吉林大學(xué)公開(kāi)課無(wú)機(jī)化學(xué)原理-2024鮮版

吉林大學(xué)公開(kāi)課無(wú)機(jī)化學(xué)原理2024/3/271目錄contents課程介紹與教學(xué)目標(biāo)原子結(jié)構(gòu)與元素周期律化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)溶液與膠體化學(xué)基礎(chǔ)酸堿反應(yīng)與沉淀溶解平衡氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ)配位化合物及其性質(zhì)研究2024/3/27201課程介紹與教學(xué)目標(biāo)2024/3/273無(wú)機(jī)化學(xué)原理是化學(xué)學(xué)科的重要分支，研究無(wú)機(jī)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律。課程內(nèi)容包括無(wú)機(jī)化學(xué)基本概念、原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)基本原理、溶液化學(xué)、氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)等。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握無(wú)機(jī)化學(xué)的基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，為后續(xù)的化學(xué)學(xué)習(xí)和研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。無(wú)機(jī)化學(xué)原理課程概述2024/3/274掌握無(wú)機(jī)化學(xué)的基本概念、原理和實(shí)驗(yàn)技能，了解無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的前沿動(dòng)態(tài)。知識(shí)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力。能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。素質(zhì)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)與要求2024/3/275本課程共分為若干章節(jié)，每個(gè)章節(jié)包含多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)課堂講授、實(shí)驗(yàn)操作和課后作業(yè)等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。課程安排課程考核采用平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)相結(jié)合的方式，其中平時(shí)成績(jī)占一定比例。平時(shí)成績(jī)包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等；期末考試成績(jī)采用閉卷考試形式，主要考察學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握程度和應(yīng)用能力?？己朔绞秸n程安排與考核方式2024/3/27602原子結(jié)構(gòu)與元素周期律2024/3/277玻爾分層模型引入量子化條件，提出電子在一定軌道上運(yùn)動(dòng)的原子模型，成功解釋了氫原子光譜。道爾頓實(shí)心球模型認(rèn)為原子是一個(gè)不可再分的實(shí)心球體，同種元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量都相同。湯姆生棗糕模型發(fā)現(xiàn)電子并提出類似“棗糕”的原子模型，即原子內(nèi)部帶正電的部分均勻分布，電子像棗子一樣鑲嵌在其中。盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)為原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。原子結(jié)構(gòu)模型及發(fā)展歷程2024/3/278門捷列夫根據(jù)元素性質(zhì)隨原子量的增加而呈現(xiàn)周期性變化的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了元素周期律并編制出第一張?jiān)刂芷诒怼Ｔ刂芷诒淼陌l(fā)現(xiàn)元素按照原子序數(shù)遞增的順序從左到右排列，將電子層數(shù)相同的元素放在同一橫行，將最外層電子數(shù)相同的元素放在同一縱列。元素周期表的排列規(guī)律元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化，包括原子半徑、元素化合價(jià)、金屬性和非金屬性的周期性變化。元素周期律的內(nèi)容元素周期表與周期律2024/3/279原子半徑的變化規(guī)律01同周期主族元素從左到右原子半徑逐漸減小，同主族元素從上到下原子半徑逐漸增大。元素化合價(jià)的變化規(guī)律02同周期主族元素從左到右最高正化合價(jià)逐漸升高，最低負(fù)化合價(jià)逐漸降低；同主族元素最高正化合價(jià)相同，最低負(fù)化合價(jià)逐漸降低。金屬性和非金屬性的變化規(guī)律03同周期主族元素從左到右金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)；同主族元素從上到下金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。原子性質(zhì)及變化規(guī)律2024/3/271003化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)2024/3/271103離子鍵的強(qiáng)度與離子的電荷、半徑及電子構(gòu)型有關(guān)，電荷越高、半徑越小，離子鍵越強(qiáng)。01離子鍵的形成通過(guò)原子間電子轉(zhuǎn)移形成正負(fù)離子，正負(fù)離子間靜電引力形成離子鍵。02離子鍵的特性高熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、硬度大、易溶于水、導(dǎo)電性強(qiáng)。離子鍵及其特性2024/3/2712共價(jià)鍵的形成原子間通過(guò)共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵。共價(jià)鍵的類型根據(jù)電子對(duì)的偏移程度分為極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵。共價(jià)鍵的參數(shù)鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角等，反映共價(jià)鍵的強(qiáng)度和性質(zhì)。共價(jià)鍵理論與類型2024/3/2713分子間作用力包括范德華力和氫鍵，是分子間相互作用的重要力量。范德華力產(chǎn)生于分子間的瞬時(shí)偶極矩，隨分子極性和變形性增大而增強(qiáng)。氫鍵一種特殊的分子間作用力，產(chǎn)生于氫原子與電負(fù)性大、半徑小的原子（如F、O、N）之間。氫鍵具有方向性和飽和性，對(duì)物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。分子間作用力和氫鍵2024/3/271404溶液與膠體化學(xué)基礎(chǔ)2024/3/2715組成溶質(zhì)和溶劑表示方法物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量摩爾濃度、摩爾分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液組成及表示方法2024/3/2716在一定溫度下，某固態(tài)物質(zhì)在100g溶劑中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量表達(dá)式與沉淀溶解平衡常數(shù)相似，但各離子濃度的次方數(shù)等于其在化學(xué)式中的系數(shù)溶解度與溶度積常數(shù)溶度積常數(shù)（Ksp）溶解度2024/3/2717膠體性質(zhì)丁達(dá)爾效應(yīng)、電泳現(xiàn)象、聚沉作用制備技術(shù)分散法、凝聚法、溶膠-凝膠法膠體性質(zhì)及制備技術(shù)2024/3/271805酸堿反應(yīng)與沉淀溶解平衡2024/3/2719闡述酸堿反應(yīng)的本質(zhì)是質(zhì)子的轉(zhuǎn)移，酸是質(zhì)子給予體，堿是質(zhì)子接受體。酸堿質(zhì)子理論包括中和反應(yīng)、水解反應(yīng)、配位反應(yīng)等，各類反應(yīng)的特點(diǎn)和條件。酸堿反應(yīng)類型介紹常見(jiàn)酸堿指示劑的變色原理及選擇方法，如酚酞、甲基橙等。酸堿指示劑酸堿質(zhì)子理論及酸堿反應(yīng)2024/3/2720123探討難溶電解質(zhì)在溶液中的沉淀溶解平衡及其影響因素，如溫度、濃度、pH值等。沉淀溶解平衡闡述溶度積常數(shù)的概念、表達(dá)式及影響因素，以及與溶解度之間的關(guān)系。溶度積常數(shù)分析沉淀的生成條件、溶解方法及在定量分析中的應(yīng)用，如重量分析法和沉淀滴定法。沉淀的生成與溶解沉淀溶解平衡原理及應(yīng)用2024/3/2721介紹緩沖溶液的組成、類型及緩沖作用原理，如共軛酸堿對(duì)、弱酸及其鹽等。緩沖溶液緩沖容量與緩沖范圍緩沖溶液的應(yīng)用闡述緩沖容量與緩沖范圍的概念、影響因素及計(jì)算方法。探討緩沖溶液在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，如控制溶液pH值、穩(wěn)定酶活性等。緩沖溶液及其作用機(jī)制2024/3/272206氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)基礎(chǔ)2024/3/2723氧化還原反應(yīng)定義電子轉(zhuǎn)移引起的化學(xué)反應(yīng)，其中物質(zhì)失去電子被氧化，物質(zhì)得到電子被還原。氧化數(shù)概念表示元素在化合物中的氧化狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算元素化合價(jià)與原子個(gè)數(shù)的乘積得到。氧化還原反應(yīng)規(guī)律包括氧化數(shù)升降規(guī)律、電子轉(zhuǎn)移規(guī)律、優(yōu)先氧化還原規(guī)律等。氧化還原反應(yīng)基本概念和規(guī)律2024/3/2724原電池工作原理及應(yīng)用原電池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，由正極、負(fù)極和電解質(zhì)組成。原電池工作原理負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電子通過(guò)外電路從負(fù)極流向正極，形成電流。原電池應(yīng)用包括干電池、蓄電池、燃料電池等，廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。2024/3/2725電極電勢(shì)概念電極電勢(shì)計(jì)算方法電動(dòng)勢(shì)概念電動(dòng)勢(shì)計(jì)算方法電極電勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)計(jì)算方法通過(guò)能斯特方程計(jì)算電極電勢(shì)，需要考慮溫度、濃度、壓力等因素對(duì)電極電勢(shì)的影響。表示電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，等于正負(fù)極電極電勢(shì)之差。通過(guò)測(cè)量電池的開(kāi)路電壓得到電動(dòng)勢(shì)的近似值，也可以通過(guò)計(jì)算正負(fù)極電極電勢(shì)之差得到精確值。表示電極上氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度，是電極反應(yīng)平衡常數(shù)的函數(shù)。2024/3/272607配位化合物及其性質(zhì)研究2024/3/2727配位化合物由中心原子（或離子）和配體組成。中心原子通常是金屬元素，而配體則可以是無(wú)機(jī)或有機(jī)分子，具有孤對(duì)電子，能夠與中心原子形成配位鍵。組成配位化合物的結(jié)構(gòu)多樣，可以是線性、平面或立體構(gòu)型。配位數(shù)（配體數(shù)目）和配位幾何構(gòu)型是描述配位化合物結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。常見(jiàn)的配位幾何構(gòu)型包括四面體、八面體等。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)配位化合物組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2024/3/2728配位平衡常數(shù)和穩(wěn)定性比較配位平衡常數(shù)描述配位化合物在溶液中的穩(wěn)定性，用于量化配體與中心原子之間的結(jié)合強(qiáng)度。平衡常數(shù)越大，配位化合物越穩(wěn)定。穩(wěn)定性比較不同配位化合物的穩(wěn)定性可以通過(guò)比較其配位平衡常數(shù)來(lái)判斷。穩(wěn)定性受多種因素影響，如中心原子的電荷、半徑、電子構(gòu)型，配體的性質(zhì)以及溶劑效應(yīng)等。2024/3/2729VS配位化合物在生活中有廣泛應(yīng)用，如用于染色、水處理、醫(yī)藥等。例如，EDTA（乙二胺四乙酸）是一種重