无机化学、分析化学.ppt

1、祝贺大家来到苏州大学大学学习！ 让我们 相互认识、 合作愉快！,无机化学、分析化学课程的学分及考试方法：48学时，2.6学分。考试及格即可获得2.6学分。考试方法：笔试。对大家的几点要求：（1） 要认真的预习：（2） 上课要认真听讲，记好笔记：（3） 课后认真看书复习，时间配置（1： 3），同时认真完成作业。,（4）选一个课代表或由学习委员兼：与辅导老 师联系，订出辅导答时间、收交作业时间 等。谈谈关于学习方法的探索和学习能力的提高：大学的授课方式与中学有很大的不同，主要表现在：课堂授课内容上。大学一次课所讲的内容很多相当于中学一周所讲的内容，因此要求你们要改变中学的那种学习方法，寻找一种新的

2、适合大学学习的方法。,要培养自学能力，以适应科技飞速发展的时代。21世纪科技发展将越来快，新知识新技术不断出现，要不断的学习才不能落后。这就要求你必须要有很强的自学能力。这一能力的培养一定在四年的大学中获得。获得的秘诀：平时多看书多总结。最后预祝大家圆满完成学习任务。请记住： 先做绿色的梦，才有金色的秋。,引入： 我们每学一门新课程时，都会提出这样 一些问题：（1） 它是研究什么的？有什么用？（2） 它有那些内容？怎样才能学好？-这些问题正是绪论这一章要给大家介绍的问题。,第0章：绪论主要内容一、 化学在社会发展中的地位及作用二、 化学研究的对象、内容及目的三、 研究化学的方法四、 无机、分析

3、化学包括的内容五、化学发展简史（自学内容）,一、 化学在社会发展中的地位及作用化学是使人类继续生存的关键科学，是自然科学的中心科学，是一门满足社会需要的中心科学。因为它与人类的生活息息相关、与社会的发展息息相关。.化学与人类的生活息息相关： 因为人们的衣、食、住、行、美、健等都与化学紧密相连。衣：人们穿的衣服是由色彩鲜艳的衣料做成的。它包含了及多的化学物质，如：各种化学染料、各种合成纤维。它使人们的穿着更加美丽，对生活充满信心 。,食：饮食是人类生存的决定因素之一。在人们的食物中，调味品是必不可少的。如味精，甜味剂；另外食品保鲜剂等，这些都是化学产品。 所以说人们的饮食离不开化学。住：居住是人

4、类生存的基本条件之一。各种建筑装潢材料无一不是化学产品。如：钢材、水泥、油漆，玻璃、塑料板材等，正是有了这些材料，才使我们能够居住在温暖舒适的房间里。,行：用以代步的各种交通工具如：汽车、轮船、飞机、自行车等都是由化学产品构成的。车体是由钢材构成的、轮胎是由橡胶制作的，汽油、柴油、润滑剂、防冻剂等都是化学产品。,美：各种洗涤化装用品如：洗涤剂、肥皂、去污剂、美容霜、香水等等，都是化学产品。健：用以保证人们健康、抵御疾病的各种药物，都是经过化学合成出来化学药品，数不胜数。以上各因素表明： 我们生活在化学的世界里， 人的生活离不开化学，它与人的生活息息相关。,2.化学与社会的发展息息相关 社会的发

5、展依赖与农业、工业、国防、科学技术现代化的发展，而农业、工业、国防、科学技术现代化的发展又离不开化学的发展。 （1）社会的发展是以农、林、牧、副、鱼各行业的发展为基础的，而农、林、牧、副、鱼各行业的发展在很大程度上依赖于化学的科学成就。 如：化肥，农药，植物生长素，除草剂等，这些化学产品可以使产量大大提高，并且改变了耕作方式，更重要的是它解决了我们13亿的人口大国的吃饭问题。,（2） 社会的发展同时依赖于工业和国防现代化的发展，而工业和国防现代化的发展，又依赖于化学的发展。 比如：在国防现代化中，制作导弹，卫星，原子弹，氢弹需要各种性能优异的金属材料、非金属材料和高分子材料，这些材料在自然界不

6、存在，必须通过化学合成才能获得； 另外导弹卫星原子弹氢弹所需的高能燃料，高能电池、高敏胶片和耐辐射材料等也都必须通过化学合成而获得；,（3）各种具有特殊性质的功能材料的产生，大大推动了社会的进步和科学的发展。 如高温超导材料、高效永磁材料和发光材料。其中许多已被用于科学研究的前沿。例如：由包头稀土研究院研制的稀土永磁材料Nd-Fe-B，被作成-磁谱仪用于探测反物质。（在1998.6.20，由美籍华人丁兆忠博士研制的-磁谱仪，在肯尼迪航天中心，用发现者号航天飞机送入太空，去探索反物质，CCTV从清晨5时开始进行实况转播）。,再例如： 由于各种发光材料的出现，提高了人们的生活水平，使人们看上了彩色

7、电视。彩色电视机中的三基色红绿蓝荧光粉，都是化学合成的物质。它使我们的家中告别了白炽灯，用上了明亮的荧光灯，亮度高又节能。这些荧光材料无一不是化学产品。,（4） 社会的发展依赖于能源的供给。天然的能源如 ：煤炭，石油，天然气的开发和炼制包含了极为丰富的化学知识，已经形成了煤化学、石油化学等专门的研究领域。随着社会的发展，天然的能源的供给会日趋紧张，急待开发新的能源。 如：怎样能更有效的利用太阳能，怎样利用海是水制氢，怎样合理安全的使用氢能源，这些都是化学研究领域中的前沿课题。,（5） 环境的保护离不开化学。 随着工业的发展，废气、废水废渣所带来的环境污染越来越严重，如何治理三废是化学工作者所面

8、临的重要任务。 废气的排放主要污染空气： CO2含量增多，产生温室效应，使全球气候变暖，海水融化、疾病增加。 N2O等氮氧化物增多（汽车尾气）、氟里昂CF2Cl2污染空气，使臭氧层受到破坏，UV线地球含量增多，使地球生命受到威胁。,CF2Cl2_ _hv Cl + CF2Cl O3+Cl_ ClO+ O2O+ClO Cl+O2O+O3_O2 +O2N2O_hv_ N +NONO +O3 _ NO2 +O2O+NO2_NO+NOO+O3_O2+O2,SO2,NO2气体污染空气：造成酸雨，严重破坏地表的植物。 怎样来保护我们自己的家！ 怎样来保护我们生存的环境？ 作为一个化学工作者，重任在肩！,（

9、6） 探索生命的奥秘是化学工作者面临的重大任务 从分子原子水平上，对生命的过程作出化学的解释，这是生命科学中的重大课题，属于化学和生命科学的交叉领域。对这一问题的研究，离不开化学的知识，它需要几代化学人不懈的努力。,综上所述： 我们不难理解化学在社会发展中的地位及作用： 化学是使人类继续生存的关键科学，是自然科学的中心科学，是一门满足社会需要的中心科学。因为它与人类的生活息息相关、与社会的发展息息相关。,二、 化学研究的对象、内容和目的 1. 化学研究的对象、内容 化学是研究物质变化的科学。 物质是化学研究的对象。,实物若干层次： 外层（天体地球等）次外层（单质和化合物）次内层（组成单质和化合

10、物的：原子分子离子）内层（电子、质子、和中子、光子），光子属于场。场：包括引力场、电磁场，光子场等。,物质,实物,场,因此： 化学研究的是对象只限于原子分子离子这一层次上的实物粒子，常常称为物质。2.化学变化或化学运动是化学研究的内容。 化学变化依赖于物质的性质，性质又于物质的结构有关。变化同时也于外界的条件有关。因此性质结构外界条件都是化学研究的内容。例如：H2+Cl2_hv_2HClg + ，工业制盐酸的反应，虽然该反应放热，但在常温下不反应，反应需要光引发或点燃的条件。由此看来化学反应与外界条件有极大的关系。,所以我们定义：化学是在原子分子离子水平上研究物质的组成结构性质变化及外界条件的

11、科学， 即研究物质变化的科学。2.化学研究的目的化学研究的目的是：通过认识物质的化学变化规律去驯服物质、改造物质，把自然界的原料经过加工变成更好的或自然界没有的新物质，使它为人类服务。,人类社会赖以生存和发展的基础是物质资料的生产。 在自然界中有些物质可以直接使用， 如：煤炭、天然气等。但是绝大部分必须经过化学加工处理，如铁矿石需经化学加工处理 冶炼后才能炼成钢铁；石油需经化学裂解才能分馏出汽油、柴油、烷烃类等，再合成各种纤维、塑料等；各种化妆品、各种药物、各种材料等-,因此我们说：化学在提高我国人民生活水平和满足人民的精神生活方面发挥着巨大的作用。 所以说研究化学的目的是： 使它更好的为人类

12、服务。,三、 研究化学的方法 实践认识再实践再认识 实践是检验真理的最高标准，是认识世界的基础。人们要想认识世界，就必须实践。物质世界中千变万化的化学现象都是通过化学实验观察到的，化学中的一些学说、定律都是在实验的基础上综合归纳而得到的，并且在实验中鉴别修正，反过来再指导实验。因此有人说：化学是一门实验科学。这句话充分强调了实验的重要性。,我们可以从一些实例中看出这一点。 稀有气体及其化合物的的发现过程就充分说明了化学理论来源于实验、理论反过来又指导实验的道理。 英国物理学家Ramsay领导的科研小组在18941900期间，用他们敏锐的洞察力和高超的实验技术，发现了从He到Rn的六种稀有气体元

13、素。 （1904年获得了诺贝尔化学奖）,Ar的发现： 1894，ramsay的科研小组从空气中分离出1升N2气测得其重为1.257g.，而从氮化物中分离出的1升N2气测得其重为1.251g。 小数点后第三位的差异引起了他们的注意，经多次实验所得结果仍是相同的，于是排除了实验误差的因素，他们断定，引起小数点后第三位的差异的原因肯定是从空气中分离出的N2气中还含有其他物质，于是经过进一步的分离，除去了氮气后，还剩下1%的气体，这些气体极其稳定，不与任何物质反应，在放电管中发出特殊的辉光 于是他们兴奋的宣布：发现了一个新的元素，根据它的特殊的稳定性，于是命名为氩Ar,拉丁文的意思是：不活泼。,这一发

14、现振动了当时的化学界，因为当时人们认为空气已经研究的很清楚了，而Ramsay小组又从空气中分出了其它气体，所以说Ramsay 的工作具划时代的意义。 1895年，他们又从空气中分离出了He元素，而这一元素在当时被认为只有太阳大气中才有的元素。 1898年他们又陆续发现了Ne、Kr、Xe 1900年他们在放射性矿物中发现了 Rn.至此完成了周期表中的零族元素，并命名为“惰性气体”。这一发现充分说明化学来源与实验，化学是实验科学。,人们的认识是永无休止的。 1962年，加拿大年轻的化学家N.Bartlett的工作又使人们对已经认识的“惰性气体”有了新的认识，知道了“惰性气体”并非绝对惰性。,N.B

15、artlett当时是在做一项实验： 使下列反应进行：O2 + PtF6 O2+ PtF6- ，制备O2+ PtF6-晶体。实验的过程中Bartlett联想到：O2的第一电离能为1171.5KJ/mol, 而Xe的第一电离能为1175.7KJ/mol,两者非常相近。既然O2 可以电离出一个电子发生这个反应，Xe也应该可以失去一个电子发生这个反应，生成Xe+ PF6-。 然后Bartlett又用晶格能理论推算了一旦生成Xe+ PF6-的晶格能仅比O2+ PF6-的晶格能小41.8KJ/mol,这一结果表明：Xe+ PF6- 一旦生成尚能稳定存在。,于是N.Bartlett在室温下，将Xe和PtF6

16、的蒸气通入一个密闭的容器中， 结果：产生了红色的晶体Xe+ PF6-。 这是第一个真正的稀有气体化合物，这一发现振动了当时的化学界，动摇了人们的“稀有气体绝对惰性”的概念。于是人们将惰性气体更名为稀有气体，从此揭开了稀有气体研究的新篇章，同时修正了化学键理论：既稳定的八偶体，在一定的条件下仍可发生化学反应。,现在看来，Bartlett的发现是在化学电离理论和晶格能理论指导下产生的，这一发现充分说明了理论指导实践的道理。,因此我们认为研究化学的方法就是： 实践认识再实践再认识。 通过以上事实说明：化学家不仅要有一个好脑子，还要有一双敏锐的眼睛、一副灵巧的双手，只有这样才能及时发现问题，产生好的想

17、法，在用双手去实现自己的想法，才能成为一个优秀的化学家。,四、 无机化学、分析化学研究的内容： 无机化学一介绍的是：化学中的一些基本原理和基本概念，是化学学科中最基础的一门课程。它是工具，用来解决后续课程中所遇到的问题，是为后续课程的学习打基础的一门课程。（一）无机化学研究内容： 溶液与胶体（第一章）、化学热力学与化学平衡（第二章） 、化学反应速率（第三章） 、物质结构理论（第四章） 、质子平衡理论（第六章） 、沉淀溶解理论（第八章） 、配合物基本理论（第九章） 、氧化还原理论（第十章） 。,无机化学一和无机化学二的关系：无机化学二：主要研究周期表中各元素的单质及化合物的组成、性质、结构、变化

18、规律及外界影响因素的科学。无机化学一：主要介绍化学中的一些基本原理和基本概念，用这些基本概念去解释无机化学及其它化学中所出现的问题。由此可见：无机化学一和无机化学二联系密切，无机化学一是工具，可帮助学习无机化学二的内容。,（二）分析化学的研究内容和任务,分析化学是研究物质组成成分及其含量的测定原理、测定方法和操作技术的学科。根据分析的目的、任务、对象和方法不同，分析方法可分为许多种类。据分析的目的和任务分为定性分析、定量分析和结构分析。,定性分析的任务是检出和鉴定物质由哪些组分(元素、离子、原子团、官能团或化合物)组成。定量分析的任务是测定物质中各组分的含量。结构分析的任务是研究物质的分子结构

19、或晶体结构。本课程以学习定量分析为主。,五、 化学发展简史（自学） 学习化学发展简史，可使我们了解化学前辈们为化学所做出的杰出贡献，他们严谨治学的科学态度和百折不挠的毅力值得我们学习，他们的成功经验和失败的教训值得我们借鉴。 人类第一个化学发明是：火，在公元前50万年。 公元前3000年（奴隶社会时期）：埃及人学会了炼铁、制造有色玻璃、鞣制皮革，从植物中提取药物、香料等； 中国的冶炼技术的发展约在公元前20002500年间。从出土的殷代青铜器（铜、锡、铅合金）来看：铸件精美技术很高。,我国两汉时期（公元前100年）： 发明了造纸术。 （在这个时期已经积累了不少化学知识，有些人开始思考宇宙及物质

20、的构成，最早的见解出现在我国的“易经”中的“八卦”和“五行”学说中。但后来被神话而失去了好的作用。比中国晚300年后，古希腊才出现了有关宇宙的构想，Empedocles指出宇宙是由水、火、土、气四种原质构成的。后来Aristotle指出：四种原性热、冷、干、湿成对组合可以得出四种原质，这种错误的哲学思想使化学走上了炼金术、炼丹术的歧途。,公元前后公元1500年间： 炼金术、炼丹术（HgS 和Pb3O4） 在中国和世界风行，这段时期，化学走入了歧途，但也积累了不少知识，提高了实验技术。制作了许多实验仪器。,公元15001700年：医药化学时期。 欧洲人放弃了炼金术、炼丹术，开始了制药，这也是生命

21、本身提出的要求。 巴拉塞尔斯写到：“化学的目的并不是为了制作金子和银子，而是为了制造药剂”。 当时用化学法制得了许多无机药剂，成功的医治了许多疾病。 我国明代医药化学家、医生李时珍著有一药物巨著：“本草纲目”。书中列有1000多种药材、矿物的制备方法。,燃素学说时期（公元17001774年间）：Stahl提出了燃素学说。他认为能燃烧的物质里都含有一种燃素。物质燃烧就失去燃素，在矿石中加入燃素，就可以得到金属。这一学说，在某总程度上统一说明了当时积累的几乎全部实验材料。他的功绩是彻底清除了Aristole的原性学说，但本身存在着致命的缺点：所有被氧化的物质总比被氧化前重，这和预期的结果相反。17

22、74年在燃素学说失败以后拉瓦锡提出了氧化理论。实验证实：燃烧不是放出燃素，相反，是燃烧物质和空气中的氧所起的化合反应，由此萌发了近代化学反应。,近代化学的萌芽 近代化学时期的到来首先应归功于天平的使用。它使化学的研究进入了定量的阶段。出现了一系列的基本定律和原子分子学说。 如：质量不灭定律、氧化理论、定比定律、当量定律、相对原子量概念、阿佛加得罗定律等。这些定理使化学构成了一门科学。 1869年门捷列夫把当时已知的60多种元素按原子量和性质之间的递变规律排列起来-元素周期表并找出了它们的规律元素周期律，它使化学科学提高到了唯物主义的高度，充分体现了从量变到质变的客观规律。,化学的现状 化学发展

23、到目前这个阶段，研究领域十分关广阔，已不是每个化学家所能全面涉猎的，必须进一步专业化。 化学最早被分成两部分：无机化学和有机化学； 后来又划分为四个分之学科： 无机化学（研究元素及化合物，除碳氢化合物及衍 生物以外） 有机化学（研究碳氢化合物及其衍生物以外 分析化学（研究鉴定方法及分析原理） 物理化学（用物理和数学的方法研究物质之间本质 的联系规律）,由于化学的发展，化学知识的广泛应用，不同学科的交叉渗透，化学科学有进一步分出了许多分之学科： 高分子化学、 放射化学、 地球化学、 工业化学、 农业化学、 环境化学、 生物化学等。,最近20年来，化学有了突飞猛进的发展，20世纪90年代已合成出1

24、000万种化合物，合成速度还在增加。 石英光导纤维比头发丝还细，同时共25000通话互不干扰。 1987年发现了Yba2Cu3Ox的90K温度超导，液氮温度下超导。这意味着长距离输电不损失。 目前人们正试图从分子水平上认识药物的化学作用，使我们在分子水平上治疗疾病，达到理想的效果。,以上例子说明： 化学是自然科学的轴心科学是当之无愧的。,我国的化学发展： 建国50多年来，我们取得了许多化学研究成果： 胰岛素的合成具有国际水，它说明了我国结构化学和精密有机合成的领先地位； 原子弹氢弹研制成功说明我国核物理、核化学、材料科学的发展以赶上国际水平； 洲际导弹、卫星的发射成功离不开高能燃料、耐热材料和半导体材料的研究和发展。 近来在高温超导材料合成方面我国也跻身于世界的行列。,我们今后的任务还很重，我们还需要不断的努力去赶超世界先进水平。,