金属键和金属晶体

5 ．晶体的缺陷和非整比化合物

6 ．离子极化

[ 教学内容 ] 3-1 晶体 3-1-1 晶体的宏观特征

晶体有一定规则的几何外形。不论在何种条件下结晶，所得的晶体表面夹角（晶角）是一定的。晶体有一定的熔点。晶体在熔化时，在未熔化完之前，其体系温度不会上升。只有熔化后温度才上升。

3-1-2 晶体的微观特征

晶体有各向异性。有些晶体，因在各个方向上排列的差异而导致各向异性 。各向异性只有在单晶中才能表现出来。 晶体的这三大特性是由晶体内部结构决定的。晶体内部的质点以确定的位置在空间作有规则的排列，这些点本身有一定的几何形状，称结晶格子或晶格。每个质点在晶格中所占的位置称晶体的结点。 每种晶体都可找出其具有代表性的最小重复单位，称为单元晶胞简称晶胞。晶胞在三维空间无限重复就产生晶体。故晶体的性质是由晶胞的大小、形状和质点的种类以及质点间的作用力所决定的。

3-2 晶胞

3-2-1 晶胞的基本特征平移性

3-2-2 布拉维系

十四种不拉维格子

类 型

说 明

单位平行六面体的三对面中 有两对是矩形，另一对是非矩形 。两对矩单斜底心格子（ N ） 形平面都垂直于非矩形

平面，而它们之间的夹角为β， 但∠β≠ 90°。 a0

≠ b0 ≠ c0 ，α = γ =90°， β≠ 90°

属于正交晶系，单位平行六面体为长、宽、高都不 等的长方体，单位正交原始格子（ O ）

平行六面 体参数为： a0 ≠ b0 ≠ c0 α = β = γ =90 ° 属于正交晶系，单位平行六 面体为长、宽、高都不等的长方 体，单位正交体心格子（ P ）

平行六面体参数为： a0 ≠ b0 ≠ c0 α = β = γ =90 ° 属于正交晶系，单位平行六面体为长、宽、高都不 等的长方体，单位正交底心格子（ Q ）

平行六面 体参数为： a0 ≠ b0 ≠ c0 α = β = γ =90 ° 属于正交晶系，单位平行六面体为长、宽、高都不 等的长方体，单位正交面心格子（ S ）

平行六面 体参数为： a0 ≠ b0 ≠ c0 α = β = γ =90 ° 属于等轴晶系，单位平行六 面体是一个立方体。单位平行六 面体参数立方体心格子（ B ）

为： a0 = b0 = c0 α = β = γ = 90 ° 立方面心格子 (F) 属于等轴晶系，单位平行六面体是一个立方体。 位平行六面体参数为： a0 = b0 = c0 α = β = γ = 90° 属于四方晶系，单位平行六面 体为横截面为正方形的四方柱。规 定柱四方原始格子（ T ）

面相交的棱 c0 ，单位平行六面 体参数为： a0 = b0 = c0 α = β = γ = 90 ° 属于四方晶系单位平行六面 体为横截面为正方形的四方柱。 规定柱面四方体心格子（ U ）

相交的棱 c0 ，单位平行六面体参数为： a0 = b0 = c0 α = β = γ = 90 °

对应于六方晶系的空间六方格子。单位平行六面体底面为菱形的柱体。立方和三方原始格子 菱形交角为 60o 和 120 o ，如果把三个单位平行六面体拼起来，底面就(H) 成六边形，柱面的交棱就是六次轴方向。单位平行六面体参数为： a0 ≠ b0 ≠ c0 ，α = β =90 o ， γ =120 o

属于三方晶系，单位平行六面体相当于立方体 在 4L3 中的一个 L3 三方菱面体格子（ R ） 方向被

拉长或压缩，使立方体变 成菱面体。单位平行六面 体参数为：

a0 = b0 = c0 α = β = γ≠ 90 °、60 °、109 °28 ′16 ″

单斜平行六面体是三 条棱不相等，三对面互相 间不垂直的斜平行六面三斜原是格子（ Z ）

体。 单位平行六面体参数为： a0 ≠ b0 ≠ c0 ， α≠β≠γ≠ 90o

单位平行六面体的三对面中 有两对是矩形，另一对是非矩形 。两对矩单斜原始格子（ M ） 形平面都垂直于非矩形平面， 而它们之间的夹角为β， 但∠β≠ 90 。 a0

≠ b0 ≠ c0 ，α = γ =90 °， β≠ 90 °

立方原始格子 属于等轴晶系，单位平行六 面体是一个立方体。单位平行六 面体参数为： a0 = b0 = c0 α = β = γ = 90 °

3-2-3 晶胞中原子的坐标与计算

3-2-4 素晶胞与复晶胞

素晶胞，符号 P ，是晶体微粒空间中的最小基本单元。

复晶胞是素晶胞的多倍体。

3-3 点阵·晶系（选学内容）

3-4 金属晶体

作用力的大小由金属键的强弱来决定；主族同族从上到下金属键减弱，从左到右金属键增强，副族从上到下金属键增强（ II B 除外），从左到右视 d 电子成键情况先增强而后减弱。

金属键的强弱可直接由金属的升华热得出。定性的判断则由成键轨道、成键半径、成键数目来判断。

特点：熔沸点高，不溶于水，硬度大，导电性一般很好，延展性也一般很好。

金属晶体的结构─紧密堆积

金属键是无方向性也无饱和性的，故金属原子总是与尽量多的其它金属原子结合。金属原子的配位数 都很高。

金属有三种紧密堆积方式：

ABABAB......: 六方紧密堆积 12 74.05% ABCABC......： 面心立方紧密堆积 12 74.05% ABABAB … ..: 体心立方紧密堆积 8 68.02%

六立密堆积和面心立方密堆积的空间点有率和金属原子成键数相同，故稳定性相近，容易互相转化。 堆积方式影响密度。

在堆积方式中，六方和面心立方堆积方式可以形成四面体空穴和八面体空穴，比例为 2 ： 1 ，而体心立方堆积方式只形成八面体空穴。

3-5 离子晶体

离子键无方向性，也无饱和性，故在离子周围可以尽量多地排列异号离子，而这些异号离子之间也存在斥力，故要尽量远离。离子半径越大，周围可容纳的异号离子就越多，另一方面，异号离子的半径越小，可容纳的数目也越多。故离子的配位数与阴阳离子的半径比有关。而正离子半径一般比负离子半径要小，仅有极个别除外 ( 如 Cs+ 的半径比 F-的大 ) 。故离子晶体的配位数既与阳离子半径大小有关，又与阴离子半径大小有关，即决定于阳阴离子半径之比。因阴离子半径几乎总是大于阳离子半径，故配位数与阳离子半径大小关系密切，阳阴离子半径之比越大，配位数越高。

最常见的五种类型的离子晶体是 NaCl 型、CsCl 型、ZnS 型、CaF 2 型、TiO2 型 。

NaCl CsCl ZnS CaF2 TiO

2 阴离子配位数 6 8 4 4 3

阳离子配位数 6 8 4 8 6

晶体类型的描述

NaCl 型：晶胞为面心立方；阴阳离子均构成面心立方且相互穿插而形成；每个阳离子周围紧密相邻有 6 个阴离子，每个阴离子周围也有 6 个阳离子，均形成正八面体；每个晶胞中有 4 个阳离子和 4 个阴离子，组成为 1 ： 1 。

CsCl 型：晶胞为体心立方；阴阳离子均构成空心立方体，且相互成为对方立方体的体心；每个阳离子周围有 8 个阴离子，每个阴离子周围也有 8 个阳离子，均形成立方体；每个晶胞中有 1 个阴离子和 1 个阳离子，组成为 1 ： 1 。

ZnS 型：晶胞为立方晶胞；阴阳离子均构成面心立方且互相穿插而形成；每个阳离子周围有 4 个阴离子，每个阴离子周围也有 4 个阳离子，均形成正四面体；晶胞中有 4 个阳离子和 4 个阴离子，组成为 1 ： 1 。

CaF2 型：立方晶胞；阳离子构成面心立方点阵，阴离子构成空心立方点阵，阴离子处于阳离子形成的 8 个正四面体空穴中（ 1/8 晶胞）；每个阳离子周围有 8 个阴离子，每个阴离子周围有 4 个阳离子；晶胞中有 4 个阳离子和 8 个阴离子，组成为 1 ： 2 。

TiO2 型：四方晶胞；阳离子形成体心四方点阵，阴离子形成八面体，八面体嵌入体心四方点阵中；每个阳离子周围有 6 个阴离子，每个阴离子周围有 3 个阳离子；单位晶胞中有 2 个阳离子和 4 个阴离子，组成为 1 ： 2 。

晶体结构与阴阳离子半径比

对于简单的纯离子化合物，其晶体结构由阴阳离子半径比决定：

r+ /r、I、CNS配合物中，配位体中没有孤电子对，而是提供π电子形成σ配键，同时金属离子（或原子）也提供电子，由配位体的反键空π * 轨道容纳此类电子形成反馈π键。

一个配位体和中心原子只以一个配键相结合的称为单齿 ( 或单基 ) 配位体。如 NH 3 等。一个配位体和中心原子以两个或两个以上的配键相结合，称为多齿配体。例如：乙二胺为双齿配位体，氨基三乙酸为四齿配位体

二、中心离子：中心离也有称为配合物形成体的，一般是金属离子，特别是过渡金属离子。但也有中性原子做配合物形成体的。如 Ni(CO)4 ， Fe(CO)5 中的 Ni 和 Fe 都是电中性的原子。

如果双齿配体的配位原子相邻近，就不可能同与一个中心原子配位形成环状物，它的配位原子可各个与一个中心原子成链，形成含有两个中心原子的双核配合物，如配体联氨形成的配合物。还有些配体虽只有一个配位原子，但它却具有不只一对孤对电子时，也可能键合两个中心原子生成双核配合物。联结两个配位原子的配体称为桥联配体或桥联基团，简称桥基。如三价铁离子在水溶液中，于适当浓度的 pH 值下可形成多核的配离子。

含有两个或两个以上中心原子的配合物，称为多核配合物。在多核配合物中，中心原子除与配体结合外，金属原子间还相互结合这样的配合物称为金属簇配合物。

三、配位数：直接同中心原子（或离子）配位的配位原子的数目，为该中心原子 ( 或离子 ) 的配位数，一般中心原子 ( 或离子 ) 的位配数是 2 ，4 ，6 ， 8( 较少见 ) 。如 [Co(NH3)6]Cl3 和 [Co(NH3)3H2O]Cl3 中 Co3+ 离子直接的配位配位原子，前者是 6 个氨分子中 6 个氮原子，后者为 5 个氮分子中的氮原子和 1 个水分子中的氧原子，所以配位数均 6 。

在计算中心离子的配位数时，一般是先在配离子中确定中心离子和配位体，接着找出配位原子的数目。如果配位体是单齿的，那么配位体的数目就是该中心离子的配位数。例如在 [Pt(NH3)4]Cl2 和 Pt(NH3)2Cl2] 中的中心离子都是 Pt2+ ，而配位体前者是 NH3 ，后者是 NH3 和 Cl- 。这些配位体都是单齿的，那么配位数都是 4 。如果配伦体是多齿的，那么配位体的数目显然不等于中心离子的配位数。如 [Pt(En)2]C12 中 En( 代表乙二胺 ) 是双齿配位体，即每一个 En 有两个氮原子同中心离子 Pt2+ 配位，因此Pt2+ 的配位数不是 2 而是 4 。同理在 [Co(En)3]Cl3 中 Co3+ 的配位效不是 3 而是 6 。应当着重指出，计算中心离了的配位数时，不能只看化合物的组成，更要看实际配位的情况，不能从表面观察，冒然下结论。要根据实验事实来确定配位数。 Cs3CoCl5 表面上猛一看可能认为Co2+ 离子的配位数是为5 ， 实际上它的化学实验式经实验确定为 Cs2[CoCl4]/FONT>CsCl ，所以 Co2+ 离子的配位数是 4 而不是 5 。

和元素的化合价一样，原子的配位数也是可变的。配位数的大小决定于中心离子和配体的电荷，体积、电子层构型，以及配合物形成时的温度和瓜物的浓度等。一般地讲，相同电荷的中心离子的半径越大，配位数就越大。如 A13+ 和 F- 离子可以形成配位数为 6 的 [AlF 6 ]3- 离子，而半径小的 B3+ 就只能形成配位数为 4 的 [BF4]- 离子。对同一种中心离子来说，配位数随着配位体半径的增加而减少，例如半径较大的 C1- 与 Al3+ 配合时，就只能形成配位数为4 的 [AlCl4]- 离子。

中心离子的心电荷数增加和配位体电荷的减小，对于形成配位数较大的配合物都是有利的。 例如 Ag+ 的电荷小于 Ag2+ 的电荷数，它们与 I- 离子分别形成 [AgI2]- 和 [AgI4]2- 的配离子。

螯合物

螯合物也称内配合物，它是由配合物的中心离子和某些合乎一定条件的同一配位体的两个或两个以上配位原子键合而成的具有环状结构的配合物。所以，凡具有上述环状结构的配合物不论它是中性分子还是带有电荷的离子，都称螯合物或内配合物。而中性的螯合物则称为内配盐。如 [Cu(acac)2 ] 。

螯合物的每一环上有几个原子就称几元环。

根据螯合物的形成条件，凡含有两个或两个以上能提供孤电子对的原子的配位体称为螯合剂，因此，螯合剂为多齿配位体（也称多基配位体）。

螯合物的稳定性和它的环状结构 ( 环的大小和环的多少 ) 有关。一般来说以五元环、六元环稳定。多于五或六元环的配合物一般部是不稳定的，而且很少见。一个配位体与中心离子形成的五元环的数目越多，螯合物越稳定。如钙离子与 EDTA 形成的螯合物中有五个五元环，因之很稳定。 金属螯合物与具有相同配位原子的非螯合配合物相比，具有特殊的稳定性。这种特殊的稳定性是由于环形结构形成而产生的。我们把这种由于螯合物具有的特殊稳定性称为螯合效应。

如 [Ni(En)2]2+ 在高度稀释的溶液中亦相当稳定。而 [Ni(NH3)6]2+ 在同样条件下却早已析出氢氧化镍沉淀。

当螯合物与非螯合物的配位原子相同，配合物类型相似时，螯合效应主要是由熵值的增加所引起。

有必要指出一点：做为螯合物的配位体的螯合剂绝在多数是有机化合物，但也有极少数的无机化合物，如三聚磷酸钠与钙离子可形成螯合物。

由于 Ca2+ ， Mg2+ 离子都能与三聚磷酸钠形成稳定螯合物，所以常把三聚磷酸钠加入锅炉水中，用以防止钙、镁形成难溶盐沉淀，结在锅炉内壁。

螯合物稳定性高，很少有逐级解离现象。且一般有特征颜色，几乎不溶于水，而溶于有机溶剂。利用这些特点可以进行沉淀溶剂萃取分离，比色定量等方面工作。

4-1-4 配合物的命名

配合物的命名服从一般无机化合物的命名原则。如果配合物的酸根是一个筒单的阴离子，则称某化某。如 [Co(NH3)4C12]Cl ，则称氯化二氯四氨合钴 (III) 。如果酸根是一个复杂阴离子，则称为某酸某。如 [Cu(NH3)4]SO4 ，则称为硫酸四氨合铜 (II) 。若外界为氢离子，配阴离子的名称之后用酸字结尾。如 H[PtCl3(NH3)] ，称为三氯氨合铂 (II) 酸。它的盐如 K [PtCl3(NH3)] 则称三氯氨合铂 (II) 酸钾。

配合物的命名比一般无机化合物命名更复杂的地方在于配合物的内界。

处于配合物内界的配离子，其命名方法一般地依照如下顺序：配位体数 ( 不同配位体名称之间以中圆点分开 ) 中心离子名称 ( 加括号：用罗马数字注明 ) 。现具体举例加以说明：

1 ．氢配酸和氢配酸盐：

氢配酸的命名次序是： (1) 酸性原子团， (2) 中性原子团， (3) 中心原子， (4) 词尾用氢酸，氢字也可以略去。

氢配酸盐的命名顺序同上，惟词尾用酸而不用氢酸，酸字后面再加金属名称。

2 ．配阴离子化合物质命名次序是：（ 1 ）外界阴离子，（ 2 ）酸性原子团，（ 3 ）中性原子团，（ 4 ）中心原子。

3 ．中性配合物的命名次序是： (1) 酸性原子团， (2) 中性原子团： (3) 中心原子。

若配离子中的配位体不止一种，在命名时配体列出的顺序按如下规定：

在配位体中如既有无机配体又有有机配体。无机配体排在前，有机配体排列在后。

在有多种无机配体的有机配体时，先列出阴离子的名称，后列出阳离子和中性分子的名称。

同类配体的名称，按配位原子元素符号的英文字母顺序排列

同类配体中若配位原子相同，则将含较少原子数的配体排在前面，较多原子数配体列后。

若配位原子相同，配体中含原子的数目也相同，则按在结构式中与配位原子相连的原子的元素符号的字母顺序排列。

配体化学式相同但配位原子不同按配位原子元素符号的字母顺序排列。

4-2 配合物的异构现象与立体异构

4-2-1 结构异构

原子间连接方式不同引起的异构现象：键合异构，电离异构，水合异构，配位异构，配位位置异构配位体异构

(1) 键合异构

[Co(NO2)(NH3)5]Cl2 硝基 黄褐色 酸中稳定

[Co(ONO)(NH3)5]Cl2 亚硝酸根 红褐色 酸中不稳定 (2) 电离异构

[Co(SO4)(NH3)5]Br [Co Br(NH3)5] (SO4) (3) 水合异构

[Cr(H2O)6]Cl3 紫色

[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O 亮绿色

[CrCl2(H2O)4]Cl · 2H2O 暗绿色

(4) 配位异构 [Co(en)3][Cr(ox)3] [Cr(en)3][Co(ox)3] (5) 配位位置异构

(6) 配位体异构

4-2-2 立体异构

• 空间几何异构

• 旋光异构 ( 自学内容 ) 4-3 配合物的价键理论

自 1799 年塔尔特在实验室制得第一个六氨合钴（ III ）氯化物后的近百年中，很多科学家都力求对这种化合物的结构作出科学的解释，但直到 1893 年瑞士年 26 岁的化学家维尔纳才提出配位理论，成为配位化学的奠基人。维尔纳因此而得到诺贝尔化学奖。该理论的要点为：

大多数元素表现有两种形式的价键：主价和副价。

每一元素倾向于既满足它的主价又要满足于它的副价。

副价指向空间的确定位置。

维尔纳理论的不足：

配位键形成的条件和本质是什么？

配位键既是一种共价键就应有方向性和饱和性，那么不同的配离子是否有不同的空间构型？它们的配位数和空间构型有什么关系？

不同的配离子，在氧化还原稳定性、热稳定性和水溶液中的稳定性上，为什么具有显著的区别？

为了说明这些现象的本质，必然要政治课助于新理论。前人从大量的配合物化学的感性材料中，提出不同的配合物化学键理论。但是我们应该看到，配合物中的化学键理论还很不完善，还有待于在实践中丰富、检验。上前配合物中化学键理论最主要的有：（ 1 ）价键理论；（ 2 ）配位场理论；（ 3 ）分子轨道理论。

价键理论的核心是认为中心离子和配位原子都是通过杂化了的共价键结合的。

一、配位键的本质

我们知道配离子 [Ag(NH3)2]+ 是由中心离子 Ag+ 离子与配位体氨分子通过配位键结合而成的，而这种配位键的本质是：配离子的中心离子 ( 或原子 ) ，提供与配位数相同数目的空轨道，来接受配位体上的孤电子对而形成配位键。

在配离子中的配键亦可分为σ与 Fe 2+ 离子配位形成配离子时， CN离子中的孤对电子。

在 [Fe(H2O)6]2+ 配离子中，有四个末成对电子，称为高自旋配离子；而 [Fe(CN)6]4- 配离子中没有不成对电子，可称为低自旋配离子。

为了判断一种配合物是高自旋型还是低自旋型，往往采用测定磁矩的方法。末成对电子较多，磁矩较大；末成对电子数少或等于零，则磁矩小或等于零。知道磁矩实验值后，利用公式

即可求出末成对电子数 n ，从而知道配合物为高自旋还是低自旋型，但要注意上公式仅适于第一过渡系列金属离子形成的配合物，对第二三过渡系列的其它金属离子的配合物一般是不适用的。

四、离域π键

如在 [Ni(CN)4]2- 配离子中， Ni 2+ 离子具有 8 个d 电子，用 dsp2 杂化轨道，以容纳 CN- 离子中碳原子上的孤电子对，形成四个σ配位键，组成平面正方形的 [Ni(CN)4]2- 配离子。在 [Ni(CN)4]2- 配离子中的九个原子位于同一平面上，此时 Ni2+ 离子在形成σ配键外，还有空的 pz 轨道，可以和 CN 离子充满电子的π z 轨道重叠，而形成 9 原子 8 电子的离域π键，因而增强了 [Ni(CN)4]2- 配离子的稳定性。

近年来有些资科中是从反馈π键角度去解释 [Ni(CN)4 ]2- 配离子的稳定性： Ni2+ 离子提供电子，而配位体 CN- 离子的反键π * 轨道接受电子而形成反馈π键。

价键理论的应用和局限性

价价理论的优点是化学键的概念比较明确，容易为化学工作者所接受。可用来：

一、解释许多配合物的配位数和几何构型。

二、可以说明含有离域π键的配合物，如配位体为氰离子的配离子，特别稳定。

三、可以解释配离子的某些性质。如 [Fe(CN)6]4- 配离子为什么比 [FeF6] 3- 配离子稳定。利用价键理论可以较满意地予以说明。两种配离子的结构分别为； [Fe(CN)6]4- 为低自旋型配离子，因之比较稳定。

价键理论虽然成功地说明配离子的许多现象，但它有不少局限性：

一、价键理论在目前的阶段还是一个定性的理论，不能定量地或半定量地说明配合物的性质。如第 4 周期过镀金属八面体型配离子的稳定性，当配位体相同时常与金属离子所合 d 电子数有关。共稳定性次序大约为： d 0 ＜ d 1 ＜ d 2 ＜ d 3 ＜ d 4 ＞ d 5 ＜ d6 ＜ d 7 ＜ d 8 ＜ d 9 ＞ d 10 ，价键理论不能说明这一次序。

二、不能解释配合物的紫外光谱和可见吸收光谱以及红外光谱。不能说明每个配合物为何都具有自己的特征光谱，也无法解释过渡金属配离子为何有不同的颜色。

三、很难满意地解决夹心型配合物，如二茂铁，二苯铬等的结构。

四、对于 Cu(II) 离子在一些配离子中的电子分布情况，不能作合理的说明。如 [Cu(H2O)4]2+ 配离子经 x 射线实验确定为平面正方形构型，是以 dsp 3 杂化轨道成键。这样 Cu 2+ 离子在形成 [Cu(H2O)4] 2+ 时，会有一个 3d 电子被激发到 4p 轨道上去。即这个 4p 电子容易失去，但 [Cu(H2O)4] 2+ 却很稳定。因之，价键理论无法解释这个事实。

为了弥补价键理论的不足，只好求助于配位场理论和分子轨道理论，以期能得到比较满意的解释。这些有关内容将在后续课本中予以讨论。

4-4 晶体场理论

晶体场理论早在 1929 年由皮塞和范弗里克提出。

4-4-1 晶体场理论的基本要点

在配合物中，金属离子与配位体之间的作用，类似于离子晶体中正负离子间的静电作用，这种作用是纯粹的静电排斥和吸引，即不形成共价键；

金属离子在周围配位体的电场作用下，原来能量相同的五个简并 d 轨道发生了分裂，分裂成能级不同的几级轨道，往往使体系的总能量有所降低。

d 轨道能级的分裂

本来能量相等的五个简并 d 轨道，此时分裂为两级。一级是能量较高的 dy 2 和 dx 2 -y 2 称为 d y 或 e g 轨道；另一级是能量较低的 d xy、d xz、d yz 轨道，称 d s 或 t 2g 轨道。

分裂能

d 轨道在不同构型的配合物中，分裂的方式和大小都不同。

三、晶体场稳定化能

4-4-2 晶体场理论的应用

配合物的磁性

第一过渡系 M 2+ 离子的水合热

配合物的颜色

第 5 章 化学热力学基础

[ 教学要求 ]

1 ．熟悉热力学第一定律及其相关概念。

2 ．掌握化学反应热效应；了解反应进度概念。

3 ．掌握热化学方程式；反应热、反应焓变的计算；盖斯定律及有关计算；吉布斯能和化学反应方向的判断。

[ 教学重点 ]

化学热力学的四个状态函数 — 热力学能、焓、熵、自由能

[ 教学难点 ] 焓、熵

[ 教学时数 ] 8 学时

[ 主要内容 ]

1 ． 化学热力学的特点，体系和环境、敞开体系、封闭体系、孤立体系的概念、状态和状态函数、广度性质和强度性质、等温过程和等压过程、绝热过程、内能、热和功。

2 ．热力学第一定律；化学反应热效应：等容化学反应热和等压反应热的概念及关系、焓及焓变的概念及计算，化学反应进度概念，热化学方程式，反应热的计算：盖斯定律及其应用、标准生成焓。

3 ．吉布斯能和化学反应的方向：自发过程及其特点、熵和熵变、标准熵变的计算、吉布斯能和自发过程关系、吉布斯 — 赫姆霍兹方程式；吉布斯能判断反应的自发性，标准生成吉布斯能及其计算。

[ 教学内容 ]

5-1 化学热力学的研究对象5-2 基本概念化学反应：

1 ． 化学反应的方向、限度

2 ． 能量变化

3 ． 反应速率

4 ． 反应机理

5 ． 反应的控制

化学热力学：

应用热力学的基本原理研究化学反应，化学变化过程的能量变化问题

热力学： 主要解决化学反应中的三个问题：

① 化学反应中能量是如何转化；

② 化学反应的方向性；

③ 反应进行的程度。

动力学： 机理、反应的现实性和方向性

例：

热传递： 高温 → 低温；

气体扩散： 压力大→ 压力小；

溶液： 浓度大 → 浓度小

体系：作为研究对象的一部分物体，包含一定种类和一定数量的物质。

1 ． 敞开体系；

2 ． 封闭体系；

3 ． 孤立体系。

环境： 除体系以外的与体系密切相关的部分称为环境

状态及状态函数 : 状态是体系的总性质

1.由压力、温度、体积和物质的量等物理量所确定下来的体系存在的形式称为体系的状态

2.确定体系状态的物理量称为状态函数

3.状态函数的特点：状态函数只与体系的始态和终态有关，而与变化的过程无关 P、V、T、

n

过程与途径

1.状态变化的经过称为 过程 ( 恒温、恒压、恒容、绝热过程）

2.完成过程的具体步骤称为 途径

3.状态 1 → 状态 2 ： 途径不同， 状态函数改变量相同；

4.状态一定时，状态函数有一个相应的确定值。始终态一定时，状态函数的改变量就只有一个唯一数值。

5.等压过程： 压力恒定不变 Δ P = 0 ； 等容过程： ΔV = 0 ； 等温过程： Δ T = 0

广度（容量）性质及强度性质

1.广度（容量）性质： 与体系中物质的量成正比的物理量 ( 体积、质量等 ) ， ∑ X = ∑ X i ；具有加和性。 i=1

2.强度性质： 数值上不随体系中物质总量的变化而变化的物理量（温度、密度、热容、压力）。

热力学第一定律，热和功

1.热： 体系与环境之间因温度不同而交换或传递的能量称为热； 表示为 Q 。

规定：体系从环境 吸热 时， Q 为正值 ； 体系向环境 放热 时， Q 为负值。

2.功： 除了热之外，其它被传递的能量叫做功 表示为 W 。

规定：环境对体系做功时， W 为正值； 体系对环境做功时， W 为 负值。

问题： 热和功是否为状态函数？

体积功： W = P ΔV 单位： J、kJ

热和功不是状态函数，不取决于过程的始、终态，而与途径有关。

5-3 热力学的四个重要状态函数

热力学能 ( 内能 )

体系内部一切能量的总和称为体系的 热力学能 ( U ) , 分子运动的 动能 ，分子间的位能以及分子、原子 内部所蕴藏的能量 。

问题： U 是否为状态函数？ ΔU 呢？

＊ U ： ① 绝对值无法确定；

② 体系状态发生改变时，体系和环境有能量交换，有热和功的传递，因此可确定体系 热力学能的变化值 。

△ U ：可确定。

●广度性质，具有加和性，与物质的量成正比。

●体系与环境之间能量交换的方式

●热和功的符号规定

热力学第一定律：

Q、W

状态（ I ） 状态 （ II ）

U 1 U 2

U 2 = U 1 + Q + W

热力学第一定律数学表达式：

ΔU = U 2 – U 1 = Q + W

● 热力学第一定律： 能量具有不同的形式，它们之间可以相互转化，而且在转化过程中，能量的总值不变。

● Q 与 W 的正负号： 体系从环境 吸热 ， Q 取＋ ；体系向环境 放热， Q 取 － ；当 环境对体系做功时 ， W 取 ＋ ；反之， W 取 － 。

例 1: 某封闭体系在某一过程中从环境中吸收了 50kJ 的热量，对环境做了 30kJ 的功，则体系在过程中热力学能变为：

Δ U 体系 =+50kJ+ （ -30kJ ） = 20kJ 体系热力学能净增为 20kJ ；

问题： Δ U 环境 = ？

化学反应的热效应 ( Q P Qv )、焓 ( H ) 1.反应热（化学反应的热效应）：

在化学反应过程中，当生成物的温度与反应物的温度相同， 等压条件下 反应过程中体系只做 体积功 而不做其它有用功时，化学反应中吸收或放出的热量称为化学反应的 热效应。

2.焓（ H ）：

由热力学第一定律： Δ U = Q + W

体系对外作功： W =p （ V 2 –V 1 ）

ΔU = Q P + W = Q P – p （ V 2 –V 1 ）

U 2 – U 1 = Q P – p （ V 2 –V 1 ）

Q P = （ U 2 + pV 2 ）W ∵ W =p （ V 2 –V 1 ）

∴ Q P = Δ U + p Δ V = U 2 – U1 +p(V 2 –V 1 ) = （ U 2 + pV 2 ）体系向环境放出热量， 放热反应 。

7.适用条件：

封闭体系，等温等压条件，不做有用功。

例 1 ：用弹式量热计测得 298K 时，燃烧 1mol 正庚烷的 恒容 反应热为11 =4807.12 + (- 4) ′ 8.314 ′ 298/1000=483.6 kJ × mol -1

r : reaction ， Δ r H m 表示反应的焓变

m ：表示反应进度变化为 1mol θ ：热力学标准态：

10.热力学标准态 ( θ ) ：

(1) 表示反应物或生成物都是 气体时 ，各物质分压 1 × 10 5 Pa ；

(2) 反应及生成物都是 溶液状态时 ，各物质的浓度

1mol × kg -1 （近似 1mol × dm -3 ） ;

(3) 固体和液体 的标准态则指处于标准压力下的纯物质 . ※书写热化学方程式：

● 注明反应的温度和压强条件

● 注明反应物与生成物的聚集状态，

g- 气态； l- 液态 ； s- 固态

● 值与反应方程式的写法有关，如

2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g), = -483.6 kJ·mol -

12H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (l), = -571.68 kJ·mol -1 H 2 (g) +1/2 O 2 (g) = H 2 O (g), = -241.8 kJ·mol -1

H 2 O (l) = H 2 (g) +1/2 O 2 (g), = 241.8 kJ·mol -1

● 不同计量系数的同一反应，其摩尔反应热不同

2H 2 （ g ） + O 2 （ g ） === 2H 2 O （ g ） (298) =（反应物）

12 ．标准摩尔生成焓

在热力学标准态下，在某一确定温度下，由最稳定单质生成 1mol 纯物质时的等压热效应

表示，简称该温度下的生成焓 H 2 (g ， 10 5 Pa) + 1/2O 2 (g ， 10 5 Pa) === H 2 O(l) (298) =285.8 kJ × mol -1 11 ． 关于标准生成焓

(1) 同一物质不同聚集态下，标准生成焓数值不同

（ H 2 O ， g ） =285.8 kJ × mol -1 (2) 只有最稳定单质的标准生成热才是零；

（ C ，石墨） = 0 kJ × mol -1 （ C ，金刚石） = 1.9 kJ × mol -1 (3) 附录中数据是在 298.15K 下的数据。

(4) 同一物质在不同 温 度下有不同的标准摩尔生成热；

(5) 以 H + （ aq ）的 （ H + ， aq ）为零，但 1/2H 2 （ g ） + ∞ H 2 O （ g ） = H + ∞ aq + e 不为零

(6) 离子生成热： 指从稳定单质生成 1mol 溶于足够大量的水成为无限稀释溶液时的水合离子所产生的热效应

(7) 反应热效应的计算：

a A + b B ==== c C + dD ( 生成物 ) – ( 反应物 ) 热力学标准态

反应物与生成物都是气体时，各物质的分压为 1.013 × 10 5 Pa 反应物与生成物都是液体时，各物质的浓度为 1.0 mol kg -1

固体和液体纯物质的标准态指在标准压力下的纯物质

标准态对温度没有规定，不同温度下有不同标准态

盖斯定律，标准生成焓和反应热计算

1.盖斯定律： 1840 G.H.He( 瑞士科学家 )

不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个过程的热效应是相同的，即总反应的热效应等于各步反应的热效应之和。

2 ．应用条件：

注意：

① 某化学反应是在 等压（或等容） 下一步完成的，在分步完成时，各分步也要在 等压（或等容） 下进行；

② 要消去某同一物质时，不仅要求物质的种类相同，其物质的 聚集状态 也相同。

例 ：求反应

C( 石墨 ) ＋ 1/2 O 2 (g) = CO(g) 的反应热？

始态 C( 石墨 ) ＋ O 2 (g) = 终态 CO 2 (g) CO(g) + 1/2O 2

已知： C( 石墨 ) ＋ O 2 (g) = CO 2 (g) =283.0 kJ·mol -1

则 ?

(8) 同一物质，存在不同异构体时，结构刚性越大的分子，熵值越小。

4.反应熵变的计算公式

一般地，对于反应： aA + bB = cC + dD

规律：

① 凡反应过程中气体计量系数增加的反应，反应 >0 ；

② 凡反应过程中气体计量系数减少的反应，反应的

④ 没有气体参加的反应，反应中物质总计量系数增加的反应 ΔS J >0 ；反应中物质计量系数减少的反应，反应的

三、熵变与过程的方向

1.热温熵

热力学证明，在恒温可逆过程中，体系吸收或放出的热量 Q r 与体系的熵变 ΔS 之间有以下关系： ΔS ＝ Qr / T , 因此 ΔS 又叫热温熵

Qr ： 恒温可逆过程中体系所吸收的热

2.熵的应用

热力学证明：

孤立体系（绝热体系）的自发过程是体系熵增加的过程，即：

状态 I → 状态 II ， S II >S I ΔS = S II+ O 2p ΔV + W max , Qr = T ΔS

\ ΔU = T ΔST ΔS = W max

令 G o H赫姆霍兹方程

(Gibbs–HelmnoltzEquation) ：

ΔG = ΔH298 ( 反应物 )

、单位为 kJ × mol -1

五、热力学函数的变化

1.ΔG (T) = ΔHT ，

ΔG (T) = ΔH- TΔS (6) 求算反应逆转的温度

298 K 时 的计算方法; T K 时 的计算方法：

第 6 章 化学平衡常数 [ 教学要求 ]

1 ．了解化学反应的可逆性，掌握化学平衡和平衡常数的概念。

2 ．掌握标准平衡常数和吉布斯能变；熟悉多重平衡。

3 ．掌握浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响；了解从热力学和动力学等方面来选择合理的生产条件。

[ 教学重点 ]

1 ．标准平衡常数和吉布斯能变： Van't Hoff 等温式、反应商、标准平衡常数及其有关计算、利用反应商和标准平衡常数判断反应进行的方向。

2 ．浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响及其相关计算。

[ 教学难点 ]

标准平衡常数和吉布斯能变： Van't Hoff 等温式、反应商、标准平衡常数及其有关计算

[ 教学时数 ] 4 学时

[ 主要内容 ]

1 ． 化学反应的可逆性和化学平衡。

2 ．平衡常数表达式（化学平衡定律）及其书写、经验平衡常数（实验平衡常数）和标准平衡常数，浓度平衡常数和压力平衡常数概念及其关系。标准平衡常数和吉布斯能变： Van't Hoff 等温式、反应商、标准平衡常数及其有关计算、利用反应商和标准平衡常数判断反应进行的方向；标准平衡常数与实验平衡常数的关系。多重平衡及多重平衡规则。

3 ．化学平衡的移动：浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响及其相关计算；从热力学和动力学等方面来选择合理的生产条件。

[ 教学内容 ]

6-1 化学平衡状态

一、化学反应研究的重要问题(1) 反应的方向性；

(2) 反应的转化率，化学平衡问题；

( 热力学问题 )

(3) 反应所需时间，反应的速率。

( 动力学问题 )

二、反应的可逆性

1 ． 可逆反应；

CO + H2O=CO2 + H

22 ． 不可逆反应；

2KClO3 =2KCl + 3O2

3 ． 条件下可逆反应

2H2O(g)=2H2(g) + O2(g)

在等温等压条件下，标准态下反应的ΔrG = 0 是过程平衡的标志。

6-2平衡常数

一、质量作用定律、经验平衡常数

1 ． 对于溶液中的反应

aA + bB=gG + dD K c =

[A]、[B]、[G]、[D] 分别代表了物质 A、B、G、D 在平衡时的浓度；

K c 为浓度平衡常数；单位： (mol·dm -3 ) Δ n Δ n = (g + Δ) – (a+b) Δ n = 0 时， K c 无量纲，

Δ n ≠ 0 时， K c 有量纲，

2 ． 对于气相中的反应

aA + bB =gG + dD

① 压力平衡常数

K p =

② 浓度平衡常数

K c =

③ K P 与 K C 的关系

反应物生成物都近乎理想气体

气态方程 p = c RT 时

K P = K C ( RT ) Δ n ( 只应用于单纯气态反应 ) Δ n = 0 时， K P = K c 3 ． 复相反应

反应物或生成物中同时存在溶液状态、气体状态、固体状态时，纯液相和纯固相不出现在平衡常数表达式中，该反应平衡常数表达式的气体用分压表示，溶液用浓度表示，平衡常数 K X ，称为杂平衡常数。

4 ． 经验平衡常数 ( 实验平衡常数 )

浓度平衡常数、压力平衡常数和杂平衡常数都属于经验平衡常数 ( 实验平衡常数 )

二、相对平衡常数

相对浓度或相对压力 ? 相对平衡常数 K r T (r 表示 relative ，相对的 ) 对于反应 a A + b B = g G + dD 则相对浓度或相对压力为：

p i r = p i / = 1.013 × 10 5 Pa －气体

c i r = c i / = 1mol ·dm -3 －溶液

p x r = p x / c x r = c x /

表示物质的量的相对大小，是纯数；

平衡时，它们之间数值上的关系定义为相对平衡常数 K r 1.气相反应的 K r

a A(g) + b B(g) = g G(g) + d D(g) (p G / ) g ·(p Δ / ) Δ K r = (p A / ) a ·(p B / ) b K r ：

(1) 无量纲

(2) 对于稀薄气体或稀溶液， K r 数值近似于热力学平衡常数

平衡时：气态物质的分压为 p x

则物质 X 的相对压力为 p x / 为标准压力， 1 × 10 5 Pa, 1 × 10 2 kPa, 1atm 2.溶液相的反应 K r aA + bB = gG + dD K r = 溶液中

物质 X 的浓度为 c x mol·dm3

3.对于复相反应

Zn (S) + 2H + (aq) = H 2 (g) + Zn 2+ (aq) K r =

4.相对平衡常数

对某一化学反应式，以平衡时的反应物及生成物的相对压力，相对浓度的数值应用到质量作用定律中，得到唯一的无量纲纯数，称为该反应在该温度下的平衡常数 ( 相对平衡常数 ) 化学反应等温式 ------ 范德荷浦方程

● 标准态下：

>0 ，非自发过程；

= 0 ，平衡状态。

●非标准态下 :

ΔG >0 ， ΔG

化学反应均是在非标准状态下的反应，

非标态下的自由能变 ΔG 与标态下的自由能变 ΔG q 之间具有怎样的关系式？

根据热力学推导，二者之间的关系为：

Δ r G = + RTlnQ T r —— 化学反应等温式

Q T r 称为反应商

平衡时， Δ r G = 0 ， 则 Q T r = K T r = –RTlnK T r

K T r >10 7 ，或 K T r

是单向正向或逆向进行的标志；

40 kJ·mol -1 是反应正向进行或逆向进行的标志。

= –RTlnK T r ，

4 ．化学反应等温式，范德荷甫（ Van't Hoff ） 等温式

Δ r G T = + RTlnQ T r

在 Q T r = 1 时，在热力学标准态下 lnQ T r = 0 ，

Δ r G T = 注意 : Q T r 与 K T r 的不同之处

5 ．

表示温度为 T ， 反应物和生成物相对浓度及相对压力都为 1 时的反应自由能变。

>0 ， 过程逆向自发；

= 0 ，平衡状态

6 ． Δ r G T :

在任意状态下，体系在某一时刻的自由能变

Δ r G T

Δ r G T >0 ， 过程逆向自发； Δ r G T= 0 ， 体系处于平衡状态。

体系处于平衡状态：

0 = + RTlnK T r

=40 kJ·mol -1 时；

K T r 在 10( 反应物 ) T ，标准态 , T K

＝T Δ r S ，任何状态

Δ r G T = + RTlnQ T r ，任何状态

化学平衡的计算

（ 1 ）利用平衡常数求物质或产物的浓度，求反应物的转化率。

（ 2 ）利用实验数据求经验平衡常数及热力学平衡常数。

化学平衡的移动

平衡移动： 从旧的平衡状态转到新的平衡状态的过程，称为平衡移动。

改变平衡体系的条件之一，如温度、压力或浓度，平衡就象减弱这个改变的方向移动。

6-3 浓度对化学平衡的影响

对于化学反应 a A + b B= g G + d D, ΔrG =- RTlnK T r + RTlnQ T r ＝ RTlnQ T r /K T r

增大反应物浓度（或分压），减小生成物浓度时（或分压） ， Q T r 减小， ΔrG

6-4 压力对化学平衡的影响

1 ．压力对固相或液相的平衡没有影响；

2 ．对反应前后计量系数不变的反应，压力对它们的平衡也没有影响； 3 ．反映前后计量系数不同时：

①增大压力，平衡向气体摩尔量减少的方 向移动；

②减少压力，平衡向气体摩尔量增加的方向移动。

6-5 温度对化学平衡的影响ΔrGmo ＝/ 2.303 RT + / 2.303 R

， 在 ΔT 不大，可认为是常数，可以写成如下形式： Y = -a · 1/T + B lg K T r ＝/2.303R 结论：

吸热反应： >0 ，直线斜率

放热反应： 0 。

对放热反应： T 升高， K r 减小。

由 Van't Hoof 方程（ 4-23 ）式，

在 T 1 时， ln K T1 r ＝/RT 2 + /R

>0 时， T 2 >T 1 ， ( 升高体系温度 ) K r T2 >K r T1

T 1 ( 升高体系温度 ) K r T2

四、平衡移动原理

• 增加（或减少）体系总压力，平衡将向气体分子总数减少（或增大）的方向移动；

•

• 增加（或减少）体系总压力，平衡将向气体分子总数减少（或增大）的方向移动；

•

（ 3 ）升高（或降低）体系反应温度，平衡将向吸热（或放热）方向移动；

（ 4 ）催化剂对化学平衡的移动无影响，它只能缩短或改变达到化学平衡的时间。

本章教学要点：

1.掌握实验平衡常数 ( 经验平衡常数 ) 与相对平衡常数 ( 热力学平衡常数 ) 间的区别 . 2.掌握有关平衡常数的计算

3.掌握化学反应等温式 ΔrG = + RTlnQ T r 的意义及应用 .其中 , ΔrG 是非标准状态下的反应自由能 , 是标准状态 下的反应自由能 , Q T r 为相对反应商 . 4.掌握 Q T r /K T r 作为过程判据的方法 . 5.掌握平衡移动原理及其应用 .

6.进一步理解平衡常数的热力学意义 , 明确化学平衡常数与热力学函数的关系 ; ΔrGmo=Ea 逆 = D rH

活化能 是决定反应速率的内在因素

7-6 催化剂对化学反应速率的影响

正催化 ：加速反应速率；负催化：减慢反应速率

1 ．催化剂改变反应速率的原因

降低了反应的活化能；不改变反应的自由能，也不改变平衡常数 K r ；缩短平衡到达的时间，加快平衡的到来。

2 ．催化类型 化学催化、均相催化、非均相催化；

生物催化：生命体中各种酶的催化；

物理催化、光催化、电催化。

例如：均相催化

CH3CHO → CH4 + CO Ea = 190 KJ·mol -

1例如： 均相催化

CH3CHO → CH4 + CO Ea = 190 KJ·mol -1

以 I2 作催化剂

CH3 CHO → CH4 + CO Ea = 136 KJ·mol -1

CH3 CHO + I2 → CH3I + HI + CO CH3I + HI → CH4 + I

2反应活化能大大降低

非均相催化

2N2O === 2N2 + O2

E a = 250 KJ·mol -1

用金粉做催化剂，金粉吸附形成 N ≡ N × × × Au 中间体

2N 2 O === N ≡ N ? O × × × Au → 2N 2 + O 2

E a = 120 kJ·mol -1

3 ．催化剂的特征

催化活性、选择性、稳定性、再生性

4 ．催化剂的选择性

C 2 H 5 OH =CH 3 CHO + H 2

C 2 H 4 + 1/2O 2 =CH 2 ? CH 2 （ Ag 催化）

第8章 水溶液

[ 教学要求 ]

1 ．掌握质量分数、摩尔分数、质量摩尔浓度、质量浓度、物质的量浓度等基本概念及有关计算。

2 ．掌握非电解质稀溶液通性（依数性）：非电解质稀溶液蒸气压下降——拉乌尔定律、沸点升高、凝固点降低、渗透压的概念、及其有关计算。

3 ．掌握电解质和非电解质的基本概念；掌握强电解质溶液理论；

[ 教学重点 ]

1 ．非电解质稀溶液通性。

2 ．强电解质溶液理论。 [ 教学难点 ]

非电解质稀溶液蒸气压下降——拉乌尔定律、沸点升高、凝固点降低、渗透压的概念、及其有关计算

[ 教学时数 ] 4 学时

[ 主要内容 ]

1 ．溶液的浓度（组成量度）：质量分数和摩尔分数、质量浓度、物质的量浓度、质量摩尔浓度的基本概念及其相关计算

2 ．非电解质稀溶液的依数性：非电解质稀溶液的蒸气压下降——拉乌尔定律、溶液的沸点升高及凝固点降低原理及其计算公式应用、溶液的渗透压，渗透压与浓度、温度的关系：

3 ．电解质在水溶液中的存在状态：电解质和非电解质的基本概念；强电解质溶液理论：离子氛、活度和活度系数、离子强度的概念及其计算。

[ 教学内容 ]

8-1 溶液的浓度和溶解度

溶液： 凡两种以上的物质混和形成的均匀稳定的分散体系，叫做溶液。

气体溶液、固体溶液、液体溶液

溶解过程： ① 溶质分子或离子的离散过程

② 溶剂化过程

溶液的形成伴随随能量、体积、颜色的变化。

溶液：电解质溶液、非电解质溶液

8-2 非电解质稀溶液通性

难挥发非电解质稀溶液的依数性

稀溶液的依数性：

只与溶液的 浓度 有关，而与溶质的本性无关。

这些性质包括：蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压等。

1 ． 蒸气压下降

稀溶液蒸气压下降的实验说明溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压。

实验测定 25 ° C 时，水的饱和蒸气压 : p (H 2 O) = 3167.7 Pa ；

0.5 mol · kg -1 糖水的蒸气压则为 : p (H 2 O) = 3135.7 Pa ；

1.0 mol · kg -1 糖水的蒸气压为 : p (H 2 O) = 3107.7 Pa 。

结论： 溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。

拉乌尔定律： (1887 年，法国物理学家 )

在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数

p ： 溶液的蒸气压； 纯溶剂的蒸气压； 溶剂的摩尔分数

设溶质的摩尔分数为

Δ p : 纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差。

对于稀溶液，溶剂物质的量 n B 远远大于溶质物质的量 n A ，即 n B >>n A

设溶液的质量摩尔浓度为 m mol / kg -1 ，则

结论： 难挥发性的非电解质稀溶液，蒸气压下降数值只取决于溶剂的本性 ( K ) 及溶液的质量摩尔浓度 m 2 ． 沸点上升

沸点： 液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压；溶液的沸点升高

T b * 为纯溶剂的沸点； T b 为溶液的沸点

K b ：溶剂沸点上升常数，决定于溶剂的本性。与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关。

K b ：溶液的浓度 m = 1 mol · kg -1 时的溶液沸点升高值。

3 ． 凝固点下降

凝固点： 在标准状况下，纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。

溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点会下降。

4 ． 渗透压

半透膜： 可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大小，溶液浓度大，渗透趋向大。

溶液的渗透压： 由于半透膜两边的溶液单位体积内水分子数目不同而引起稀溶液溶剂分子渗透到浓溶液中的倾向。为了阻止发生渗透所需施加的压力，叫溶液的渗透压。

渗透压平衡与生命过程的密切关系：

给患者输液的浓度；② 植物的生长；③ 人的营养循环。

Van't Hoff ( 范特霍夫 ) 与理想气体方程无本质联系。

：渗透压； V ：溶液体积； R ：气体常数； n ： 溶质物质的量； c ：体积摩尔浓度；

T ： 温度； R = 8.314J · mol -1 · K -1

结论： 蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。

8-3 电解质溶液

强电解质 ---- 理论上 100 ％电离

数据表明：

① 对于正负离子都是一价的电解质，如 KNO 3 ， NaCl ，其Δ T f ( 实 ) 较为接近，而且近似为计算值Δ T f 的 2 倍；

② 正负离子为二价的电解质溶液的实验值Δ T f （实）与计算值Δ T f ( 计 ) 比值较一价的小；

电解质溶液越浓，实验值与计算值比值越小

1923 年， Debye 及 Hückel 提出离子氛（ ionic atmosphere ）概念。

观点： 强电解质在溶液中是完全电离的，但是由于离子间的相互作用，每一个离子都受到相反电荷离子的束缚，这种离子间的相互作用使溶液中的离子并不完全自由，其表现是：

溶液导电能力下降，电离度下降，依数性异常。

1、离子强度

c i ：溶液中第 i 种离子的浓度， Z i ：第 i 种离子的电荷

离子强度 I 表示了离子在溶液中产生的电场强度的大小。

离子强度越大，正负离子间作用力越大

2、活度与活度系数

活度： 是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表现出来的表观离子有效浓度，即扣除了离子间相互作用的浓度。以 a （ activity ）表示。

f ：活度系数，稀溶液中， f

①离子强度越大，离子间相互作用越显著，活度系数越小；

② 离子强度越小，活度系数约为 1 。稀溶液接近理想溶液，活度近似等于浓度。

③ 离子电荷越大，相互作用越强，活度系数越小。

f ：活度系数； Z 1、Z 2 分别表示离子电荷； m 为溶液离子强度

第15篇：无机化学实验室规则

---------低温恒温槽 旋转蒸发仪

分析化学实验室规则

一、自觉地遵守课堂纪律，维护课堂秩序，不迟到，不早退，不穿拖鞋，不披长发。保持室内安静，注意环境卫生。

二、带预习报告进实验室，实验过程要听从教师的指导，严肃认真地按操作规程进行实验。

三、保持实验台面、试剂架上的整洁，公用试剂用毕应立即盖紧放回原处，勿使试剂药品洒在实验台面和地上。

四、节约使用药品、试剂和各种物品；注意保持药品和试剂的纯净，严防混杂；试剂瓶盖及时盖上。

五、注意安全，实验室内严禁吸烟，酒精灯要随用随灭，必须严格做到：火着人在，人走火灭。

六、废液、废纸、或火柴头及其他固体废物和带渣沉淀的废液都应倒入废品缸内，不能倒入水槽或到处乱扔。

七、仪器损坏时，填写登记表，折价赔偿后补领。

八、实验室内一切物品，未经本室负责教师批准严禁携出室外，借物必须办理登记手续。

九、实验完毕，将试剂排列整齐，实验台面抹拭干净，玻璃仪器洗净放回仪器柜。

十、值日生负责实验室的讲台、边台、窗台和地面等公共场所卫生，关闭实验室的水源、门窗等，经指导老师检查同意

后方可离开实验室。

第16篇：厦门大学无机化学教学大纲

无机化学

（一）教学大纲

绪论 （1学时）

第一章 化学热力学初步（5学时）

1.1 热力学基本概念：状态与状态函数；过程与途径；热力学第一定律。 1.2 热化学：化学反应的热效应；恒容反应热Qρ和恒压反应热Qν；焓与反应焓变ΔH；热化学方程式的写法；几种反应焓

的计算方法：盖斯定律，由标准生成焓计算反应焓，由燃烧热计算反应焓，由键能估算反应焓。

1.3 化学反应的方向：反应的自发性；熵的初步概念；Gibbs自由能与ΔG；吉布斯—赫姆霍兹方程ΔG=ΔH－TΔS应用

第二章 化学平衡（3学时）

2.1 化学平衡常数：可逆反应；化学平衡定律；经验平衡常数与热力学平衡常数；转化率。

2.2 化学平衡常数和自由能变：等温方程；化学平衡常数和标准自由能变 2.3 化学平衡移动：压力、浓度对化学平衡的影响；温度对化学平衡的影响

第三章 化学反应速率（3学时）

3.1 反应速率定义及表示法：平均速度；瞬时速率。 3.2 反应速度理论简介：碰撞理论；过渡状态理论。

3.3 影响反化学反应速度的因素：基元反应与非基元反应；浓度对化学反应速率的影响

（零级、一级反应、二级反应）；温度对化学反应速率的影响；催化剂对化学反应速率的影响。

第四章 酸碱电离平衡（5学时）

4.1 酸碱理论简介：酸碱质子理论；酸碱电子理论。 4.2 强电解质溶液：离子氛；活度。

4.3 弱电解质的电离平衡：一元弱酸弱碱的电离平衡与pH值求算；多元弱酸弱碱的电离平衡与pH值求算；同离子效应、盐 效应；盐类水解。

4.4 缓冲溶液：定义；pH值求算；应用 第五章 沉淀溶解平衡（2学时）

5.1 溶度积常数：溶度积原理； 溶度积和溶解度的相互换算 5.2 沉淀与溶解的相互转化：多重平衡常数；沉淀-溶解计算

第六章 核化学（2学时） 6.1 核衰变 6.2 核裂变 6.2 核聚变

第七章 氧化还原反应（7学时） 7.1 基本知识与氧化还原反应式的配平

7.2 电极电位和电池电动势：原电池和电极电位；电极类型与原电池的简易表示法；标准氢电极与标准电极电势；标准电 极电位表的应用。

7.3 电池电动势（E池）与反应的自由能变（ΔG）：E池与ΔG的关系；平衡常数K与的关系。

7.4 电池电动势与浓度的关系：能斯特方程式；能斯特方程式的应用。 7.5 化学电源与电解

第八章 原子结构（7学时）

7.1 核外电子的运动状态：氢光谱和玻尔理论；微观体系波函数ψ及∣ψ∣2的物理意义；四个量子数的物理意义；氢原子 波函数的图象表示。

7.2 多电子原子核外电子排布和元素周期表：多电子原子的能级；屏蔽效应与钻穿效应；核外电子的排布；元素周期表。

7.3 原子性质变化的周期性：有效核电荷；原子半径；电离能；电子亲和能；电负性

第九章 化学键与物质结构（9学时）

9.1离子键与离子晶体：离子键的形成和晶格能；离子半径；典型离子晶体结构；离子极化。

9.2 共价键与分子结构：现代价键理论；离域π键（大π键）的形成；杂化轨道理论；价层电子对互斥理论；分子轨道理 论简介；键参数、键的极性与分子的性质。 9.3 金属键：自由电子理论；金属能带理论。 9.4 分子间作用力与氢键：分子间作用力；氢键 9.5 晶体结构简介

研究型学习报告（4学时）

无机化学

（二）教学大纲

第一章 s区元素（3学时）

1.1 s区元素通性：价层电子构型、氧化性及其变化规律；锂的特殊性； 1.2 重要化合物的性质：氧化物、过氧化物、超氧化物；氢化物；氢氧化物；盐类

1.3 制备：单质制备、各类钡盐制备

1.4 专题：对角线规则；R-OH规则；离子性盐类溶解度的判断标准；盐类的热稳定性

1.5 s区元素与生命：常量元素；微量元素；K+、Na+、Ca2+在生命体中的作用

第二章 硼族元素（3学时） 2.1 硼族元素的通性：价层电子结构；性质递变规律

2.2 硼族缺电子性及成键特征：AlCl3的二聚与缺电子性；BX3的成键特点与路易斯酸性；硼烷的成键特点及反应性；缺电 子化合物的加和性

2.3 硼、铝单质及的重要化合物结构与性质：单质；硼烷；氧化物；硼酸；硼砂；卤化物 2.4 镓、铟、铊简介

2.5 硼族元素与生命：硼、铝、铊的毒性

第三章 碳族元素（4学时）

3.1 碳族元素的通性：价层电子结构；性质递变规律

3.2 单质的结构及其基本性质：碳、硅、锗、锡、铅及其同素异性体 3.3 碳和硅的重要化合物结构及性质：氢化物；氧化物；碳化物；碳酸盐；硅酸及其盐；卤化物；金属离子与可溶性碳酸 盐的反应特点；

3.4 锡和铅的重要化合物结构及性质：硫化物；卤化物；二价锡的还原性及水解性；四价铅的氧化性与二价铅的难溶性 3.5 专题:Ellingham图及其应用;共价化合物的水解 3.6 碳族元素的用途：三氧化二铝；硅铝酸盐——A性分子筛 3.7 碳族元素与生命：碳、硅、铅生命体中的作用及毒性；温室效应

第四章 氮族元素（4学时）

4.1 氮族元素的通性：价层电子结构；性质递变规律；价态

4.2 氮及其化合物的结构与性质：氮的结构特点及固氮工程；氢化物；氧化物；含氧酸及其盐；卤化物

4.3 磷及其化合物的结构与性质：磷的同素异形体；氢化物；氧化物；含氧酸及其盐；卤化物

4.4 砷、锑、铋单质重要化合物：单质；氧化物；硫化物；含氧酸盐 4.5 氮族重要化合物的定性鉴定 4.6 专题：次周期性；惰性电于对效应

4.7 氮族元素与生命、环境：N、P在生命体的作用；NOx与环境污染；NaNO2、As2O3与健康。

第五章 氧族元素（2学时，以自学为主）

5.1 氧族元素的通性：价层电子结构；性质递变规律；价态 5.2 单质的结构与性质：氧；臭氧；硫的同素异形体

5.3 氧、硫重要的化合物结构与性质：双氧水；硫化物；多硫化物；硫属元素卤化物；硫的含氧酸及其盐；S2-、SO32-、S2O32-、SO42-的分析鉴定

5.4 专题：酸性变化的一般规律（氢化物对应的水化物、含氧酸）

5.5 氧族元素与环境：臭氧层；二氧化硫对环境污染与治理；水的污染与净化。

第六章 卤素（自学）

6.1 卤素的通性：价层电子结构；性质递变规律；价态 6.2 单质的性质及制备

6.3 卤化氢和氢卤酸的性质与制备 6.4 卤素含氧酸及其盐 6.5 拟卤素

6.6 卤素、拟卤素与环境污染及其治理

第七章 氢与氢能源（1学时） 7.1 氢化物：离子型；共价型；金属型 7.2 储氢材料与氢能源

第八章 配位化合物（6学时）

8.1 配合物的基本概念：定义；组成；命名 8.2 配合物的化学键理论：价键理论；晶体场理论。 8.3 配合物的稳定性：软硬酸碱理论；影响配合稳定性的因素 8.4 配合物的解离平衡

第九章 ds区元素（3学时）

9.1 ds区元素电子构型、氧化态、物理性质与构型关系 9.2 ds区元素单质性质、用途及冶炼

9.3 ds区元素化合物：Cu（Ⅰ）、Ag（Ⅰ）、Au（Ⅲ）的化合物；Zn（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的化合物；

Cu（Ⅱ）、9.4 Cu（Ⅰ）与Cu（Ⅱ）、Hg（Ⅰ）Hg（Ⅱ）的稳定性与相互转化 9.5 ⅠA与ⅠB，ⅡA与ⅡB的比较 9.6 ds区元素与环境、生命

第十章 过渡元素概论（1学时） 10.1 过渡元素的定义

10.2 过渡元素特点：分族、电子构型、氧化态；原子半径、离子半径的变化规律；d区元素水合离子的颜色及离子的配位 性；

第十一章 d 区元素（8学时）

11.1 钛分族： 单质钛的制备、性质和应用；二氧化钛；四氯化钛

11.2 钒分族：V2O5的制备、酸碱性及催化性能；V（v）的氧化性和系列还原产物

11.3 铬分族： Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）在酸性介质、碱性介质的存在条件及转化形式；Cr（Ⅲ）的两性和Cr（Ⅵ）的氧化性

；难溶铬酸盐；钼、钨的重要化合物及同多酸、杂多酸 11.4 锰分族：Mn（Ⅱ）、Mn（Ⅳ）、Mn（Ⅵ）、Mn（Ⅶ）的存在形式；Mn（Ⅱ）的碱性及还原性；MnO2的性质与应用；

MnO4- 强氧化性及还原产物随介质酸度的变化；软锰矿制备KMnO4 11.5 铁系元素： +2铁、钴、镍的化合物；+3铁、钴、镍的化合物；铁、钴、镍的鉴定。

11.6 铂系元素：单质的物理化学性质；铂和钯的重要化合物

11.7 过渡金属元素在生命中的作用；过渡金属元素与环境污染及其简单治理方法

11.8 过渡金属离子的分离与检出：锰、铬、铁、钴、镍的定性鉴定；混合离子分离

第十二章 f区元素（2学时）

12.1 镧系、锕系元素的名称、符号、电子层构性、氧化态及其变化规律 12.2 原子半径及离子半径变化规律；镧系收缩及后果

12.3 镧系元素化合物：离子的颜色及磁性；+3价化合物；+

2、+4价化合物以及简单的稀土分离反应 12.4 稀土元素应用 第十三章 无机化学新兴领域介绍（5学时）

13.1 金属羰基配合物：羰基化合物的结构；羰基化合物的合成与性质； 13.2 过渡金属原子簇化合物简介

13.3 金属有机化合物简介：烯、炔烃π－配合物；夹心化合物 13.4 多孔材料 13.5 纳米材料

第17篇：无机化学课程总结

无机化学

1、热化学

1.1 热力学的术语和基本概念 1.2 热力学第一定律 1.3 化学反应的热效应 1.4 He定律 1.5 反应热的计算

2、化学动力学

2.1 化学反应速率的概念

2.2 浓度对反应速率的影响—速率方程式

2.3 温度对反应速率的影响—Arrhenius方程式 2.4 反应速率理论和反应机理 2.5 催化剂和催化作用

3、化学平衡 熵 Gibbs函数

3.1标准平衡常数

3.2标准平衡常数的应用---判断反应程度、预测反应方向、计算平衡组成 3.3化学平衡的移动---浓度、压力、温度对化学平衡的影响

3.4自发变化和熵---化学反应的熵变、热力学第二定律、热力学第三定律 3.5 Gibbs函数---标准摩尔生成Gibbs函数、Gibbs函数与化学平衡

4、酸碱平衡

4.1酸碱质子理论 共轭酸碱对 4.2水的解离平衡和pH 4.3弱酸弱碱的解离平衡 盐溶液的酸碱平衡 4.4同离子效应 缓冲溶液 4.5酸碱指示剂 4.6酸碱电子理论

4.7配位化合物 配位反应 配位平衡

5、沉淀溶解平衡

5.1溶解度和溶度积 5.2沉淀的生成和溶解 5.3两种沉淀之间的平衡

6、氧化还原反应 电化学基础 6.1氧化值 氧化还原反应 6.2电化学电池

6.3电极电势 Nernst方程 6.4电极电势的应用

第18篇：无机化学小论文

无机化学小论文

题目名称：硅烷化技术的应用及发展系部名称：理学院化学系班 级：学 号：学生姓名：李斯涵指导教师：岳红

11081501 2015302771

2016年 1 月

论文题目

摘 要

材料表面工程技术是在不改变材料基本组成的前提下，投入较少的费用，大幅度地提升材料性能，是国民生产生活中必不可少的一门技术，其中金属磷化技术由于其所具有的优良特性，在涂装前处理、润滑、除锈等行业得到了广泛应用。但由于当今世界节能减排和清洁发展的需要，磷化技术已经不能很好的适应社会发展需要，而我们可以用性能更好，对环境友好的硅烷化处理技术取代传统磷化技术。本文主要简介了材料表面处理技术、金属磷化技术、硅烷偶联剂、硅烷化技术，讲解了硅烷化技术的特点，应用，及发展趋势。 关键词： 关键词1 材料表面工程技术; 关键词2 金属磷化技术; 关键词3 硅烷化技术

•I•

目

录

摘要 ...................................................................................................................I

一、金属表面处理技术概述 ...........................................................................1

二、金属磷化技术 ...........................................................................................1

（一）发展概况 ...........................................................................................1

（二）特点与应用 .......................................................................................1

三、硅烷偶联剂 ...............................................................................................2

（一）硅烷偶联剂的概念 ...........................................................................2

（二）硅烷偶联剂的发展简述 ...................................................................2

四、硅烷化技术 ...............................................................................................2

（一）硅烷化技术的概念及其作用机理 ...................................................2

（二）硅烷化技术相对于磷化技术的优势 ...............................................3

（三）硅烷化技术的具体应用...................................................................3

（四）硅烷化技术的发展 ...............................................................................3

五、结论 ...........................................................................................................4 致谢 ...................................................................................................................5 参考文献 ...........................................................................................................6

•II•

硅烷化技术的应用及发展

一、材料表面工程概述

表面工程的内涵为，从材料表面的实际应用出发，科学设计工艺方法，严格监控工艺过程，实际检测施工质量，并对全过程进行记录和总结，改进其中不足，不断提高技术水平，丰富理论内涵，开发新的用途和应用领域。

表面技术的应用，能使产品不断更新，物美价廉，占领市场并明显提高经济效益，表面技术涉及众多行业。

表面技术种类繁多，按照作用原理，可以分为原子沉积、颗粒沉积、整体覆盖、表面改性。按照其含义可大致分为：表面技术的基础和应用理论；复合表面处理技术、表面改性和表面涂覆技术；表面加工技术；表面分析和测试技术；表面工程技术设计等。在表面涂覆技术中磷化学处理占有重要地位。

二、金属磷化技术

磷化处理就是将金属放在含有磷酸、磷酸盐和其他化学药品的溶液中，在一定的工艺条件下，经与上述溶液接触、浸泡从而在金属的表面发生电化学与化学反应，使金属表面生成完整的、具有一定防腐作用的不溶性磷酸盐层，该膜层即称为磷化膜。该膜层不仅在金属防腐蚀方面起到了重要作用，而且在金属塑性加工，减少摩擦阻力、润滑、作涂装底层等方面也起到了重要作用。

（一） 发展概况

1869年到1911年为奠定磷化处理技术基础时期，在1869年英国的Charles Ro获得磷化处理工艺的专利，标志着磷化工艺的诞生。随后，磷化处理技术的发展着重于缩短处理时间，降低处理温度，改进磷化膜的性能，扩大磷化膜的用途。1917年到1937年，磷化处理技术迅速发展和广泛应用。1937年到2000年，在这个时期磷化处理技术很少有突破性的进展，只有稳步地发展和完善，重要改进主要有：低温磷化；各种控制磷化膜膜重的方法；连续钢带高速磷化处理工艺。2000年以后，主要是为了实现清洁生产与节能减排。开发新技术使磷化的温度降低，速度加快。同时将烷化处理技术应用于金属表面防腐，起到工艺稳定、成本较低、防腐能力较高的效果，这种技术可以有效得取代部分磷化。

（二） 特点及应用

由于磷化处理生成的磷化膜与基体结合牢固，且具有微孔结构，吸附性能良好，所以可大大提高涂装质量。另外，磷化膜具有良好的润滑性、绝缘性和耐蚀性，因而被广泛应用于汽车、轮胎、机械制造、航空航天和家用电器等产品制造领域。但磷化处理本身也存在很多自身无法克服的弊端：磷化处理液中含有磷酸盐及重金属等有害物质如不进行环保处理就会危害环境；另外，磷化处理大部分需在加温的条件下进行，能耗较大，工艺复杂，操作也不方便。因此，为了解决这一问题，为了满足日益增长的环保、健康及资源节约的要求，可以用硅烷化技术全面取代传统磷化工艺

•1•

三、硅烷偶联剂

（一）概念

硅烷偶联剂是既含有碳官能团（硅通过亚烃基与有机官能团键合的基团），又具有硅官能团（直接连接硅上易水解、缩合的基团）的有机硅化合物。

（二） 发展简述

20世纪40年代初，美国的一家实验技术人员因为实验意外发现了一种以玻璃布与不饱和聚酯构成的复合物，进而推动了采用玻璃纤维及其产品做增强材料、以有机树脂做胶黏剂的复合材料的发展。随着这种复合材料的发展与使用，人们发现该材料置于潮湿空气和水中，强度会明显下降，为了解决这一问题，人们找到了有机硅化物，当时恰逢这类有机硅化物的合成和研究处于高潮。为研究有机硅化物作为玻璃纤维处理剂提供了基础。后来随着有机聚合物复合材料的广泛使用，研究者对用于无机/有机复合材料中的有机硅烷化合物所起的作用十分关注。因此，不同研究者通过FT-IR、SEM、XRF、AES、XPS、ESCA等现代分析技术对复合材料界面层进行了深入研究，除进一步推动这类化合物的有效应用外，还对它的作用提出了化学键合、表面潮湿和形成互穿网络界面层等几种理论解释。

研究开发者利用这类开发者利用这类化合物的反应特性，已将它们运用于有机聚合物复合材料制备和应用，开发出多种多样加工性能优良、在不同环境下使用性能稳定的树脂基复合材料、橡胶制品、涂料、胶黏和密封材料以及用于金属表面硅烷化保护膜等，其发展势头方兴未艾。

四、硅烷化技术

（一）硅烷化技术的概念及其作用机理

在金属材料保护领域，采用硅烷偶联剂对金属进行预处理的技术被称为硅烷化技术。它在金属表面的作用机理可以简单概括为：硅烷偶联剂首先发生水解反应，进而脱水形成低聚合物，在这个过程中水解物和这种低聚物与金属表面的烃基形成氢键，后发生脱水反应形成部分共价键，最终结果是金属表面被有机硅化膜所覆盖。

（二）硅烷化技术相对于磷化技术的优势

1，硅烷化技术形成的纳米硅氧烷超薄有机硅膜，可以替代传统的磷化膜，是节能降耗、优质高产、降本增效的优异材料，硅烷化技术可以取代传统的磷化技术。

2，就有机硅烷膜与磷化膜两者耐腐蚀性和涂层的附着力比较，前者性能优于后者，如磷化膜的重量一般为2~3g/m，而硅烷膜重0.1g/m，两者相差20倍左右，有机硅烷化膜具有优异的防锈能力，不出现泛黄和生锈的现象，质量很稳定，与涂层结合度很高。

3，Si-O-M共价键分子间的结合力很强，所以产品很稳定，从而可以提高产品的防腐蚀能力。

4，使用方便，便于控制，槽液位双组份液体组成，仅需控制PH值和电导率，无须像磷化液那样要控制游离酸，总酸，促进剂，锌，镍锰的含量，处理温度等诸多的工序参数。

5，节约能源，槽液不需要加温处理，可室温或低温操作，能源费用降低。

•2•

6，优异的环保性能。硅烷处理槽成分中无磷酸盐、COD/BOD重金属离子、槽底废渣。废水排放少且容易处理，简化操作，如果安装过滤器及离子交换器，可以做到封闭循环使用。清洁生产，优化环境。

7，适用性强：适用于浸渍、喷淋、喷涂、浸涂，混涂和粉末涂装等处理方式。 8，适用于多种金属处理，如冷轧板，热镀锌板，电镀锌板，涂层板，铝等不同板材的混线处理。

9，工艺流程较磷化大为简化，工艺简单，流程短，有机硅烷处理后不需水浇，可直接烘干，节约水资源。甚至在有机硅烷处理后也可不用烘干，直接电泳。

10，综合成本低，产品消耗量低，三废处理成本低。

11，与原有磷化涂装工艺与涂装设备相容，不需要进行设备改进，只需将磷化液换为硅烷处理液，即可投入生产。

（三）硅烷化技术的具体应用

在汽车行业中，可以应用于汽车零件部行业喷漆中的喷涂、喷粉以及电泳前处理，且有机硅烷处理可以利用磷化处理的生产线。

在家电行业，专门针对冰箱外壳冷轧板开发的处理剂一种复合型超支化硅烷偶联剂BT-SE为主要成膜物质的新型处理剂，它不含重金属及磷酸盐等有害成分，能在洁净的金属表面形成一层致密的硅烷膜，显著提高后续金属涂层的附着力和耐腐蚀性。

在航空、航天行业，铝合金广泛应用于航空航天领域，为了提高他表面的耐蚀性和有机涂层的黏结耐久性，王云芳等对铝合金进行水煮处理，其表面形成富含烃基氢氧化物层，然后经两步浸涂后再高温固化，在被氧化的铝合金表面像成复合硅烷氧化膜，经检验，认为得到了保护膜层。

在文物保护中，甄广全等采取有机硅双分子膜加有机氟硅复合涂层保护户外铁器。

（四）硅烷化技术的发展

随着研究人员对有机硅烷偶联剂的不断合成和研究，硅烷化技术的物质基础一定会越来越深厚，而且其合成方法一定会越来越环保，原子利用率也会越来越高，硅烷化技术的应用领域也会越来越扩展，逐步甚至完全取代金属磷化处理技术，为我国的国民发展做出一定的贡献。

•3•

五、结 论

随着科学技术的发展，国民生产水平的提高，金属在各行各业的应用也越来越广泛，与此同时，其表面处理技术尤为重要，由于金属磷化技术比硅烷化技术成熟的早，故其在化学表面转化处理工艺中占有重要地位。但由于该技术自身存在无法克服的弊端，对环境污染较大，工艺比较复杂等，故需要完善其工艺，和寻找新技术来逐步甚至完全取代它。随着人们对硅烷偶联剂的研究和应用，硅烷化技术逐步发展和成熟，由于它较磷化技术的优势明显，对环境友好，工艺简单，具有成本低等特点，研究者正在不断地深入发掘，拓宽其应用领域，使该技术越来越成熟，从另一个角度解决金属磷化处理的问题。

•4•

致 谢

感谢老师这一学期为我们精彩讲述无机化学这门学科，指导我们该如何在大学学好这门课，和帮助我们深入理解主要知识点，让我们独立自主地做完这个小论文，进一步独立地探索科学知识，提高自主学习能力。本论文课题来源于老师上课所讲的硅烷，我对它挺感兴趣的，在查找硅烷的过程中了解了硅烷偶联剂及其与金属表面处理的相关知识。发现了目前金属磷化技术的不足，找到了用硅烷化技术取代磷化技术的解决方法。觉得在完成这个小论文的过程中收获了很多自己在书本上学习不到的知识，开阔了视野，但因为知识水平有限，写的论文会存在一些问题，希望老师能指导指导我。

最后，再次感谢老师对我的教导。

•5•

参考文献

[1] 硅烷偶联剂-------原理、合成与应用/张先亮，唐红定，唐俊编著.-------北京：化学工业出版社，2011.11 [2] 金属磷化工艺技术/胡国辉主编.------北京：国防工业出版社，2009.1 [3] 材料表面工程技术/王振廷，孙俭峰，王永定主编------哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2011,9

•6•

第19篇：无机化学与生活

无机化学与生活

——无机膜及其应用

膜对于我们来说应该是不算陌生的，在自然界和人体中均存在着膜，它的应用随着人工膜的产生而变得更加广泛。但是在膜的应用之初，首先是各种有机膜得到迅速发展。从20世纪70年代起，无机膜才逐渐引起专家的重视，从而得到发展。

无机膜是是固体膜的一种，它是由金属、金属氧化物、陶瓷、沸石等无机材料制成的半透膜。无机膜从表层结构上可以分为致密膜和多孔膜两大类，致密膜又包括各种金属及其合金膜和氧化物膜。

无机膜之所以会得到发展，是因为它有着聚合物分离膜无法比拟的优点：化学稳定性好、机械强度大、抗微生物能力强、耐高温以及分离效率高。无机膜的应用主要涉及液相分离与净化，气体分离与净化和膜反应器三个方面。其中膜在液相分离与净化方面的应用涉及了环保、食品、化工、生物工程等众多领域，和我们的生活息息相关。

三废处理是环保行业的重要内容，包括对生产和生活中产生的固体废物、液体废物以及废弃进行无害处处理或回收利用。而膜技术的处理对象主要是流体，因此膜技术可以广泛的应用于三废处理。例如陶瓷膜处理含有超细颗粒与胶体物质的废水，包括化工行业的钛白废水、废酸，染料废水等，陶瓷膜处理含油废水技术，包括冶金行业的乳化油废水，石油化工行业和金属加工行业的含油废水等等。

但是必须认识到单一的采用无机膜处理技术可能是无法达到最优效果的，如能将其与其它技术相结合，往往可以大大的提高效率，因此必须注重对陶瓷膜集成技术的研究。工业废水处理中的一个难题就是许多废水都具有有机物浓度高、生物降解性差甚至有生物毒性等特点，光催化氧化是处理此类问题的有效方法。而这种方法一直存在着催化剂难以回收的问题，而陶瓷膜可以很好地实现催化剂的循环利用，因此若能将这种超细催化剂技术引入废水处理领域，可以有很好的应用前景。我想这一点可以成为我们的研究方向，从而促进环保的实现。

无机膜在食品行业的应用主要为奶制品，酒类，果汁饮料，调味品等料液的澄清、浓缩、除菌。例如，无机膜在乳品中的应用主要是牛乳除菌浓缩及蛋白回收。目前超滤法已作为乳清蛋白回收的标准技术，广泛的应用于各国的乳品工业中。陶瓷微滤膜和超滤膜技术则被大量用于牛奶和乳清的生产过程，其优点是可耐较高的操作压力，膜不易压密，可进行酸碱清洗，并能承受高黏度流体的强剪切力。又如无机膜在果汁生产中也有着良好的应用。传统的果汁澄清方法需经过多步的过滤，并需要助滤剂等。而无机膜在果汁过滤中具有渗透通量较高，蛋白质吸附少，机械强度好、耐高压反冲洗和过程中不变型以及热稳定性好、可进行高温原位消毒等优点，并且有利于保持果汁的原汁原味。

但是无机膜的过滤性能在应用过程中会发生变化，这主要是因为浓差极化及膜被过滤体系污染所导致。因此需要对膜进行再生与清洗。膜清洗方法可分为物理方法和化学方法，物理方法是指采用高流速水冲洗，海绵球机械冲洗等去除污染物，化学方法是采用对膜材料本身没有破坏，而对污染物有溶解作用或置换作用的化学试剂对膜进行清洗。

由于无机膜的优异性能和无机材料科学的发展，无机膜的应用领域日益扩大，因此世界各国都对无机膜的研究及应用技术开发给予很大的重视。我国的无机膜的研究始于20世纪80年代末，已经能在实验室规模制备出无机微滤膜和超滤膜以及高通量的金属钯膜，反应用膜以及微孔膜也正在开发中。2002年第七届国际无机膜大会在中国召开，标志着我国无机膜的研究与工业化工作已进到国际领先水平。

但是在当前的社会里，无机膜的技术并不成熟，还有很多的漏洞和可以改进的工艺，尤其是我国的无机膜技术起步较晚，虽然已经赶上进度，但和美国、日本等发达国家还有一定的差距，所以无机膜的发展前景广阔，它的研究开发今后将围绕研究新材料和开发制模新工艺两个方面进行。膜隔离技术除了在传统工业的技术改造中起着重要的作用外，特别在节能技术、生物工程和环境工程三个方面将发挥作用。因此，作为新一代的化学人，在无机膜的方面如果深入研究，定可以取得不错的成果。

参考文献：《液体分离膜技术与应用》张玉忠

郑领英

高从堦编著

化学工业出版社

2004年1月第一版

《无机膜分离技术与应用》徐南平

邢卫红

赵宜江著

化学工业出版社

2003年3月第一版

《现代膜技术及其应用指南》

王学松著

化学工业出版社

2005年7月第一版

第20篇：无机化学研究最新进展

无机化学研究最新进展

陈 荣 梁文平

(国家自然科学基金委员会化学科学部，北京 100085)近几年我国无机化学在国家自然科学基金及其它基础项目的支持下，基础研究取得突出进展，成果累累，一批中青年专家的工作脱颖而出。有的专家在科研成果转化、产业化方面作出了突出成绩；有的专家在国际高水平的专业杂志Science, Accounts of Chemical Reserch , Angew.Chem.Int.ed., J.Am.Chem.Soc.上发表了一批有影响的科学论文。以化学著名期刊Angew.Chem.Int.Ed.和J.Am.Chem.Soc.为例，据不完全统计，近10年来，大陆学者在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文44篇，其中无机化学领域的专家发表18篇，占41%。特别是近两年，大陆学者在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文30篇，无机化学领域的专家发表16篇，占53%，增长迅速；近10年大陆学者在J.Am.Chem.Soc.上发表论文53篇，无机化学学者发表11篇，占20%；有机化学领域的专家，在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文8篇；在J.Am.Chem.Soc.上发表论文14篇，也表现出良好的发展势头。我们相信在国家自然科学基金的资助下，化学学科能够继续取得基础研究的突破，开创新领域，开展国际领先的独创性研究工作。无机化学的在以下几个方面取得了令人瞩目的成绩：

1.中国科技大学钱逸泰、谢毅研究小组在水热合成工作基础上,在有机体系中设计和实现了新的无机化学反应,在相对低的温度制备了一系列非氧化物纳米材料。溶剂热合成原理与水热合成类似，以有机溶剂代替水，在密封体系中实现化学反应。他们在苯中280℃下将GaCl3和Li3N反应制得纳米GaN的工作发表在Science上，审稿人评价为“文章报道了两个激动人心的研究成果：在非常低的温度下苯热制备了结晶GaN；观察到以前只在超高压下才出现的亚稳的立方岩盐相。„„”文章已被Science 等刊物引用60次。在甲苯中溶剂热共还原制成InAs，文章发表在J.Am.Chem.Soc.上；在KBH4存在下，在毒性低的单质As和InCl3反应制得纳米InAs，文章发表在Chem.Mater.上；在700℃下将CCl4和金属Na发生类似Wurtz反应制成金刚石，该工作在Science上发表不久就被美国《化学与工程新闻》评价为“稻草变黄金”；用溶剂热合成了一维CdE(E=S,Se,Te)，文章发表在Chem.Mater.上；用金属Na还原CCl4和SiCl4在400℃下制得一维SiC纳米棒的工作发表在Appl.Phys.Lett.上，被审稿人认为这是一种“新颖的和非常有趣的合成方法，„„将促进该领域更深入的工作”；多元金属硫族化合物纳米材料的溶剂热合成：如AgMS2 和CuMS2(M=Ga,In)的文章分别发表在Chem.Commum.和Inorg.Chem.；成功地将部分硫族化合物纳米材料的溶剂制备降至室温，其中一维硒化物的工作发表在J.Am.Chem.Soc.和Adv.Mater.上；不定比化合物的制备和亚稳物相的鉴定：如Co9S8等不定比化合物的溶剂热合成发表在Inorg.Chem.上，岩盐型GaN亚稳相的高分辨率电镜鉴定工作发表在Appl.Phys.Lett.上。

2.吉林大学冯守华、徐如人研究组应用水热合成技术，从简单的反应原料出发成功地合成出具有螺旋结构的无机椨谢擅赘春喜牧希?/FONT>M(4,4'-bipy)2(VO2)2(HPO4)4 (M=Co; Ni)。在这两个化合物中，PO4四面体和VO4N三角双锥通过共用氧原子交替排列形成新颖的V/P/O无机螺旋链。结构中左旋和右旋的V/P/O螺旋链共存。这些左旋和右旋的螺旋链严格交替，并被M(4,4'-bipy)2结构单元连接，形成开放的三维结构。无机螺旋链的形成，归因于M(4,4'-bipy)2结构单元上的两个联吡啶刚性分子分别与两个相邻螺旋链上的钒原子配位产生的拉力。研究结果发表在Angew.Chem.Int.Ed.2000, Vol.39, No.13, 2325-2327。

鉴于在国际上无机水热合成前沿领域的系统和创新性研究工作，吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室冯守华教授和徐如人院士2001年应邀为美国化学会《化学研究评述》（Accounts of Chemical Reserch）撰写综述论文。综述题目为“New Materials in Hydrothermal Synthesis” （Acc.Chem.Res.，34(3)，239?/FONT>247，2001）。该文从以下七个方面系统地总结了新材料水热合成化学方面的研究成果：微孔晶体；离子导体；复合氧化物和复合氟化物；低维磷酸铝；无机/有机杂化材料；特殊聚集态材料；材料，生命，环境与社会问题。

3.南京大学熊仁根、游效曾等在光学活性类沸石的组装及其手性拆分功能研究方面设计和合成具有手性与催化功能的无机椨谢踊亩辔峁梗歉男粤斯庋Щ钚缘 奶烊挥谢┪?/FONT>(奎宁)，以它作为配体同金属离子自组装构成了一个能进行光学拆分（或选择性的包合S-构型）消旋2-丁醇和3-甲基- 2-丁醇，拆分率达98%以上的三维多孔类沸石。在成功设计这个类沸石时，我们主要考虑了以下一些因素：负一价阴离子的配体（排除了外部阴离子占据空洞的 可能性）；配体具有大量的有机部分增强了疏水性；同时也有亲水基团, N、OH等基团共存于一个配体中, 这样配体具有两性；多个手性中心（4个）。这是目前第一个能拆分的具有光学活性的类沸石，该工作被认为是非常重要和有意义的工作，发表在Angew.Chem.Int.Ed.,(2001,40,4422-4425)上，并被选为Hot Paper。

4.中国科学院福建物质结构研究所洪茂椿、吴新涛等在纳米材料和无机聚合物方面的工作有30篇论文发表在国际高水平的刊物如Angew.Chem.Int.Ed.，J.Am.Chem.Soc.，Chem.Eur.J.，Chem.Comm.，Inorg.Chem.上，引起了国内外同行的广泛重视。他们在纳米金属分子笼（nanometer-sized metallomolecular cage）的合成，结构和性能研究方面考虑有机桥联配体与金属离子的协同作用和结构调控，设计合成了一种含有机硫和氮的三齿桥联配体tpst, 其中的吡啶环与中心隔离体通过柔性的硫醚联结.通过tpst配体与两价的镍、鈀或铂离子自组装反应，我们成功地构筑了具有Oh对称的立方体金属-有机笼子[Ni6(tpst)8Cl12]，其笼内体积超过1000?3，可以同时容纳多种离子和溶剂分子。 该笼子在100° C下稳定并有12个较大的可变的窗口，可以让小分子进出笼子。这是目前已测定单晶结构的容量最大的一个金属-有机笼子（ J.Am.Chem.Soc.2000, 122，4819-4820）。 进行了具有大孔洞的新型金属¾ 有机类分子筛(New type of metal-organic macroporous zeotype) 的合成，结构和性能的研究。这一方面的研究工作主要集中在合成合适的有机配体设计合成孔洞大小和形状适宜的复合聚合物。他们最近把tpst 配体和一价的金属离子进行逐步组装，制成了一种具有纳米级管的一维聚合物[Ag7(tpst)4(ClO4)2(NO3)5]n ， 管中可以同时容纳离子和小分子。 这是目前唯一的一种具有金属-有机的纳米管的一维聚合物。

他们还成功地构筑了一个新型的具有纳米级孔洞的类分子筛[{Zn4(OH)2(bdc)3}· 4(dmso)2H2O]n , 其中孔洞的大小近一纳米。骨架的金属可以是具有催化活性的金属团簇。把多齿羧酸大配体与稀土金属和过渡金属离子反应，制成了多种含稀土金属和过渡金属且具有大孔洞的一维、二维和三维聚合物, [Gd2Ag2(pydc)4(H2O)4]n [{Gd2Cu3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd4Cu2(pydc)8 (H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd2Zn3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n ，[{Gd4Zn2(pydc)8

金属纳米线和金属-有机纳米板的合成和结构研究。设计合成了一些金属纳米线、金属-非金属纳米线和金属有机纳米板，应用结构化学研究手段，研究它们的自组装规律、空间结构、电子结构及其物理化学性能，探索空间结构与性质和性能的关系规律。

5．北京大学高松研究小组在磁分子材料的研究方面取得了突出成果。 外磁场依赖的特殊的磁弛豫现象。 在水溶液中以1:1:1的摩尔比缓慢扩散K3[M(CN)6] (M = FeIII,CoIII), bpym (2,2’-bipyrimidine) 和Nd(NO3)3, 合成了第一例氰根桥联的4f-3d二维配位高分子[NdM(bpym)(H2O)4(CN)6]× 3H2O, 24个原子形成的大六边形环, 分别以顶点和边相连, 构筑成独特的二维拓扑结构。通过对结构相同的两个化合物的磁性比较研究，确定了NdIII-FeIII间存在弱的铁磁相互作用。尽管在2K以上未观察到长程磁有序，零外场下变温交流磁化率也表现出通常的顺磁行为，但是，在外磁场(2kOe)存在时交流磁化率表现出慢的磁弛豫现象, 与超顺磁体和自旋玻璃有类似之处。用该体系几何上的自旋阻挫给予了初步解释(Angew.Chem.-Int.Ed., 40(2), 434-437, 2001)。

金属簇合物为结构单元的超分子组装。 以混合稀土盐Dy(ClO4)3和天冬氨酸的水溶液, 调节溶液的pH到大约6.5, 合成得到了一个三维开放骨架结构的配位高分子, 其孔径达11.78A。 用天冬氨酸这个二元羧酸替代一元氨基羧酸的结果是, 在生理pH条件下形成的氨基酸稀土配合物从分立的四核立方烷结构组装成三维的超立方烷(Angew.Chem.-Int.Edit., 39(20), 3644-6, 2000)。

氰根桥联的三维铁磁体。以以4d金属离子Ru(III) 稳定的的二氰根配合物[RuIII(acac)2(CN)2]-为“建筑块”与3d金属离子Mn(II)反应，合成了一个氰根桥联的类金刚石结构的三维配位高分子。磁性研究表明，Ru-Mn间呈铁磁性作用，并且在3.6 K 以下表现出长程铁磁有序。这是第一例含Ru(III)的分子铁磁体。

缓慢扩散Cu(en)(H2O)2SO4的水溶液到K3[Cr(CN)6]的水-乙醇溶液，得到一个氰根桥联的结构新颖的三维配位高分子[Cu(EtOH)2][Cu(en)]2[Cr(CN)6]2，磁性研究表明，Cr-Cu间呈铁磁相互作用，并且在57 K以下表现出长程铁磁有序。这是第一个结构和磁性表征的Cr-Cu三维分子磁体(Angew.Chem.-Int.Edit., 40(16), 3031-3, 2001; J.Am.Chem.Soc., 123, 11809-10, 2001)。 6．清华大学李亚栋研究组在新型一维纳米结构的制备、组装方面取得了突出的进展。 李亚栋课题组首次发现了由具有准层状结构特性的金属铋形成的一种新型的单晶多壁金属纳米管，有关研究成果在美国化学会志上(J.Am.Chem.Soc.123(40), 9904~9905, 2001)报道。这是国际上首例由金属形成的单晶纳米管，铋纳米管的发现为无机纳米管的形成机理和应用研究提供了新的对象和课题。

他们还设计利用人工合成的有机无机层状结构作为前驱体合成出金属钨单晶纳米线和高质量的WS2纳米管，并借助小角X射线衍射和高分辨电镜微结构分析，详细研究了由层状前驱体到纳米管的层状卷曲机制，为一维纳米线和纳米管的合成提供了新的方法和思路。这方面的工作发表在德国应用化学(Angew.Chem.Int.Ed.41(2), 333~335, 2002)和美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.124(7), 1411~1416, 2002)上。

一维氧化物纳米线、带及管由于其广泛的应用情景而倍受重视。李亚栋等通过液相反应途径，在较温和的条件下成功地合成了高质量的a 和b 二氧化锰纳米线和纳米棒，同时实现了对产物成相的调控。此外，他们还合成出了单晶MoO3纳米带和钛酸盐纳米管。这方面的工作部分已发表在美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.124(12), 2880~2881, 2002)等杂志上。

无机化学在最近几年里所取得的突出进展主要表现在固体材料化学、配位化学方面，在某种程度上与国际保持同步发展。从传统的无机化学角度来看，生物无机化学 和放射化学的研究则相对滞后。在国家自然科学基金委员会政策局、化学部和中国科学院化学部的共同支持下，2002年3月5-7日在深圳举行了生物无机化学 发展战略研讨会。会议分析了国内外生物无机化学发展过程和在目前生命科学和化学科学交叉发展相互促进的强大动力和趋势。我国生物无机化学是在20世纪80 年代开始发生发展的，当时落后于国际约10年。在国家自然科学基金委员会十几年连续支持下，在全体从事生物无机化学研究者的努力下，生物无机化学的研究 10年内跃升了三个台阶，研究对象从生物小分子配体上升到生物大分子；从研究分离出的生物大分子到研究生物体系；近年来又开始了对细胞层次的无机化学研 究，研究水平逐年提高。我国在金属配合物与生物大分子的相互作用、金属蛋白结构与功能、金属离子生物效应的化学基础，以及无机药物化学、生物矿化方面都有 了相对固定的研究方向，研究队伍日益年轻化。但我国生物无机化学的总体水平与国际水平还有一定差距，究其原因是研究经费投入不足，研究周期较长，但最突出 的问题是缺乏杰出的青年研究人才。放射化学的研究也表现出以上特点，其中最重要的也是要扶持年青的研究人才脱颖而出。

《无机化学实验报告.doc》

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