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1、無(wú)機(jī)化學(xué),有機(jī)化學(xué),物理化學(xué),分析化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)元素化學(xué)、無(wú)機(jī)合成化學(xué)、無(wú)機(jī)高分子化學(xué)、無(wú)機(jī)固體化學(xué)、配位化學(xué)(即絡(luò)合物化學(xué))、同位素化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)、金屬酶化學(xué)等。有機(jī)化學(xué)普通有機(jī)化學(xué)、有機(jī)合成化學(xué)、金屬和非金屬有機(jī)化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、生物有機(jī)化學(xué)、有機(jī)分析化學(xué)。物理化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)、熱化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、溶液理論、界面化學(xué)、膠體化學(xué)、量子化學(xué)、催化作用及其理論等。分析化學(xué)化學(xué)分析、儀器和新技術(shù)分析。包括性能測(cè)定、監(jiān)控、各種光譜和光化學(xué)分析、各種電化學(xué)分析方法、質(zhì)譜分析法、各種電鏡、成像和形貌分析方法,在線分析、活性分析、實(shí)時(shí)分析等,各種物理化學(xué)性能和生理活性的檢
2、測(cè)方法,萃取、離子交換、色譜、質(zhì)譜等分離方法,分離分析聯(lián)用、合成分離分析三聯(lián)用等。 無(wú)機(jī)化學(xué)第一章:氣體第一節(jié):理想氣態(tài)方程1、氣體具有兩個(gè)基本特性:擴(kuò)散性和可壓縮性。主要表現(xiàn)在:氣體沒(méi)有固定的體積和形狀。不同的氣體能以任意比例相互均勻的混合。氣體是最容易被壓縮的一種聚集狀態(tài)。2、理想氣體方程: 為氣體摩爾常數(shù),數(shù)值為=8.3143、只有在高溫低壓條件下氣體才能近似看成理想氣體。 第二節(jié):氣體混合物1、對(duì)于理想氣體來(lái)說(shuō),某組分氣體的分壓力等于相同溫度下該組分氣體單獨(dú)占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力。2、Dlton分壓定律:混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體的分壓之和。3、(0=273.
3、15K STP下壓強(qiáng)為101.325KPa = 760mmHg = 76cmHg)第二章:熱化學(xué)第一節(jié):熱力學(xué)術(shù)語(yǔ)和基本概念1、 系統(tǒng)與環(huán)境之間可能會(huì)有物質(zhì)和能量的傳遞。按傳遞情況不同,將系統(tǒng)分為:封閉系統(tǒng):系統(tǒng)與環(huán)境之間只有能量傳遞沒(méi)有物質(zhì)傳遞。系統(tǒng)質(zhì)量守恒。敞開(kāi)系統(tǒng):系統(tǒng)與環(huán)境之間既有能量傳遞以熱或功的形式進(jìn)行又有物質(zhì)傳遞。隔離系統(tǒng):系統(tǒng)與環(huán)境之間既沒(méi)有能量傳遞也沒(méi)有物質(zhì)傳遞。2、 狀態(tài)是系統(tǒng)中所有宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)的變化量只與始終態(tài)有關(guān),與系統(tǒng)狀態(tài)的變化途徑無(wú)關(guān)。3、 系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同而與其他部分有明確界面分隔開(kāi)來(lái)的任何均勻部分
4、叫做相。相可以由純物質(zhì)或均勻混合物組成,可以是氣、液、固等不同的聚集狀態(tài)。4、 化學(xué)計(jì)量數(shù)對(duì)于反應(yīng)物為負(fù),對(duì)于生成物為正。5、反應(yīng)進(jìn)度=,單位:mol第二節(jié):熱力學(xué)第一定律0、 系統(tǒng)與環(huán)境之間由于溫度差而引起的能量傳遞稱為熱。熱能自動(dòng)的由高溫物體傳向低溫物體。系統(tǒng)的熱能變化量用Q表示。若環(huán)境向系統(tǒng)傳遞能量,系統(tǒng)吸熱,則Q>0;若系統(tǒng)向環(huán)境放熱,則Q<0。1、 系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱以外其他的能量傳遞形式,稱為功,用W表示。環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功,W>O;系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功,W<0。2、 體積功:由于系統(tǒng)體積變化而與環(huán)境交換的功稱為體積功。非體積功:體積功以外的所有其他形式的功稱為非體積
5、功。3、 熱力學(xué)能:在不考慮系統(tǒng)整體動(dòng)能和勢(shì)能的情況下,系統(tǒng)內(nèi)所有微觀粒子的全部能量之和稱為熱力學(xué)能,又叫內(nèi)能。4、 氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)純理想氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指其處于標(biāo)準(zhǔn)壓力下的狀態(tài),混合氣體中某組分氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是該組分氣體的分壓為且單獨(dú)存在時(shí)的狀態(tài)。液體(固體)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)純液體(或固體)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)指溫度為T,壓力為時(shí)的狀態(tài)。液體溶液中溶劑或溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溶液中溶劑可近似看成純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。在溶液中,溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是指壓力,質(zhì)量摩爾濃度,標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量摩爾濃度,并表現(xiàn)出無(wú)限稀釋溶液特性時(shí)溶質(zhì)的(假想)狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量摩爾濃度近似等于 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量濃度。即5、 物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(B,相態(tài),T)是指在
6、溫度T下,由參考狀態(tài)單質(zhì)生成物質(zhì)B()反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。6、 參考狀態(tài)一般指每種物質(zhì)在所討論的溫度T和標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)最穩(wěn)定的狀態(tài)。個(gè)別情況下參考狀態(tài)單質(zhì)并不是最穩(wěn)定的,磷的參考狀態(tài)是白磷(s,白),但白磷不及紅磷和黑磷穩(wěn)定。O2(g)、H2(g)、Br2(l)、I2(s)、Hg(l)和P4(白磷)是T=298.15K,下相應(yīng)元素的最穩(wěn)定單質(zhì),即其標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零。7、 在任何溫度下,參考狀態(tài)單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓均為零。8、 物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(B,相態(tài),T)是指在溫度T下,物質(zhì)B()完全氧化成相同溫度下指定產(chǎn)物時(shí)的反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。第四節(jié):Hess定律1、 Hess定律:化學(xué)反應(yīng)不管是一
7、步或分幾步完成,其總反應(yīng)所放出或吸收的熱總是相等的。其實(shí)質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)的焓變只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與途徑無(wú)關(guān)。2、 焓變基本特點(diǎn):某反應(yīng)的(正)與其逆反應(yīng)的(逆)數(shù)值相等,符號(hào)相反。即(正)=-(逆)。始態(tài)和終態(tài)確定之后,一步反應(yīng)的等于多步反應(yīng)的焓變之和。3、 多個(gè)化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式相加(或相減),所得化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式的(T)等于原各計(jì)量式的(T)之和(或之差)。第五節(jié):反應(yīng)熱的求算1、 在定溫定壓過(guò)程中,反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變等于產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓之和減去反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓之和。=(總生成物)-(總反應(yīng)物)如果有參考狀態(tài)單質(zhì),則其標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零2、 在定溫定壓過(guò)程中,反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變等于反應(yīng)
8、物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓之和減去產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓之和 。=(總反應(yīng)物)-(總生成物)參考狀態(tài)單質(zhì)只適用于標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,其標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓不為零第三章:化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié):反應(yīng)速率第二節(jié):濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響速率方程1、 對(duì)化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō),反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的定量關(guān)系為:,該方程稱為化學(xué)反應(yīng)速率定律或化學(xué)反應(yīng)速率方程,式中稱為反應(yīng)速率系數(shù),表示化學(xué)反應(yīng)速率相對(duì)大??;,分別為反應(yīng)物A和B的濃度,單位為;,分別稱為A,B的反應(yīng)級(jí)數(shù);稱為總反應(yīng)級(jí)數(shù)。反應(yīng)級(jí)數(shù)可以是零、正整數(shù)、分?jǐn)?shù),也可以是負(fù)數(shù)。零級(jí)反應(yīng)得反應(yīng)物濃度不影響反應(yīng)速率。(反應(yīng)級(jí)數(shù)不同會(huì)導(dǎo)致單位的不同。對(duì)于零級(jí)反應(yīng),的單位為,一級(jí)反應(yīng)的單位為
9、,二級(jí)反應(yīng)的單位為,三級(jí)反應(yīng)的單位為)2、 由實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)速率方程的最簡(jiǎn)單方法初始速率法。在一定條件下,反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的瞬時(shí)速率為初始速率,由于反應(yīng)剛剛開(kāi)始,逆反應(yīng)和其他副反應(yīng)的干擾小,能較真實(shí)的反映出反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響具體操作是將反應(yīng)物按不同組成配置成一系列混合物。對(duì)某一系列不同組成的混合物來(lái)說(shuō),先只改變一種反應(yīng)物A的濃度。保持其他反應(yīng)物濃度不變。在某一溫度下反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行時(shí),記錄在一定時(shí)間間隔內(nèi)A的濃度變化,作出圖,確定t=0是的瞬時(shí)速率。也可以控制反應(yīng)條件,是反應(yīng)時(shí)間間隔足夠短,這時(shí)可以把平均速率作為瞬時(shí)速率。3、對(duì)于一級(jí)反應(yīng),其濃度與時(shí)間關(guān)系的通式為:第三節(jié):溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響Ar
10、rhenius方程1、 速率系數(shù)與溫度關(guān)系方程:,=-, ,實(shí)驗(yàn)活化能,單位為。為指前參量又稱頻率因子。與具有相同的量綱。與是兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)參量,溫度變化不大時(shí)視為與溫度無(wú)關(guān)。2、 對(duì)Arrhenius方程的進(jìn)一步分析:在室溫下,每增加4,將使值降低80%。在室溫相同或相近的情況下,活化能大的反應(yīng),其速率系數(shù)則小,反應(yīng)速率較?。恍〉姆磻?yīng)較大,反應(yīng)速率較大。對(duì)同一反應(yīng)來(lái)說(shuō),溫度升高反應(yīng)速率系數(shù)增大,一般每升高10,值將增大210倍。對(duì)同一反應(yīng)來(lái)說(shuō),升高一定溫度,在高溫區(qū),值增大倍數(shù)小;在低溫區(qū)值增大倍數(shù)大。因此,對(duì)一些在較低溫度下進(jìn)行的反應(yīng),升高溫度更有利于反應(yīng)速率的提高。對(duì)于不同的反應(yīng),升高相同溫度
11、,大的反應(yīng)值增大倍數(shù)大;小的反應(yīng)值增大倍數(shù)小。即升高溫度對(duì)進(jìn)行的慢的反應(yīng)將起到更明顯的加速作用。第四節(jié):反應(yīng)速率理論與反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)介1、=(正)-(負(fù))2、由普通分子轉(zhuǎn)化為活化分子所需要的能量叫做活化能第五節(jié):催化劑與催化作用1、 催化劑是指存在少量就能顯著加速反應(yīng)而本身最后并無(wú)損耗的物質(zhì)。催化劑加快反應(yīng)速率的作用被稱為催化作用。2、 催化劑的特征:催化劑只對(duì)熱力學(xué)可能發(fā)生的反應(yīng)起催化作用,熱力學(xué)上不可能發(fā)生的反應(yīng),催化劑對(duì)它不起作用。催化劑只改變反應(yīng)途徑(又稱反應(yīng)機(jī)理),不能改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài),它同時(shí)加快了正逆反應(yīng)速率,縮短了達(dá)到平衡所用的時(shí)間,并不能改變平衡狀態(tài)。催化劑有選擇性,不同的反應(yīng)
12、常采用不同的催化劑,即每個(gè)反應(yīng)有它特有的催化劑。同種反應(yīng)如果能生成多種不同的產(chǎn)物時(shí),選用不同的催化劑會(huì)有利于不同種產(chǎn)物的生成。每種催化劑只有在特定條件下才能體現(xiàn)出它的活性,否則將失去活性或發(fā)生催化劑中毒。第四章:化學(xué)平衡 熵和Gibbs函數(shù)第一節(jié):標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)1、平衡的組成與達(dá)成平衡的途徑無(wú)關(guān),在條件一定時(shí),平衡的組成不隨時(shí)間而變化。平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)所能達(dá)到的最大限度。平衡組成取決于開(kāi)始時(shí)的系統(tǒng)組成。2、對(duì)可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō),其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)3、兩個(gè)或多個(gè)化學(xué)計(jì)量式相加(或相減)后得到的化學(xué)計(jì)量式的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)等于原各個(gè)化學(xué)計(jì)量式的化學(xué)平衡常數(shù)的積(或商),這稱為多重平衡原理。第二節(jié):標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的
13、應(yīng)用1、反應(yīng)進(jìn)度也常用平衡轉(zhuǎn)化率來(lái)表示。反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率表達(dá)式為2、J表示反應(yīng)商。若J<則反應(yīng)正向進(jìn)行;若J=,則反應(yīng)處于平衡狀態(tài);若J>,則反應(yīng)逆向進(jìn)行。第三節(jié):化學(xué)平衡的移動(dòng)1、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響:濃度雖然可以使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng),但并不能改變化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值,因?yàn)樵谝欢囟认拢狄欢?。?dāng)反應(yīng)物濃度增加或產(chǎn)物濃度減少時(shí),平衡正向移動(dòng);當(dāng)反應(yīng)物濃度減少或產(chǎn)物濃度增加時(shí),平衡逆向移動(dòng)。2、壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響:綜合考慮各反應(yīng)物和產(chǎn)物分壓是否改變及反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否改變。3、溫度對(duì)化學(xué)平衡都影響:溫度變化引起標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的改變,從而使化學(xué)平衡移動(dòng)。溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響用
14、vant Hoff方程描述。 第四節(jié):自發(fā)變化和熵1、自發(fā)變化的基本特征:在沒(méi)有外界作用或干擾的情況下,系統(tǒng)自身發(fā)生的變化稱為自發(fā)變化。有的自發(fā)變化開(kāi)始時(shí)需要引發(fā),一旦開(kāi)始,自發(fā)變化將一直進(jìn)行達(dá)到平衡,或者說(shuō)自發(fā)變化的最大限度是系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。自發(fā)變化不受時(shí)間約束,與反應(yīng)速率無(wú)關(guān)。自發(fā)變化必然有一定的方向性,其逆過(guò)程是非自發(fā)變化。兩者都不能違反能量守恒定律 。非自發(fā)變化和自發(fā)變化都是可能進(jìn)行的。但是只有自發(fā)變化能自動(dòng)發(fā)生,而非自發(fā)變化必須借助一定方式的外部作用才能發(fā)生。沒(méi)有外部作用非自發(fā)變化將不能繼續(xù)進(jìn)行。2、在反應(yīng)過(guò)程中,系統(tǒng)有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向,常稱其為能量最低原理。相變化也具有這種
15、傾向。3、 系統(tǒng)有趨向于最大混亂度的傾向,系統(tǒng)混亂度的增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。4、 純物質(zhì)完整有序晶體在0K時(shí)熵值為零;.5、 熵與物質(zhì)聚集狀態(tài)有關(guān)。同一種物質(zhì)氣態(tài)熵值最大,液態(tài)次之,固態(tài)熵值最小。有相似分子結(jié)構(gòu)且相對(duì)分子質(zhì)量又相近的物質(zhì),其值相近。分子結(jié)構(gòu)相近而相對(duì)分子質(zhì)量不同的物質(zhì),其標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值隨分子質(zhì)量增大而增大。物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量相近時(shí),分子構(gòu)型越復(fù)雜,其標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值越大。6、反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變等于各生成物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值之和減去各反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值之和7、在任何自發(fā)過(guò)程中,系統(tǒng)和環(huán)境的熵變化總和是增加的。即: 自發(fā)變化 非自發(fā)變化 平衡狀態(tài)8、第五節(jié):Gibbs函數(shù)1、 Gibb
16、s函數(shù)被定義為:,被稱為Gibbs自由能。2、 在不做體積功和定溫定壓條件下,在任何自發(fā)變化中系統(tǒng)的Gibbs函數(shù)是減少的,由得當(dāng)<0,>0時(shí)反應(yīng)能正向進(jìn)行。當(dāng)>0,<0時(shí)反應(yīng)在高溫下能正向進(jìn)行。當(dāng)<0,<0時(shí)反應(yīng)在低溫下能正常進(jìn)行。當(dāng)>0,<0時(shí)反應(yīng)不能正向進(jìn)行。3、 當(dāng)時(shí)的在吸熱熵增反應(yīng)中是反應(yīng)能正向進(jìn)行的最低溫度;在放熱熵減反應(yīng)中是反應(yīng)能正向進(jìn)行的最高溫度。因此這個(gè)溫度就是反應(yīng)是否能夠正向進(jìn)行的轉(zhuǎn)變溫度。4、 物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù)(B,相態(tài),T)是指在溫度T下由參考狀態(tài)單質(zhì)生成物質(zhì)B(且時(shí))的標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs函數(shù)變。5、 &
17、lt;-40時(shí)反應(yīng)多半能正向進(jìn)行;>40時(shí)反應(yīng)大多逆向進(jìn)行;-40<<40時(shí)要用來(lái)判斷反應(yīng)方向。6、 Vant Hoff方程: 第五章:酸堿平衡第一節(jié):酸堿質(zhì)子理論1、酸堿質(zhì)子理論:凡是能釋放出質(zhì)子的任何含氫原子的分子或離子都是酸;任何能與質(zhì)子結(jié)合的分子或離子都是堿。簡(jiǎn)言之酸是質(zhì)子給予體,堿是質(zhì)子接受體。2、質(zhì)子理論強(qiáng)調(diào)酸和堿之間的相互依賴關(guān)系。酸給出質(zhì)子后生成相應(yīng)的堿,而堿結(jié)合質(zhì)子后生成相應(yīng)的酸。酸與堿之間的這種依賴關(guān)系稱為共軛關(guān)系,相應(yīng)的一對(duì)酸和堿稱為共軛酸堿對(duì)。酸給出質(zhì)子后生成的堿為這種酸的共軛堿,堿得到質(zhì)子后所生成的酸稱為這種堿的共軛酸。3、 酸堿解離反應(yīng)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移的
18、反應(yīng)。在水溶液中酸堿的電離時(shí)質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。鹽類水解反應(yīng)實(shí)際上也是離子酸堿的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。4、 既能給出質(zhì)子又能接受質(zhì)子的物質(zhì)稱為兩性物質(zhì)。5、 酸堿的強(qiáng)度首先取決于其本身的性質(zhì),其次與溶劑的性質(zhì)等有關(guān)。酸和堿的強(qiáng)度是指酸給出質(zhì)子和堿接受質(zhì)子能力的強(qiáng)弱。給出質(zhì)子能力強(qiáng)的酸是強(qiáng)酸,接受質(zhì)子能力強(qiáng)的堿是強(qiáng)堿;反之,就是弱酸和弱堿。6、 溶劑的堿性越強(qiáng)溶質(zhì)表現(xiàn)出來(lái)的酸性就越強(qiáng),溶劑的酸性越強(qiáng)溶質(zhì)表現(xiàn)出來(lái)的堿性就越強(qiáng)。第二節(jié):水的電離平衡和溶液的PH1、 對(duì)反應(yīng),被稱為水的離子積常數(shù)。25時(shí),。第三節(jié):弱酸、弱堿解離平衡1、酸的水溶液中存在質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng):,其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)簡(jiǎn)寫(xiě)為,稱為弱酸HA的解離常數(shù),弱
19、酸解離常數(shù)的數(shù)值表明了酸的相對(duì)強(qiáng)弱。解離常數(shù)越大酸性越強(qiáng),給出質(zhì)子能力越強(qiáng)。值受溫度影響但變化不大。2、在一元弱堿的水溶液中存在反應(yīng):,,稱為一元弱堿B的解離常數(shù)。3、解離度的定義為解離的分子數(shù)與總分子數(shù)的比值,即,解離度越大越大,PH越小。解離度與解離常數(shù)關(guān)系為。對(duì)堿同樣適用。第四節(jié):緩沖溶液1、 同離子效應(yīng):在弱酸或弱堿的溶液中,加入與這種酸或堿含相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì),使酸或堿的解離度降低。2、 緩沖溶液:具有能夠保持PH相對(duì)穩(wěn)定性能的溶液(也就是不因加入少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿而顯著改變PH的溶液。緩沖溶液通常由弱酸和他的共軛堿組成。緩沖溶液PH計(jì)算公式:,第五節(jié):酸堿指示劑1、 當(dāng)溶液中即時(shí),
20、溶液呈現(xiàn)出的顏色;當(dāng)即時(shí),溶液呈現(xiàn)的顏色;當(dāng)即時(shí),溶液呈現(xiàn)兩者的混合顏色。2、 指示劑的變色范圍是,但是由于人的視覺(jué)對(duì)不同顏色的敏感度的差異實(shí)際變色范圍常常小于兩個(gè)pH單位。第六節(jié):酸堿電子理論1、 酸是任意可以接受電子對(duì)的分子或離子;酸是電子對(duì)的接受體,必須具有可以接受電子對(duì)的空軌道。堿則是可以給出電子對(duì)的分子或離子;堿是電子的給予體,必須具有未共享的孤對(duì)電子。酸堿之間以共價(jià)鍵相結(jié)合,并不發(fā)生電子對(duì)轉(zhuǎn)移。第七節(jié):配位化合物2、 在配合物中Lewis酸被稱為形成體(或中心離子),Lewis堿被稱為配體。配合物的定義是形成體與一定數(shù)目的配體以配位鍵按一定的空間構(gòu)型結(jié)合形成離子或分子。這些離子或分
21、子被稱為配位個(gè)體。形成體通常是金屬離子或原子,也有少數(shù)是非金屬元素(B,P,H)。通常作為配體的是非金屬的陰離子或分子。4、 在配體中,與形成體成鍵的原子叫做配位原子;配位原子具有孤對(duì)電子。常見(jiàn)的配位原子有F,Cl,Br,I,S,N,C等。配體中只有一個(gè)配位原子的稱為單齒配體,有兩個(gè)或兩個(gè)以上配位原子的稱為多齒配體。在配位個(gè)體中,與形成體成鍵的配位原子個(gè)數(shù)叫作配位數(shù)。常見(jiàn)多齒配體有:5、 配合物的化學(xué)式:配合物的化學(xué)式中首先應(yīng)先列出配位個(gè)體中形成體的元素符號(hào),在列出陰離子和中性分子配體,將整個(gè)配離子或分子的化學(xué)式括在方括號(hào)中。6、 配合物的命名:命名時(shí),不同配體之間用·隔開(kāi)。在最后一
22、個(gè)配體名稱后綴以“合”字。含配陰離子的配合物的命名遵照無(wú)機(jī)鹽命名原則。例如為硫酸四氨合銅為氯化六氨合鉑。含配陰離子的配合物,內(nèi)外層間綴以“酸”字。例如為六氰合鐵酸鉀配體的次序: 含有多種無(wú)機(jī)配體時(shí),通常先列出陰離子名稱,后列出中性粒子名稱。例如為三氯·氨合鉑酸鉀 配體同是中性分子或同是陰離子時(shí),按配位原子元素符號(hào)的英文字母順序排列,例如氯化五氨·水合鈷。 若配位原子相同,將含原子數(shù)較少的配體排在前面,較多原子數(shù)的配體排在后面;若配位原子相同且配體中含有的與子數(shù)目也相同,則按結(jié)構(gòu)中與配位原子相連的非配位原子元素符號(hào)的英文字母順序排列。例如為氨基·硝基·二氨
23、合鉑 配體中既有無(wú)機(jī)配體又有有機(jī)配體,則無(wú)機(jī)配體排在前面有機(jī)配體排在后面。例如為三氯·乙烯合鉑酸鉀。7、 簡(jiǎn)單配合物:配合物分子或離子只有一個(gè)中心離子,每個(gè)配體只有一個(gè)配位原子與中心離子成鍵。螯合物:在螯合物分子或離子中,其配體為多齒配體,配體與中心離子成鍵,形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。多核配合物:多核配合物分子或離子含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的中心離子,中心離子間常以配體相連。羰合物:某些d區(qū)元素以CO為配體形成的配合物稱為羰合物。烯烴配合物:某些d區(qū)元素以不飽和烴為配體形成的配合物稱為烯烴配合物。第八節(jié):配位反應(yīng)與配位平衡1、,是配合物的解離常數(shù),又稱為配合物的解離常數(shù)或不穩(wěn)定常數(shù)。越大,配合物越不穩(wěn)
24、定。2、,是配合物生成常數(shù),又稱為穩(wěn)定常數(shù)或累積穩(wěn)定常數(shù)。3、一般來(lái)說(shuō)配合物的逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)隨著配位數(shù)的增加而減少。4、以N,O,F等電負(fù)性大(吸引電子能力強(qiáng)),半徑小,難被氧化(不易失去電子),不易變形(難被極化)的原子為配位原子的堿成為硬堿。反之則為軟堿,介于二者之間的為交界堿。5、硬酸多是電荷數(shù)較多,半徑較小,外層電子被原子核束縛得較緊而不易變形(極化率較小)的陽(yáng)離子。反之則為軟酸,介于兩者之間的為交界酸。6、常見(jiàn)的酸和堿分類如下:硬酸軟酸交界酸酸金屬原子硬堿軟堿交界堿堿7、軟硬酸堿原則:軟親軟,硬親硬 第六章:沉淀溶解平衡第一節(jié):溶解度和溶度積1、溶解度:在一定溫度下,達(dá)到溶解平衡時(shí),一
25、定量溶劑中含有的溶質(zhì)質(zhì)量。2、常見(jiàn)無(wú)機(jī)化合物溶解性: 常見(jiàn)無(wú)機(jī)酸是可溶的,硅酸是難溶的; 氨、族氫氧化物,是可溶的; 是微溶的;其余元素的氫氧化物都是難溶的。 幾乎所有的硝酸鹽都是可溶的;是微溶的。 大多數(shù)醋酸鹽是可溶的;是難溶的。 大多數(shù)氯化物是可溶的;是微溶的;是難溶的。 大多數(shù)溴化物,碘化物是可溶的;是微溶的;是難溶的。 大多數(shù)硫酸鹽是可溶的;是微溶的;,是難溶的。 大多數(shù)硫化物是難溶的,第一主族,第二主族金屬硫化物和 是可溶的。 多數(shù)碳酸鹽,磷酸鹽,亞硫酸鹽是難溶的;第一主族(Li除外)和銨離子的這些鹽是可溶的。 多數(shù)氟化物是難溶的;第一主族(Li除外)金屬氟化物,是可溶的;是微溶的。
26、 幾乎所有的氯酸鹽,高氯酸鹽都是可溶的;是微溶的; 幾乎所有的鈉鹽,鉀鹽均是可溶的;是難溶的。2、 對(duì)于一般沉淀反應(yīng)來(lái)說(shuō):,溶度積的通式是3、 難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)的數(shù)值在稀釋溶液中不受其他離子存在的影響,只取決于溫度。溫度升高,多數(shù)難溶化合物的溶度積增大。第二節(jié):沉淀的生成和溶解1、 同離子效應(yīng):在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中,加入含有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)時(shí),難溶電解質(zhì)的溶解度將降低。同離子效應(yīng)使難溶電解質(zhì)的溶解度降低。2、 鹽效應(yīng)使難溶電解質(zhì)溶解度增大。一般來(lái)說(shuō),若難溶電解質(zhì)的溶度積很小時(shí),鹽效應(yīng)的影響很小,可忽略不計(jì);若難溶電解質(zhì)的溶度積較大,溶液中各種離子的總濃度也較大時(shí),就應(yīng)考慮鹽效應(yīng)的影
27、響。3、 金屬硫化物的溶解平衡: , 稱為在酸中的溶度積常數(shù)。4、 某些難容硫化物的溶度積常數(shù):第七章:氧化還原反應(yīng) 電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié):氧化還原反應(yīng)基本概念1、 有電子得失或轉(zhuǎn)移的反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)。2、 表示元素氧化態(tài)的數(shù)值稱為氧化數(shù)又稱氧化值。在單質(zhì)中元素氧化值為零。在單原子離子中,元素氧化值等于離子所帶電荷數(shù)。在大多數(shù)化合物中,氫的氧化值為+1,只有在金屬氫化物中,氫的氧化值為-1。通常在化合物中氧的氧化值為-2,但是在等過(guò)氧化物中養(yǎng)的氧化值為-1,在氧的氟化物中,如中氧的氧化值為+2,+1。在所有氟化物中氟的氧化值為-1。堿金屬和堿土金屬在化合物中氧化值分別為+1和+2。在中性分子中
28、,各元素氧化值代數(shù)和為零。在多原子離子中,各元素氧化數(shù)代數(shù)和等于離子所帶電荷數(shù)。第二節(jié):電化學(xué)電池1、 電池圖示:將發(fā)生氧化反應(yīng)的負(fù)極寫(xiě)在左邊,發(fā)生還原反應(yīng)的正極寫(xiě)在右邊;并按順序用化學(xué)式從左到右依次排列各個(gè)相的物質(zhì)組成和狀態(tài);用單垂線“”表示相與相間的界面,用雙折線“”表示鹽橋。2、 Faraday定律:在電化學(xué)電池中,兩極所產(chǎn)生或消耗的物質(zhì)的物質(zhì)的量與通過(guò)電池的電荷量成正比。當(dāng)給定的電荷量通過(guò)電池時(shí),電極上所產(chǎn)生或消耗的物質(zhì)的物質(zhì)的量正比于物質(zhì)的摩爾質(zhì)量被對(duì)應(yīng)于半反應(yīng)每摩爾物質(zhì)每摩爾物質(zhì)所轉(zhuǎn)移的電子數(shù)除的商。對(duì)于半反應(yīng),根據(jù)Faraday定律,第一:電極上沉淀出或消耗掉的正比于通過(guò)電池的電
29、荷量Q。Q越大越大。第二:當(dāng)通過(guò)電池的電荷量Q一定時(shí),正比于,為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。3、 Faraday常量表示一摩爾電子所帶的電荷量,F(xiàn)被稱為Faraday常量4、 當(dāng)原電池放電時(shí),兩極間的電勢(shì)差將比該電池的最大電壓要小。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)電流通過(guò)電池需要消耗能量或者稱其為要做功,產(chǎn)生電流時(shí),電池電壓的降低正反映了電池內(nèi)所消耗的這種能量;而且電流越大,電壓降低越多。因此,只有電池中沒(méi)有電流通過(guò)時(shí),電池才具有最大電壓又稱其為開(kāi)路電壓。當(dāng)通過(guò)原電池的電流趨近于零時(shí),兩電極間的最大電勢(shì)差被稱為原電池的電動(dòng)勢(shì),用表示。5、 當(dāng)電池中各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí),測(cè)定的電動(dòng)勢(shì)被稱為標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì),用表示。6、 可逆電池必
30、須具備以下條件。第一:電極必須是可逆的,即當(dāng)相反方向的電流通過(guò)電極是,電極反應(yīng)必然逆向進(jìn)行;電流停止,反應(yīng)也停止。第二:要求通過(guò)電極的電流無(wú)限小,電極反應(yīng)在接近于電化學(xué)平衡的條件下進(jìn)行。7、 電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs函數(shù)變。第三節(jié):電極電勢(shì)1、 原電池的電動(dòng)勢(shì)是構(gòu)成原電池的兩個(gè)電極間的最大電勢(shì)差,即正極電勢(shì)減去負(fù)極電勢(shì)等于電池的電動(dòng)勢(shì):。2、 電極電勢(shì)的絕對(duì)值無(wú)法確定,常選取標(biāo)準(zhǔn)氫電極(簡(jiǎn)寫(xiě)為SHE)作為比較的基準(zhǔn),稱其為參比電極。參比電極中最常用的是甘汞電極。3、 各電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)是以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為參比電極并與各標(biāo)準(zhǔn)電極組成原電池時(shí)測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)。使待測(cè)半電池中各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,將
31、其與標(biāo)準(zhǔn)氫電極相連組成原電池,以電壓表測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì)并確定其正極和負(fù)極,進(jìn)而可推算出待測(cè)半電池的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。4、 電極電勢(shì)高的電對(duì)為正極,電極電勢(shì)低的電對(duì)為負(fù)極。兩電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)之差等于原電池的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。即.5、 ,。6、 如果電對(duì)的氧化型生成難溶化合物(配合物),則電極電勢(shì)變小;若還原型生成難溶化合物(配合物),則電極電勢(shì)變大;當(dāng)還原型和氧化型同時(shí)生成難溶化合物(配合物),若()(氧化型)<()(還原型),則電極電勢(shì)變小,反之則變大。第四節(jié):電極電勢(shì)的應(yīng)用1、 某電對(duì)的越大,其氧化型的得電子能力(氧化性)越強(qiáng),還原型失電子能力(還原性)越弱;反之電對(duì)的越小,其氧化型的得電
32、子能力(氧化性)越弱,還原型失電子能力(還原性)越強(qiáng)。2、 ,3、 元素電勢(shì)圖:當(dāng)某種元素形成三種或三種以上氧化值的氧化物時(shí),這些物種可以組成多種不同的電對(duì),各電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)可用圖的形式表示出來(lái),這種圖叫做元素電勢(shì)圖。畫(huà)元素電勢(shì)圖,可以按元素氧化值由高到低的順序,把各氧化物的化學(xué)式從左到右寫(xiě)出來(lái),各不同氧化物之間用直線連接起來(lái),在直線上表明不同氧化值物種所組成的電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。4、 歧化反應(yīng)發(fā)生的一般規(guī)則:,若<則B能發(fā)生歧化反應(yīng)第二篇:物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第八章:原子結(jié)構(gòu)第一節(jié):原子結(jié)構(gòu)的Bohr理論1、電子的電量為,電子的質(zhì)量為。2、 每種元素的原子輻射都具有一定頻率成分構(gòu)成的特征光
33、譜,它們是一條條離散的譜線,被稱為線狀光譜,即原子光譜。3、氫原子光譜的頻率公式:4、Bohr原子結(jié)構(gòu)理論;定態(tài)假設(shè) 原子的核外電子在軌道上運(yùn)行時(shí),只能夠穩(wěn)定的存在于具有分立的,固定能量的狀態(tài)中,這些狀態(tài)稱為定態(tài)(能級(jí)),即處于定態(tài)的原子的能量是量子化的。此時(shí)原子并不輻射能量,是穩(wěn)定的。躍遷規(guī)則 原子的能量變化(包括發(fā)射和吸收電磁輻射)只能在兩定態(tài)之間以躍遷的方式進(jìn)行。在正常情況下,原子中的電子盡可能處于離核最低的軌道上。這時(shí)原子的能量最低,即原子處于基態(tài)。當(dāng)原子受到輻射,加熱或通電時(shí),獲得能量后的電子可以躍遷到離核較遠(yuǎn)的軌道上去即原子被激發(fā)到高能量的軌道上,這時(shí)原子處于激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的電
34、子不穩(wěn)定,可以躍遷到離核較近的軌道上,同時(shí)釋放出光子。光的頻率取決于離核較遠(yuǎn)的軌道的能量()與離核較近的軌道的能量()之差:第二節(jié):微觀粒子運(yùn)動(dòng)基本特征1、實(shí)物粒子波長(zhǎng)滿足,其中為實(shí)物粒子質(zhì)量,為實(shí)物粒子運(yùn)動(dòng)速度,為動(dòng)量。2、不確定原理:對(duì)運(yùn)動(dòng)中的微觀粒子來(lái)說(shuō),并不能同時(shí)準(zhǔn)確確定它的位置和動(dòng)量。其關(guān)系式為:,式中為微觀粒子位置(或坐標(biāo))的不確定度,為微觀粒子動(dòng)量的不確定度,該式表明微觀粒子位置不確定度與動(dòng)量不確定度的成績(jī)大約等于Plank常量的數(shù)量級(jí)。就是說(shuō),微觀粒子位置不確定度越小,則相應(yīng)它的動(dòng)量不確定度就越大。3、微觀粒子的波動(dòng)性是大量微觀粒子(或者是一個(gè)粒子千萬(wàn)次運(yùn)動(dòng))所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì),
35、可以說(shuō)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是具有統(tǒng)計(jì)意義的概率波;在空間某個(gè)區(qū)域波強(qiáng)度(即衍射強(qiáng)度)大的地方,粒子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多,波強(qiáng)度小的地方粒子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。從數(shù)學(xué)角度看,這里說(shuō)的機(jī)會(huì)是概率,也就是說(shuō),在空間區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)波的強(qiáng)度與粒子出現(xiàn)的概率成正比。第三節(jié):氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)描述1、方程:式中是坐標(biāo)的函數(shù),是系統(tǒng)總能量,是勢(shì)能,是微觀粒子質(zhì)量,是Planck常量。2、主量子數(shù) 在原子的電子中最重要的量子化性質(zhì)是能量。原子軌道的能量主要取決于主量子數(shù),對(duì)于氫原子和類氫原子,電子的能量值取決于。的取值為1,2,3,4,5等正整數(shù)。越大電子離核的平均距離越遠(yuǎn),能量越高。因此,可將值所表示的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于K,L,M,
36、N,O電子層角量子數(shù) 原子軌道的角動(dòng)量有角量子數(shù)決定。在多原子電子中原子軌道的能量不僅取決于主量子數(shù),還受角量子數(shù)的影響。受限制,只能取0到(-1)的整數(shù),按照光譜學(xué)的規(guī)定,對(duì)應(yīng)的符號(hào)為s,p,d,f,g。一定,取不同值代表同一電子層中不同狀態(tài)的亞層。角量子數(shù)還表明了原子軌道的分布角度形狀不同。=0,為s軌道,其角度分布為球形對(duì)稱;=1,為p軌道,其角度分布為啞鈴型;=2為d軌道,其角度分布為花瓣形。對(duì)多電子原子來(lái)說(shuō),相同,越大,其能量越大。磁量子數(shù) 決定角動(dòng)量在磁場(chǎng)方向的分量。其取值受角量子數(shù)的限制,從-,0,+,共有(2+1)個(gè)取值。磁量子數(shù)決定原子軌道在核外空間的取向。=0,只有0一個(gè)取
37、值,表示s軌道在核外空間只有一種分布方向,即以核為球心的球形。=1,有+1,-1,0三個(gè)取值,表示p亞層在空間有三個(gè)分別沿x軸,y軸,z軸的取向軌道,即軌道。=2,有0,-1,+1,-2,+2五個(gè)取值,表示d亞層有五個(gè)取向的軌道,分別是軌道。自旋量子數(shù) 電子除軌道運(yùn)動(dòng)外,還有自旋運(yùn)動(dòng)。電子自旋運(yùn)動(dòng)的自旋角動(dòng)量有自旋量子數(shù)決定。處于同一軌道上的電子自旋狀態(tài)只能有兩種,分別用自旋磁量子數(shù)和 來(lái)確定。正是由于電子具有自旋角動(dòng)量,使氫原子光譜在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)會(huì)發(fā)生微小的分裂,得到了靠的很近的譜線。3、一個(gè)原子軌道可以用,一組三個(gè)量子數(shù)來(lái)確定,但是原子層中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必須用,四個(gè)量子數(shù)來(lái)確定。四個(gè)量
38、子數(shù)確定之后,電子在核外空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就確定了。4、概率密度是空間某單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率。電子在核外空間某區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率等于概率密度與該區(qū)域體體積的乘積。5、電子云是概率密度的形象化描述。黑點(diǎn)密的地方電子出現(xiàn)的概率大;黑點(diǎn)稀疏的地方電子出現(xiàn)的概率小。6、電子云有等密度圖和界面圖兩種圖示。在電子云等密度圖中,每一個(gè)球面上的數(shù)字表示概率密度的相對(duì)大小。在電子云界面圖中,界面實(shí)際上是一個(gè)等密度面,電子在此界面內(nèi)出現(xiàn)的概率高于90%,在此界面外出現(xiàn)的概率低于10%,通常認(rèn)為在界面外發(fā)現(xiàn)電子的概率可忽略不計(jì)。7、氫原子各種狀態(tài)的徑向分布函數(shù)圖中鋒數(shù)等于主量子數(shù)與角量子數(shù)之差,即.7、 原子軌道角度
39、分布圖與電子云角度分布圖。第四節(jié):多電子原子結(jié)構(gòu)1、 由Pauling近似能級(jí)圖發(fā)現(xiàn):角量子數(shù)相同的能級(jí)的能量高低由主量子數(shù)決定,主量子數(shù)越大能量越高;主量子數(shù)相同,能級(jí)能量隨角量子數(shù)的增大而增大,這種現(xiàn)象稱為能級(jí)分裂;當(dāng)主量子數(shù)與角量子數(shù)均不同時(shí),有時(shí)出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象。2、 Cotton原子軌道能級(jí)圖(見(jiàn)課本P240)概括了理論和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,定性的表明了原子序數(shù)改變時(shí),原子軌道能量的相對(duì)變化。由此圖可以看出不同于Pauling近似能級(jí)圖的點(diǎn):反映出主量子數(shù)相同的氫原子軌道的兼并性。也就是對(duì)原子序數(shù)為1的氫原子來(lái)說(shuō),其主量子數(shù)相同的各軌道全處于同一能級(jí)點(diǎn)上。反映出原子軌道的能量隨原子序數(shù)的增大
40、而降低。反映出隨著原子序數(shù)的增大,原子軌道能級(jí)下降幅度不同,因此曲線產(chǎn)生了交錯(cuò)現(xiàn)象。3、屏蔽效應(yīng):一個(gè)電子對(duì)另一個(gè)電子產(chǎn)生電荷屏蔽,使核電荷度該電子的吸引力減弱,即由核外電子云抵消了一些核電荷的作用。是核電荷減少數(shù),稱為屏蔽常數(shù),相當(dāng)于被抵消的正電荷數(shù)。4、鉆穿效應(yīng):在多電子原子中每個(gè)電子既被其他電子所屏蔽,也對(duì)其余電子起屏蔽作用,在原子核附近出現(xiàn)概率較大的電子,可更多的避免其余電子的屏蔽,受到核的較強(qiáng)的吸引而更靠近核,這種進(jìn)入原子內(nèi)部空間的作用叫做鉆穿效應(yīng)。就其實(shí)質(zhì)而言,電子運(yùn)動(dòng)具有波動(dòng)性,電子可在原子區(qū)域的任何位置出現(xiàn),也就是說(shuō),最外層電子有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)在離核很近處,只是概率較小而已。5、主
41、量子數(shù)相同時(shí),角量子數(shù)越小的電子,鉆穿效應(yīng)越明顯,能級(jí)也越低。6、基態(tài)原子核外電子排布規(guī)則: 能量最低原理:電子在原子軌道中的排布,要盡可能使整個(gè)原子系統(tǒng)能量最低。 Pauli不相容原理:同一原子軌道最多容納兩個(gè)自選方式相反的電子,或者說(shuō)同一原子中不可能存在一組四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子。 Hund規(guī)則:在相同或相同的軌道上分布的電子,將盡可能分占值不同的軌道且自旋平行。S層最多容納2個(gè)電子,p層最多容納6個(gè)電子,d層最多容納10個(gè)電子,f層最多容納14個(gè)電子,g層最多容納18個(gè)電子 全滿半滿最穩(wěn)定。8、 原子核外電子排布:1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,
42、4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p出現(xiàn)d軌道時(shí),電子按照 的順序在原子軌道上排布,若d軌道和f軌道均已出現(xiàn),電子按照的順序在院子軌道上排布。第五節(jié):元素周期表1、 能級(jí)與周期的關(guān)系:周期特點(diǎn)能級(jí)組對(duì)應(yīng)的能級(jí)原子軌道數(shù)元素種類數(shù)一特短周期11s12二短周期22s2p48三短周期33s3p48四長(zhǎng)周期44s3d4p918五長(zhǎng)周期55s4d5p918六特長(zhǎng)周期6634f5d6p1632七不完全周期77s5f6d7p16應(yīng)有322、 元素的族:同族元素價(jià)電子數(shù)目相同。主族元素的價(jià)電子全部排布于最外層的軌道,盡管同族元素電子層數(shù)從上到下逐漸增加,但價(jià)電子排布完全相同。主族序數(shù)等于價(jià)電子總數(shù)。除氦元
43、素外稀有氣體元素最外層電子排布均為,呈現(xiàn)穩(wěn)定結(jié)構(gòu),稱為零族元素,也稱為第八主族。前五個(gè)副族價(jià)電子數(shù)目對(duì)應(yīng)族序數(shù),而第一第二副族是根據(jù)軌道上是有1個(gè)或2個(gè)電子來(lái)劃分的,第8,9,10列元素被稱為第八族,價(jià)電子排布一般為3、 元素的分區(qū):S區(qū)元素:包括第一,第二主族,最后一個(gè)電子填充在s軌道上,價(jià)電子排布為(第一主族)或(第二主族),屬于活潑金屬。P區(qū)元素:包括第三主族到第七主族及零族,最后一個(gè)電子填充在p軌道上,價(jià)電子排布為 (第三主族),(第四主族),(第五主族),(第六主族),(第七主族),(零族) d區(qū)元素:包括第三副族到第七副族,最后一個(gè)電子填充在軌道上吧,價(jià)電子排布為(鈧,釔),(第四
44、副族),(第五副族,鈮為),(第六副族,鎢為),(第七副族),鐵為,鈷為,鎳為,釕為,銠為,鈀為,鋨為,銥為,鉑為(第八族所有元素的價(jià)電子數(shù)等于列序數(shù),可以為8,9,10)。一般而言,它們的區(qū)別主要在次外層的d軌道上,由于d軌道未充滿電子(鈀除外),他們可以不同程度的參與化學(xué)鍵的形成。 ds區(qū)元素:包括第一,第二副族。它們?cè)鹤哟瓮鈱訛槌錆M電子的d軌道,最外層s層上有12個(gè)電子。電子層結(jié)構(gòu)為(第一副族),(第二副族)。ds區(qū)元素族數(shù)對(duì)應(yīng)s軌道上電子數(shù)。 f區(qū)元素:包括鑭系元素和婀系元素,最后一個(gè)電子填充在f軌道上,價(jià)電子排布為 第六節(jié):元素性質(zhì)的周期性1、 原子半徑:原子半徑可以分為金屬半徑,共
45、價(jià)半徑和Van der Waals半徑。金屬單質(zhì)晶體中,兩個(gè)最近鄰金屬原子核的一半,稱為金屬原子的金屬半徑。同種元素的兩個(gè)原子以共價(jià)單鍵結(jié)合時(shí),其核間距的一半稱為該原子的共價(jià)單鍵半徑。在分子晶體中,分子間以Van der Waals力結(jié)合,兩個(gè)原子核間距離的一半就是Van der Waals半徑。除金屬為金屬半徑(配位數(shù)為12),稀有氣體為 Van der Waals半徑,其余皆為共價(jià)半徑。2、 原子半徑變化規(guī)律:同一周期,隨著原子序數(shù)的增加原子半徑逐漸減小,但長(zhǎng)周期中部(d區(qū))各元素的原子半徑隨電荷增加減小減慢。第一,第二副族元素(ds區(qū))原子半徑略有增大,此后又逐漸減小。 同一周期中原子半
46、徑的大小受兩個(gè)因素制約:一是隨著核電荷數(shù)增加,原子核對(duì)核外層電子的吸引力增強(qiáng),使原子半徑逐漸減小;二是隨著核外電子數(shù)的增加,電子間斥力增強(qiáng),使原子半徑變大。因?yàn)樵黾拥碾娮硬蛔阋酝耆帘嗡黾拥暮穗姾?,所以從左到右,有效核電荷?shù)逐漸增大,原子半徑減小。 在長(zhǎng)周期中從左到右電子逐一填入亞層,對(duì)核的屏蔽作用較大,有效核電荷數(shù)增加較少,核對(duì)外層電子的吸引力增加不多,因此原子半徑減少緩慢。而到了長(zhǎng)周期后半部,即第一,第二副族元素,由于電子構(gòu)型,屏蔽效應(yīng)顯著,所以原子半徑又略有增大。 鑭系,錒系元素中,從左到右,原子半徑也是逐漸減小,只是減小幅度更小。這是由于新增加的電子填入亞層上,f電子對(duì)外層電子屏蔽效
47、應(yīng)更大,外層電子感受到的有效核電荷數(shù)增加更小,因此原子半徑減小緩慢。鑭系元素從鑭到镥原子半徑減小更緩慢的事實(shí)稱為鑭系收縮。鑭系收縮的結(jié)果使鑭系以后的該周期元素原子半徑與上一周期對(duì)應(yīng)元素的原子半徑非常接近。導(dǎo)致和;和,和等在性質(zhì)上極為相似,分離困難。同一主族中,從上到下,外層電子構(gòu)型相同,電子層增加因素占主導(dǎo)地位,所以原子半徑逐漸增大 。副族元素原子半徑,從第四周期過(guò)渡到第五周期是增大的,但第五周期和第六周期同一族中過(guò)渡元素的原子半徑比較接近。3、 電離能:基態(tài)氣體原子失去一個(gè)電子成為帶一個(gè)正電荷的氣態(tài)離子所需要的能量稱為第一電離能,用表示。由+1價(jià)氣態(tài)正離子失去電子成為+2價(jià)氣態(tài)正離子所需要的
48、能量叫做第二電離能,用表示。以此類推還有第三電離能,第四電離能等等。隨著原子逐步失去電子所形成離子正電荷數(shù)越來(lái)越多,失去電子變得越來(lái)越困難。因此同一元素原子各級(jí)電離能逐漸增大。4、 電離能大小反映原子失去電子的難易。電離能越小,原子失去電子越容易,金屬性越強(qiáng);反之,電離能越大,原子失去電子越難,金屬性越強(qiáng)。電離能的大小主要取決于有效核電荷,原子半徑和原子電子層結(jié)構(gòu)。 同一周期中,從堿金屬到鹵素,原子有效電荷數(shù)逐個(gè)增加,原子半徑逐個(gè)減小,原最外層上電子數(shù)逐個(gè)增多,電離能逐個(gè)增大。第一主族最小,稀有氣體最大,處于峰頂。長(zhǎng)周期中部元素,即過(guò)渡元素,由于電子加到次外層,有效核電荷增加不多,原子半徑減小
49、緩慢,電離能僅略有增加。N,P,As和Be,Mg等的電離能較大,均比它們后面元素的電力能大是因?yàn)樗鼈兊脑咏Y(jié)構(gòu)分別是半滿和全滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,失去電子相對(duì)較難,因此電離能也就越大。同一族從上到下,最外層電子數(shù)相同,有效核電荷增加不多,原子半徑增大成為主要因素,致使核對(duì)外層電子引力依次減弱,電子逐漸易于失去,電離能依次減小。5、 電子親和能:元素氣態(tài)原子在基態(tài)時(shí)獲得一個(gè)電子成為-1價(jià)氣態(tài)負(fù)離子所放出的能量稱為電子親和能。用A表示6、 電子親和能的大小反映了原子的到電子的難易。非金屬原子的第一電子親和能總是負(fù)值,而金屬的電子親和能一般為較小負(fù)值或正值。稀有氣體的弟子親和能均為正值。電子親和能的大小
50、也取決于有效核電荷,原子半徑和原子電子層結(jié)構(gòu)。7、 同一周期,從左到右,原子的有效電荷增大,原子半徑逐漸減小,同時(shí)由于最外層電子數(shù)增加,趨向于結(jié)合電子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。元素的電子親和能負(fù)值在增大。鹵素的電子親和能呈現(xiàn)最大負(fù)值。堿土金屬由于半徑大又具有電子層結(jié)構(gòu)難以結(jié)合電子,電子親和能為正值;稀有氣體元素具有8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),更難以結(jié)合電子,因此電子親和能為最大正值。同一主族,從上到下規(guī)律不如周期變化那么明顯,大部分呈現(xiàn)電子親和能負(fù)值變小的趨勢(shì),部分呈相反趨勢(shì)。比較特殊的是N原子的電子親和能為正值,是P區(qū)元素除稀有氣體的唯一正值,只是由于具有半滿的p亞層穩(wěn)定電子層結(jié)構(gòu),加之原子半徑小,電子間排斥
51、力大得電子困難。另外,值得注意的是,電子親和能的最大負(fù)值不是出現(xiàn)在F原子,而是Cl原子。這可能由于F原子半徑小,進(jìn)入的電子會(huì)受到原有電子較強(qiáng)的排斥,用于克服電子排斥所消耗的能量相對(duì)更多。8、 電負(fù)性:元素原子在化合物中吸引電子的能力。電負(fù)性不是一個(gè)孤立原子的性質(zhì),而是在周圍原子的影響下分子中原子的性質(zhì)。Puling把氫的電負(fù)性指定為2.2,在此基礎(chǔ)上,從相關(guān)分子鍵能數(shù)據(jù)出發(fā),與氫的電負(fù)性對(duì)比,得到其他元素電負(fù)性數(shù)值。因此,各元素電負(fù)性數(shù)值是相對(duì)數(shù)值。Puling電負(fù)性標(biāo)度稱為。其他電負(fù)性標(biāo)度見(jiàn)課本P256.9、 在Puling電負(fù)性標(biāo)度中金屬元素電負(fù)性一般在2.0以下,非金屬元素一般在2.0以
52、上。同一周期從左到右,電負(fù)性依次增大,元素金屬性增強(qiáng),非金屬性減弱;同一主族,從上到下,電負(fù)性依次變小,元素金屬性減弱,非金屬性增強(qiáng)。過(guò)渡元素電負(fù)性遞變不明顯,它們都是金屬,但金屬性都不及第一,第二主族元素。第九章:分子結(jié)構(gòu)第一節(jié):Lewis理論1、 分子或晶體中相鄰原子(或離子)之間的強(qiáng)烈吸引作用稱為化學(xué)鍵。2、 電負(fù)性相同或差值較小的非金屬元素形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵,兩個(gè)原子之間必須共用電子對(duì),即電子配對(duì)才能形成化學(xué)鍵,這是Lewis理論的核心,簡(jiǎn)稱為電子配對(duì)理論。3、 在分子中,每個(gè)原子均應(yīng)具有穩(wěn)定的稀有氣體原子的8電子外層電子構(gòu)型(He除外),習(xí)慣上稱為“八隅體規(guī)則”。并不是所有分子中
53、的原子都符合“八隅體規(guī)則”。4、 通常用短線表示共用電子對(duì)并將成鍵的元素符號(hào)連接起來(lái),并在元素符號(hào)周圍用小黑點(diǎn)表示未成鍵價(jià)電子,這種描述分子結(jié)構(gòu)的式子稱為L(zhǎng)ewis結(jié)構(gòu)式。如果原子間共用兩對(duì)電子或三對(duì)電子,可分別用兩條短線“”或三條短線“”表示。5、 Lewis結(jié)構(gòu)式并不代表分子形狀,而僅僅代表成鍵方式和鍵的數(shù)目。第二節(jié):價(jià)鍵理論1、 共價(jià)鍵的本質(zhì)是由于原子軌道重疊,原子核間電子的概率密度增大,吸引原子核而成鍵。2、 價(jià)鍵理論基本要點(diǎn):原子中自旋方式相反的未成對(duì)電子相互接近時(shí),可相互配對(duì)形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子,便可與幾個(gè)自旋相反的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵。形成共價(jià)鍵時(shí),成鍵電子的
54、原子軌道必須在對(duì)稱性一致的前提下發(fā)生重疊,原子軌道重疊程度越大,兩核間電子的概率密度就越大,形成的共價(jià)鍵就越穩(wěn)定。3、 共價(jià)鍵的特點(diǎn):共價(jià)鍵具有飽和性 在以共價(jià)鍵結(jié)合的分子中,每個(gè)原子成鍵的總數(shù)或與其以共價(jià)鍵相連的原子數(shù)目是一定的,這就是共價(jià)鍵的飽和性。共價(jià)鍵具有方向性 除s軌道外,p,d,f軌道在空間都有一定的伸展方向,成鍵時(shí)只有沿著一定的方向取向,才能滿足最大重疊原則,這就是共價(jià)鍵的方向性。4、 共價(jià)鍵的鍵型:鍵和鍵 原子軌道沿核間連線方向進(jìn)行同號(hào)重疊而形成的共價(jià)鍵稱為鍵;兩原子軌道垂直核間連線并相互平行而進(jìn)行同號(hào)重疊所形成的共價(jià)鍵稱為鍵剩余幾個(gè)p軌道形成幾個(gè)pp鍵,剩余幾個(gè)p電子形成幾個(gè)
55、dp鍵。雙鍵中一個(gè)共價(jià)鍵是鍵,另外一個(gè)共價(jià)鍵是鍵;叁鍵中一個(gè)共價(jià)鍵是鍵,另外兩個(gè)都是鍵,它們相互之間成90°;至于單鍵,成鍵時(shí)通常軌道都是沿核間連線方向達(dá)到最大重疊的,所以都是鍵。配位鍵 共用的一對(duì)電子由一個(gè)原子單獨(dú)提供的共價(jià)鍵叫做配位鍵。配位鍵用箭頭“”而不用短線表示,以示區(qū)別。箭頭方向是從提供電子對(duì)的原子指向接受電子對(duì)的原子。配位鍵的形成條件:提供共用電子對(duì)的原子有孤對(duì)電子;接受電子對(duì)的原子有空軌道。第三節(jié):雜化軌道理論1、 雜化是指在形成分子的過(guò)程中,若干不同類型能量相近的原子軌道重新組合成一組新的原子軌道。這種軌道重新組合的過(guò)程稱為雜化,所形成的新軌道稱為雜化軌道。2、 雜化
56、軌道類型:只有s軌道和p軌道參與的雜化稱為sp型雜化。根據(jù)參與雜化的p軌道數(shù)目的不同,sp型雜化又分為三種雜化方式:雜化 雜化是由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道組合而成。每個(gè)雜化軌道含有s軌道成分和p軌道成分,雜化軌道間夾角為109.5°,空間構(gòu)型為四面體。雜化 雜化是由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道組合而成。每個(gè)雜化軌道含有s軌道成分和p軌道成分,雜化軌道間夾角為120°,空間構(gòu)型為平面三角形。雜化 雜化是由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道組合而成。每個(gè)雜化軌道含有s軌道成分和p軌道成分,雜化軌道間夾角為180°,空間構(gòu)型為直線型。型雜化軌道間的夾角可用公式cos計(jì)算,為足化軌道間夾角,為雜化軌道中s軌道成分。spd型雜化 s軌道,p軌道,d軌道共同參與的雜化稱為spd型雜化。這里只介紹兩種常見(jiàn)類型:雜化和雜化。雜化 1個(gè)s軌道,3個(gè)p軌道和1個(gè)d軌道組合成5個(gè)雜化軌道,在空間排列成三角雙錐構(gòu)型,
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