無機化學與化學分析-

無機化學與化學分析-第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析1.1化學發(fā)展的歷程1、化學的發(fā)展始于無機化學：早期研究的對象是簡單的無機化合物。2、1828年德國W?hler（武勒）合成尿素，標志著有機化學的開始，形成研究與生命有關的C元素化學，即以C元素為基本組成的C，H，O，N化合物化學。19世紀初有機化學開始發(fā)展，100年后建成了完整而龐大的體系。第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析無機化學的復興現(xiàn)代無機化學始于化學鍵理論的建立。現(xiàn)代儀器在無機化學的應用，形成現(xiàn)代無機化學體系。配位化學成為無機化學的重要學科。受有機，物化，電化學，催化，生化等學科的滲透，無機化學研究內(nèi)容大大拓展。1950年代開始，無機化學進入復興時期。第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析夾心化合物被合成金屬卡賓(metalcarbene)金屬卡拜(metalcarbyne)金屬有機基礎理論的提出與發(fā)展-絡合物理論缺電子鍵理論分子軌道理論前線軌道匹配理論等金屬有機化學進入大發(fā)展時期第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析化學無機化學有機化學配位化學金屬有機化學M－L鍵M－C鍵第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析金屬有機和配位化學是介于有機化學和無機化學之間的三級學科。原子簇化學則來自與配位化學與金屬有機的發(fā)展，是兩學科間發(fā)展起來的邊緣科學。金屬簇合物通常包含M－M鍵。它的定義包含以下幾個要素：

金屬原子間有明顯的相互作用。金屬原子組成完整或欠完整的多面體結(jié)構。分子中有離域化的多中心鍵。第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析金屬簇化學的產(chǎn)生與發(fā)展在經(jīng)典的金屬有機，無機配合物及元素有機化合物中，有些化合物含多個中心原子，成為多核結(jié)構的化合物。中心原子間形成多面體骨架。1857年，陸森黑鹽是金屬簇合物的第一例。[Fe4S3(NO)7]-1907年Ta6Cl14

1920年Mo6Cl12這些都是金屬簇合物的早期零星發(fā)現(xiàn)的代表。第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析羰基金屬簇金屬硫簇硼原子簇廣義的原子簇概念1、中心原子相互成鍵2、中心原子形成完整或欠完整多面體結(jié)構3、電子結(jié)構為離域化的多中心鍵第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析化學人自然人、自然和化學第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析1.2分子工程從單分子到分子聚集體從分子設計到晶體工程第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析從分子設計到晶體工程來自生物體系自組裝的靈感――基因推動下的分子或基團識別與復制，從而以最經(jīng)濟方式得到精致的活性中心與復雜的外圍結(jié)構如何去排列原子？如何合成有序結(jié)構的化合物？配體設計？配體的配位信息為金屬所識別從而按一定規(guī)律與方向組裝，得到人們要求的有序結(jié)構或特定結(jié)構。第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析J.-M.Lehn,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.1993,

90,5394Self-assembly:tetrahedralvsoctahedralPolypyridyltypeligandOligoHelicate:Let’stwist!第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析三角盆架形結(jié)構第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析CuboctahedronCu12(tapp)8第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析金屬樹枝狀分子第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析Mn(IV)S=3/2Mn(III)S=2SpinTotaleS=10[Mn12O12(CH3COO)16(H2O)4]?2CH3COOH?4H2O第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析lowporosity/surfaceareauniformstructurehighporosity/surfaceareanon-uniformstructurehighporosity/surfaceareauniformstructurerationaldesign第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析1.3幾個需說明的概念1.3.1測量單位表1-1SI基本物理量及其單位物理量名稱單位單位符號長度（length）米（meter）m質(zhì)量（mass）千克（kilogram）kg時間（time）秒（second）s溫度（temperature）開[爾文]（kelvin）K物質(zhì)的量（amountofsubstance）摩[爾]（mole）mol電流（electriccurrent）安[培]（ampere）A發(fā)光強度（luminousintensity）坎[德拉]（candela）cd1960年，第11屆國際計量大會提出了國際單位制（SI）[度量衡的統(tǒng)一，便于交流]第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析1物理量的符號都用斜體字母，單位的符號都用正體字母2物質(zhì)的量將物質(zhì)的量與組成該物質(zhì)的基本單元（如原子、分子等粒子）的數(shù)目關聯(lián)起來的SI單位叫“mole”，1mol用來表達一定量的物質(zhì)，其中基本單元的數(shù)目精確地等于12g碳-12同位素中12C原子的數(shù)目。該定義中“基本單元的數(shù)目”就是阿伏加德羅常數(shù)（NA）NA=6.02214×10231mol12C=6.02214×102312C原子=12.0000g1mol16O=6.02214×1023

16O原子=15.9949g第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析3濃度物質(zhì)的量濃度（通常簡稱為濃度）：等于物質(zhì)的量除于溶液的體積。用符號c表示，最常用的單位是mol?dm–3或mol?L–1。例如，物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度：c(B)=n(B)/V質(zhì)量分數(shù)：用來表示混合物中某種物質(zhì)的含量或純化合物中某種成分（元素）的含量。用符號w表示，是個量綱一的量，其單位為1。例如，在5gKCl與95g水配成的溶液中，KCl的質(zhì)量分數(shù)w(KCl)=5×10–2例如，KCl中K的質(zhì)量分數(shù)w(K)=39.10g?mol–1/74.55g?mol–1=

52.45×10–2第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析1.3.2誤差1系統(tǒng)誤差（systematicerrors）和無規(guī)誤差（randomerrors）系統(tǒng)誤差：測量儀器本身固有的誤差。無規(guī)誤差：測量人員讀取儀器讀數(shù)的能力有限的，這種局限性導致結(jié)果偏高或偏低。2精密度（precision）和準確度（accuracy）精密度：是指同一被測的量在數(shù)次測量中數(shù)值接近的程度。如果每次測量值與多次測量平均值的偏離小，則測量的精密度高。反之，測量的精密度低。準確度：指測量值與“真實”值接近的程度。第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析精密度與準確度之間的聯(lián)系第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析1.3.3有效數(shù)字數(shù)字精確數(shù)字（exactnumber）——無限大位有效數(shù)字不精確數(shù)字（inexactnumber）——所有測量數(shù)字有效數(shù)字用于表達和處理這類不精確數(shù)字所有測量結(jié)果的數(shù)字都由若干位確定數(shù)字加一位可疑數(shù)字組成。有效數(shù)字=若干位確定數(shù)字+一位可以數(shù)字1第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析例題1-14.0g與4.00g有什么差別？

非零數(shù)字都是有效數(shù)字，如123g；非零數(shù)字之間的“0”都是有效數(shù)字，如70008g；數(shù)字中第一個非零數(shù)字之前的“0”都不是有效數(shù)字，如0.00657cm；小數(shù)點之后處于數(shù)字末尾的“0”都是有效數(shù)字，0.0400g；整數(shù)數(shù)字以“0”或幾個“0”結(jié)尾時，這個或這些“0”可能是，也可能不是有效數(shù)字，如180g和10800g；pH、pK這類數(shù)值中小數(shù)的位數(shù)才是有效數(shù)字的位數(shù)。如，pHc(H3O+)/(mol?L–1)11.206.3×10–12第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析2數(shù)字計算中處理有效數(shù)字的規(guī)則

乘除運算乘積和商中有效數(shù)字的位數(shù)取兩個運算數(shù)字中精確度小的那個數(shù)字的有效數(shù)字的位數(shù)。例題1-2一矩形木塊的長、寬、高分別為14.79cm，12.11cm和5.05cm，求該木塊的體積V。解答：V=14.79cm×12.11cm×5.05cm=904cm3相對誤差大第28頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六無機化學與化學分析

加減運算和值與差值中，小數(shù)點之后的位數(shù)取運算數(shù)字中小數(shù)位數(shù)最少的那個數(shù)字的小數(shù)位。例題1-3求下列三個質(zhì)量之和：15.02g，9986.0g，3.518g。解答：15.02