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医用化学教案李美芳医用化学辅导课(一)第一章 溶液本章知识点与考核要求1分散系掌握什么叫分散系、分散相和分散介质；分散系的分类。了解分子分散系。2溶液的浓度重点掌握几种常用的浓度表示方法（质量浓度、物质的量浓度）；质量浓度与物质的量浓度间的换算及溶液的稀释。3溶液的渗透压掌握渗透、半透膜、渗透压等概念，重点掌握渗透压定律及其计算；渗透浓度，掌握渗透浓度的计算及等渗、高渗和低渗溶液的概念。了解晶体渗透压和胶体渗透压。4溶胶了解溶胶的光学性质、动力学性质和电学性质、溶胶的结构、溶胶的稳定因素和聚沉。本章重难点教学内容 1物质的量浓度B的物质的量浓度是指B的物质的量除以混合物的体积。通常我们所说的溶液浓度就是指溶液的物质的量浓度。用符号 表示，即 式中 为物质的量,SI单位为mol；V为混合物的体积，对溶液而言，就是溶液的体积，常用的非SI单位为L，故浓度的常用单位为 。根据SI规定，使用物质的量单位“mol”是，要注明物质的基本单元。而溶液的浓度单位是由基本单位“mol”推导得到的，所以在使用浓度单位时也必须注明所表示物质的基本单元。例如： 与 的两种溶液，它们浓度数值虽然相同，但是，它们所表示1L溶液中所含 的质量是不同的，分别为15.8g与3.16g。2物质B的质量浓度物质B的质量浓度为物质B的质量除以溶液的总体积。B的质量浓度为 式中， 为B的质量浓度，单位和密度单位相同，常用 或 等，V为溶液的体积，常用单位为L或mL， 为B的质量，常用单位为kg或g。3物质的量浓度与质量浓度的关系 根据质量浓度定义 4溶液的稀释在稀释时，溶液的体积由 变到 ，但溶质的物质的量 并不改变，他们的关系为： 5渗透压难挥发的非电解质稀溶液的渗透压与溶液的质量摩尔浓度（或物质的量浓度）成正比，而与溶质的本性无关。应用溶液的渗透压与溶液的质量摩尔浓度的关系可以测定溶质的分子量。 或 综合练习1计算下列几种常用试剂的物质的量浓度。（1）浓盐酸含HCl的质量分数为37%，密度为1.19 。（HCl分子量为36.5）（2）浓硫酸含 的质量分数为98%，密度为1.84 。( 分子量为98.0)（3）浓硝酸含 的质量分数为70%，密度为1.42 。( 分子量为63)解： (1) (2) (3) 2有0.1035 NaOH标准溶液500mL，欲使其浓度恰好为0.1000 。问需加水多少毫升？解：设应加水的体积为V（mL）根据溶液稀释前后，七溶质的物质的量相等的原则： 3在298K时，若1L苯溶液中含聚苯乙烯5.0g，其渗透压为1013Pa，求聚苯乙烯的相对分子量。解：由 得 由 得聚苯乙烯的摩尔质量为 41L溶液中含5.0g马的血红素，在298K时测得溶液的渗透压为 Pa，求马血红素的相对分子量。解： 5为什么临床用质量百分比为0.9%生理食盐水和质量百分比为5%葡萄糖溶液作输液？答：临床用质量百分比为0.9%生理食盐水和质量百分比为5%葡萄糖溶液作输液是由于此时溶液可与血液具有相同的渗透压，不致血细胞遭破坏。6在相同温度和压力下，相同质量摩尔浓度的葡萄糖和食盐水溶液的渗透压是否相同？答：渗透压是相同的。对于稀溶液来说，溶剂的密度与溶质的质量摩尔浓度无关，所以在相同的温度和压力下，相同质量摩尔浓度的葡萄糖和食盐水的渗透压相同。这也说明，渗透压是稀溶液的依数性，只与溶质的数量有关，而与溶质的其他性质无关。第二章 化学热力学和化学动力学基础1热力学第一定律了解热力学几个基本概念；热力学第一定律及焓的意义。2化学反应的热效应了解热化学方程式及其意义；反应热的几种计算方法。3化学反应速率掌握化学反应速率的表示方法；浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。了解有效碰撞理论及过渡状态理论。4化学平衡掌握不可逆反应、可逆反应、化学平衡、标准平衡常数、 实验平衡常数概念及影响化学平衡的因素和吕查德里原理。本章重难点教学内容第二章 化学热力学和化学动力学基础 化学平衡实质上表明了某一反应在特定条件下能够进行的最大限度。平衡时，因而是一个动态的平衡，系统中各物质的量不再随时间而改变。通常用平衡常数来衡量。标准平衡常数是一个无量纲的量。当平衡常数改变时，平衡会发生相应的移动，但平衡常数不一定变化。平衡常数仅与反应本身的性质及温度有关，其数值与计量方程式的书写有关。 化学平衡常数有如下应用：1可以判断一个化学反应能不能够实现；2判断一个体系在某个状态时反应进行的方向3计算平衡时个物质的浓度、分压及反应的转化率化学平衡是相对的而且是有条件的。条件改变就导致化学平衡移动。对于一个平衡体系来说，我们应该了解增加反应物的浓度、平衡向生成物方向移动，而增加生成物浓度平衡向反应物方向移动。如果有气体参加的反应，反应前气体分子数不相等，增加总压力平衡向气体分子数减少的方向移动，减小总压力平衡向气体分子数增加的方向移动。如果升高温度，平衡向吸热方向移动，降低温度平衡向放热方向移动。当外界条件改变，对平衡体系的影响我们可以用吕查德里原理来解释这些现象。综合练习1求298K时下列反应的反应热。（1） （2） （各化合物的标准生成热 如下： 化合物 NO(g) NO(g) CuO(s) 33.18 -285.83 -241.82 -173.23 90.25 -157.3）解：由公式 (1) (2) 2已知反应 在密闭容器中建立平衡，在749K时该反应的平衡常数 。（1）求 为1时，CO的平衡转化率；（2）求 为1时，CO的平衡转化率。解：（1）设CO和 起始浓度均为 ，平衡时 和 的浓度为 平衡时浓度/ 1 得x=0.617（ ） CO的平衡转化率 （3）设 起始浓度均为 ，CO起始浓度均为 ，平衡时 和 的浓度为 平衡时浓度/ 1 3 得x=0.866（ ） CO的平衡转化率 第三章 电解质溶液本章主要考核学员对酸碱平衡、酸碱溶液pH值的计算、稀释定律、同离子效应、缓冲溶液、沉淀溶解平衡等的掌握程度。1酸碱平衡了解酸碱质子理论；重点掌握水溶液中酸碱平衡及用最简式计算一元弱酸及弱碱溶液中H+离子浓度和pH值的计算；了解同离子效应。2缓冲溶液掌握缓冲溶液的组成、缓冲原理；重点掌握缓冲溶液pH值计算；了解缓冲容量及影响因素；知道缓冲溶液的配制原则、方法；了解血液中的主还要缓冲体系及其作用。3沉淀溶解平衡了解难溶电解质的沉淀溶解平衡及Ksp的意义；掌握溶度积与溶解度的关系；会应用溶度积规则判断沉淀的生成和溶解。本章重难点教学内容酸碱质子理论：凡是能给出质子的分子或离子称为酸，凡是能接受质子的分子或离子称为碱。如：HCl为酸，为碱。酸碱质子理论只能局限于包含质子的放出和质子的接受。溶液类型公式或解题思路备注酸碱溶液单一体系一元强酸 条件：一元强碱 条件：一元弱酸然后求pH条件：多元弱酸然后求pH条件：一元弱碱然后求pOH条件：混合体系一种强酸（碱）与另一种强酸（碱）一般按强酸或强碱混合后的总浓度来确定，在换算pH当溶液很稀达就要考虑水电离的一种强酸（碱）与另一种弱酸（碱）一般按强酸（碱）的浓度来确定，在换算pH若非常稀的强酸（碱）与不太稀的弱酸（碱）就要考虑酸（碱）的电离各类溶液pH值的求算：酸碱平衡可因各种原因而发生移动。影响酸碱平衡的因素中，比较重要的是同离子效应。在弱酸（碱）溶液中，若加入含有相同离子的一种强电解质时，常时酸碱平衡移向生成分子的一方，是电离度大大下降。另外，溶液浓度的变化和盐效应等对酸碱平衡也有一定的影响。缓冲溶液的组成：由弱酸与共轭碱（或弱碱与共轭酸）构成的体系，具有缓冲溶液的性质。缓冲原理：由于缓冲体系中存在着弱酸（或弱碱）的离解平衡，且共轭酸碱的浓度都是较大的，因此加入H+或OH时，只是使平衡放生了移动，当重新建立平衡时，体系中的H+量并无明显变化。从而保持体系的pH值相对稳定。但从这一点也可以看出，缓冲体系的缓冲能力是有限的。当外加酸（或碱）的量相当大时，会使共轭酸碱对的某一方消耗尽而失却缓冲能力。缓冲溶液的酸碱度可按以下公式计算：对弱酸和其盐体系： 或对弱碱和其盐体系： 或溶度积表示式如下： 有沉淀析出 =平衡 沉淀溶解HAcNaOH中加入HCl、NaOH后组分浓度变化综合练习1乳酸Hlac的离解常数为,1L含有1molHLac和1molNaLac的缓冲溶液其pH为多少？在该缓冲溶液中加入0.01mol的溶液，pH是多少？若加入0.01mol()，体系的pH又是多少？解：计算缓冲溶液pH。因为溶液为1L，所以 计算加0.01mol后体系的pH值。加入的认为全部生成Hlac，然后平衡移动至重新达到平衡。即此时的初始浓度 加碱，使与Hlac生成NaLac，这时 总结，通过计算可以看出，缓冲体系具有明显的缓冲作用。加入0.01mol的或，体系pH值仅改变了0.01个单位。若在等量的纯水中加入0.01mol的或，则其pH值将改变5个单位。同时也可以看出，缓冲能力是有限的。若加入的酸或碱的量过多时，会使HA或全部消耗掉，其pH值便会发生很大改变。2欲配制250mLpH=5.00的缓冲溶液的缓冲溶液，问在12.0mL6.00的HAc溶液中应加入多少克固体？（）解： 因为 所以 解得： 应加入固体的质量 3在烧杯中盛放20.00mL、氨的水溶液，逐步加入HCl溶液。试计算：（1）当加入10.00mLHCl后，混合溶液的pH值；（2）当加入20.00mLHCl后，混合溶液的pH值；（3）当加入30.00mLHCl后，混合溶液的pH值；（已知）解：（1）因为 混合后， 所以过量。中和反应后生成，与剩余的组成缓冲溶液，所以溶液的pH值按下列公式：(2) 与HCl等体积混合，浓度减半： 由于两者浓度相等，完全中和生成，所以应考虑的水解。所以 （混合后 与HCl发生中和反应后生成，还剩余HCl，由于HCl完全电离，且对的水解有较强的抑制作用，的水解产生的浓度可忽略，所以分析：对于上述混合溶液，解体时应注意，混合后溶液体积有变化，且存在中和反应。应用什么方法，何种公式解题，要根据反应后产物的性质来确定。因此对此类型计算时应先判断混合溶液最终的性质主要是属于如下哪一种：（1）中和后弱碱（）有剩余，且与生成的盐（）产生了同离子效应，所以按缓冲溶液处理，并应用其pH值计算公式求解。（2）当完全中和生成盐时，只考虑盐的水解，并按盐溶液的计算方法应用其公式求解。（3）中和后强酸（HCl）有剩余，且对生成盐（）产生了抑制作用，所以只考虑剩余强酸（HCl）的电离，按强酸溶液处理。第四章 原子结构和分子结构考核要求1核外电子的运动了解核外电子运动的特殊性及波函数（原子轨道）、几率密度、电子云等概念；了解四个量子数的物理意义及取值规则。2核外电子排布与元素周期律了解核外电子排布三原则，能书写常见元素的核外电子排布式、了解如何根据电子层结构特征判断原子所在周期表中的位置；了解原子半径。掌握元素电负性的概念及周期变化规律。3共价键了解共价键的本质、特点、类型、掌握sp、型杂化轨道及分子的空间构型。4分子间的作用力掌握分子极性、范德华力、氢键等概念。本章重难点教学内容原子是由质子、中子等组成的原子核与核外电子所构成的。有与胆汁和化合物的化学性质主要决定与核外电子运动的状态，因此，在化学中研究原子结构主要在于解决核外电子运动的规律。我们对于核外电子排布，只要掌握一般排布规律，按电子在核外各亚层中分布情况表示即按例如：原子序数为18的Ar的电子排布为。又如：原子序数为24的Cr的电子排布为而不是根据光谱实验得到的结果，可归纳为一个规律：等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的，也即下列电子结构是比较稳定的：半充满; 全充满 全 空几种杂化轨道示意图：图一：sp轨道杂化过程示意图(sp过程.jpg) 图二：sp杂化轨道及分子的构型示意图(sp.jpg)图三：杂化轨道及分子的构型示意图 图四：杂化轨道及分子的构型示意图 分子间力（又称范德华力）是指除了原子间较强的作用力之外的在分子之间存在的一种较弱的相互作用力。分子间力可分为色散力、诱导力和取向力三种。一般来说，分子量越大，分子所含的电子数越多，分子间的色散力越大。分子的极性强度越大，分子变形性大，分子间距离小，诱导力就大。分子的极性越强，分子间的取向力越大。在非极性分子之间只存在色散力；在极性分子和非极性分子间存在着色散力和诱导力；在极性分子之间，存在着色散力、诱导力和取向力。对于类型相同的分子，其分子间力常随着分子量的增大而变大。分子间力阅读阿，物质的熔点、沸点和硬度就越高。氢键的强弱与X和Y元素原子的电负性大小及半径有关。X和Y元素的电负性越大，原子半径越小，形成的氢键就越强。氢键的存在，强烈地影响物质的物理性质，使他们具有较高的熔点、沸点和较低的蒸气压。综合练习1和各代表什么？解题思路 先要分清楚所给符号哪个是表示原子轨道的，那个是描述电子运动状态的。然后进一步用量子数表示它们各自的含义。解 是第三电子层中的s原子轨道，即的原子轨道。 是第三电子层中的s轨道中的一个电子，即，的一个电子运动状态。2已知某元素的原子序数是80，写出该元素原子的电子分布式、外层电子构型。解题思路 因为原子的核外电子总数等于原子序数，所以该元素原子的电子总数是80。按照核外电子排布的原则可以写出原子的电子层结构原子的电子分布式即外层电子构型。解 根据原子序数为80，可知该元素的原子核外有80各电子。原子的电子分布式为：外层电子构型为： 第五章 氧化还原与电极电势本章知识点与考核要求1氧化还原反应了解氧化还原反应的基本概念及其规律性。理解氧化数、氧化剂和还原剂的概念。2电极电势了解原电池的概念和原电池的组成，掌握原电池符号的书写，理解标准氢电极和标准电极电势的概念，重点掌握电极电势的Nernst方程， 并会熟练地进行有关计算。3电极电势的应用熟练掌握利用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱，氧化还原反应进行的方向和程度。会计算氧化还原反应平衡常数。本章重难点教学内容一、基本概念氧化还原反应发生的重要标志就是反应中发生了电子的得失或偏移。氧化态：化合物或单质中，元素所呈现的带电状态称为氧化态。它是用一定数值表示的。氧化数：表示元素氧化态的代数值称为氧化数（或称为氧化值）。二、原电池电动势利用氧化还原反应获得电流的装置叫原电池。原电池有半电池、电极、盐桥三个部分组成。构成原电池的两极间的电势差称为原电池的电动势。影响电池电动势的主要因素有两个：一是体系中物质的浓度；二是体系所处的温度。标准状态下原电池的电动势称为标准电池电动势，此时两极各物质均处于标准状态。三、电极电势（）标准电极电势-由于电极电势绝对数值的不可测性，所以电极电势的数值是相对的。它是以氢电极作为标准，并规定以标准状态下的氢电极的电极电势为零来作参考。标准氢电极-标准状态下的氢电极称为标准氢电极，且此时其标准氢电极为零。即=0。Nerst方程式： (T=298.15K)四、氧化还原反应进行的方向和程度（1）利用可判断氧化剂、还原剂的相对强弱大的电对中的氧化型物质的氧化能力强于小的电对中的氧化型物质。同理，小的电对中的还原型物质的还原能力强于大的电对中的还原型物质的还原能力。（2）判断氧化还原反应的方向反应总是向由强氧化剂和强还原剂反应生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂的方向进行。若反应是在标准状态进行，可直接由来判断反应进行的方向。若反应不在标准状态进行，一般需要通过Nerst方程式计算出，在进行判断。综合练习例1：根据下列氧化还原反应组成原电池。已知：，试写出此原电池符号，并计算原电池的电动势。（，）分析：首先应根据Nerst方程式由及各物质浓度求出这两个点对构成的两个电极电势，然后确定原电池的正负极。最后计算原电池的电动势。由Nerst方程式计算由此可知电对构成了电池的负极，另一极则为正极。原电池符号为：原电池的电动势 例2：已知反应，开始时和的浓度分别为和，求达到平衡时，溶液中剩余的浓度是多少？（已知：）解： 起始浓度（） 0.10 0.30平衡浓度（） x 当达到平衡时：所以 解之 ，即也可直接用电池的Nerst方程式求算： 当反应达到平衡时：解之：分析：解本题的关键是反应达平衡时，两电极的电极电势相等，即，然后找出达平衡时为多少？这里设反应达平衡时全部还原成Ag，在考虑Ag氧化为，故为原溶液中的。这些关系弄清楚后代入Nerst方程式就可解出达平衡时，溶液中剩余浓度。第六章 配位化合物本章知识点与考核要求1配合物的基本知识掌握配合物、形成体、配位体、内界、外界、中心离子(原子)、配位原子/配位数等概念；掌握配合物的命名。了解螯合物的概念。2配合物的价键理论了解配位键及配位键形成条件、中心离子空轨道杂化、配合物的分类及配离子的构型。3配位平衡掌握配位平衡、配位平衡常数及有关计算。本章重难点教学内容1配合物的组成特征配位化合物（简称配合物）是由可以接受孤对电子对的原子或离子（简称形成体或中心体）与一定数目的可以提供孤电子对的离子或分子（简称配体）按一定组成和空间几何构型所形成的化合物。螯合物及特点：由中心体和多齿配体所形成的具有环状结构的配合物称为螯合物。螯合物比具有相同配位原子的非螯合性配合物要稳定得多；在水溶液中更难离解，螯合物的稳定性一般随螯合物中环数的增多而增强，而且大多数螯合物呈现有特征的颜色。2配合物的命名一般配合物命名具体可按下述方法：（1）命名顺序：从后向前，或从右向左进行。（2）内、外界之间加“酸”或“化”分开。外界卤素 用“化”分开。（3）配体与中心离子（原子）之间加“合”分开。（4）中心离子氧化数可紧跟中心离子后，用罗马字母表示，且加上小括号。如氧化数为零，可不必表出。（5）配位体各数用中文一、二、三、四表示；“一”可省略，配体之间用“ ”相隔。（6）配体命名先后要求： 配体若有阴离子和中性分子，则阴离子先命名。 配体若有无机物种和有机物种，则无机物种先命名。 配体若有两种或两种以上无机分子，则可按配位原子元素符号第一个字母的顺序，英文字母顺序先的先命名。3配位平衡常数配离子或配位分子在溶液中会发生分步离解，各级离解反应都有相应的平衡常数，此平衡常数称为逐级不稳定常数。各级离解反应和在一起是总的离解反应，逐级不稳定常数之积等于累积不稳定常数，简称不稳定常数（以 表示）。配合物离解反应的逆反应是配合物的生成反应。逐级生成反应的平衡常数称为稳定常数，总生成反应的平衡常数称为总稳定常数，以 表示稳定常数与不稳定常数互为倒数，即 综合练习1指出下列配合物的中心离子、配位体、配位原子和中心离子的配位数，指出配离子和中心离子的电荷数，并给出命名。（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） 解：配合物的中心离子、配位体、配位原子、配位数和命名如表所示注意：配体的组分相同配位原子不同也可以用不同的名称来表示，如硫氰酸根表示为SCN，为S原子配位。异硫酸氢根表示为NCS，为N原子配位。像SCN这样的配体成为两可配体，属于两可配体的还有 ，硝基表示为 ，为N原子配位，亚硝酸根表示为ONO，为O原子配位。第七章 滴定分析法与分光光度法本章知识点与考核要求1滴定分析法概述掌握配置标准溶液有哪几种方法；基准物质应具备的条件；误差与准确度的概念；误差产生的原因；什么叫偶然误差；提高分析结果准确度的方法；有效数字及其运算规则；滴定分析的计算。2酸碱滴定法了解酸碱指示剂的变色原理；滴定过程中溶液pH的变化规律。掌握指示剂如何选择。3高锰酸钾滴定法了解高锰酸钾滴定法的原理及应用。4EDTA滴定法了解影响EDTA滴定的因素；金属指示剂作用原理及EDTA滴定法应用。4分光光度分析法掌握物质呈现的颜色与吸收光波长的关系；透光率与吸光度的表示方法；光吸收定律（朗伯比耳定律）；显色剂应具备的条件。本章重难点教学内容1误差与偏差、准确度与精密度误差表示测定结果与真实值之差，即表示分析结果的准确度。误差越小准确度越高。误差通常用绝对误差与相对误差表示。偏差表示在相同条件下，对同一试样平行测定几次，所得结果相互接近的程度，及表示测定的精密度。偏差越小，表示测定结果的精密度越高。偏差通常用绝对偏差和相对偏差来表示。 2有效数字及其运算规则有效数字是指实际能测量到的数字，在这个数字中，最后保留一位可疑数字，如用光电天平称出9.2340克的样品，9.2340就是5位有效数字，它不仅表示称量的大小，而且也反映出测量的准确度，在进行样品的分析过程中，应使每步测量保持相同的相对准确度。3滴定分析法滴定剂 已知准确浓度的试剂溶液滴定 将滴定剂从滴定管中逐滴加到盛有欲测物质溶液的锥形瓶（或烧杯）中进行测定的过程。化学计量点 加入滴定剂的量（摩尔）与欲测物质的量（摩尔）正好符合化学反应式所表示的化学计量关系的时刻，即反应达到了化学计量点。化学计量点通常依据指示剂的变色来确定。滴定终点 在滴定过程中，指示剂恰好发生颜色的转变点。终点误差 滴定终点与化学计量点不一定一致，由此而引起的分析误差为终点误差。终点误差时滴定分析误差的主要来源之一，指示剂选择的越恰当，终点误差越小。4基准物质 用来直接配制标准溶液或标定溶液浓度的物质称为基准物质。作为基准物质应符合下列要求：（1）物质的组成应与化学式完全相符。若含结晶水，其结晶水的含能量也应与化学式相符。（2）试剂的纯度要足够高，一般要求其纯度应在99.9%以上，而杂质含量应少到不至于影响分析的准确度。（3）试剂在一般情况下应该很稳定。例如不易吸收空气中的水分和二氧化碳，也不易被空气所氧化等。（4）试剂最好有比较大的摩尔质量。这样一来，对相同摩尔数而言，称量时取量较多，而使称量相对误差减小。（5）试剂参加反应时，应按反应式定量进行而没有副反应。综合练习1有四位同学用光度法测定钢中锰含量。称取试样1.5克进行分析，他们的分析结果为：A、0.496% B、0.5% C、0.5021% D、0.50%稳哪份报告合适？解：称样1.5克，是两位有效数字。经乘除运算后其结果也应保留两位有效数字，在上述四个结果中，只有0.50%是两位有效数字，所以选择D报告。在进行运算以前，有效数字应按四舍六入五留双的原则进行取舍。在运算过程中，若进行加、减运算，则结果的有效数字位数，应以小数点后为数最小的数据为依据；在进行乘、除运算时，则结果的有效数字应以相对误差最大的那个数为准。2符合比耳定律的有色溶液浓度改变时，其最大吸收峰位置有何变化？A、向长波方向移动 B、向短波方向移动 C、不改变、峰高也不变 D、不改变，峰高改变解：由 可以得知，溶液对光的吸收程度，与溶液的浓度、液层的厚度以及入射光的波长等因素有关该，如果保持入射和光的波长不变，光的吸收的程度则与溶液的浓度、液层的厚度有关。再进行测定时，选择最大吸收峰的波长能，固定液层的厚度，改变其浓度，测量吸光度。此时吸光度随浓度的增大而增大，峰高在改变，峰的位置是不变的。因此符合比耳定律的有色溶液的浓度改变时，其最大吸收后峰的位置不改变，峰高改变，所以选上述D。医用基础化学辅导（二）有机化合物数目庞大，种类繁多。因此它们的分类具有重要的意义。现在常用的有机化合物分类方法是：按碳架分类和按官能团分类。根据碳架的不同分类可分为：a、开链化合物，b、碳环化合物，c、杂环化合物。一、碳原子和氢原子的类型 各种碳链上的饱和碳原子可由其结构地位而分为若干类型：(1) 伯碳原子只与另外一个碳原子相连，常处在链的顶端。(2) 仲碳原子与另外二个碳原子相连，常处在链的中间。(3) 叔碳原子与另外三个碳原子相连，常处在支链分出处。(4) 季碳原子与另外四个碳原子相连，常处在二个支链分出处。如： 连接在伯、仲、叔碳原子上的氢分别称为伯、仲、叔氢原子。上式中，有伯氢原子十五个，仲氢原子二个，叔氢原子一个。二、烷烃的命名 有机化合物的数目很多，结构又比较复杂，为了识别它们，正确的命名是很必要的。烷烃的命名法是有机化合物命名的基础，常用的有普通命名法和系统命名法。1、通命名法 对结构简单的烷烃按普通命名法命名，用“烷”表示饱和烃类化合物，在“烷”字前面将分子中所含碳原子数目表示出来。碳原子数在十以内的用天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，十个碳原子以上用汉字数字表示，例如：简单烷烃的异构体可以在名字前加适当的形容词表示。如：普通命名法较为普遍，但对结构稍为复杂的化合物就无法命名。2、系统命名法：在系统命名法中一个有机化合物的名称有三部分组成：字头、母体和字尾。母体告诉我们在主链上有多少个碳原子和表示链的全长，字尾表示在分子中存在的官能团，字头是官能团和主链上其它取代基的特定位置。 字头 母体 字尾 取代基位置？ 有多少个碳原子？ 属于那一类？大部分复杂支链烷烃都可以通过下面四个步骤来命名。（1）找出母体碳原子 a在分子中找出含有连续碳原子的最长链，并用该链名称作为母体名称，最长链在书写时不允许分离。 名字为取代庚烷b如果母体有两种不同的等长链，选择支链点数多的作为母体。（2）给长链碳原子编号a从离第一个支链点最近的碳原子开始，确定最长链中每个碳原子的编号。b如果母体两个支链点距离相等，选择离第二个支链点较近的那一端开始。(3) 取代基的确定和编号确定使用的编号体系是正确的，取代基的编号就用母体碳原子的编号。 取代基：在C3，CH2 CH3(3 乙基) 在C4，CH3(4 甲基) 在C7，CH3(7 甲基)(4) 写出化合物的正确名称。取代基的位置按所连主链碳原子的编号用阿拉伯数字写在取代基之前，编号与取代基之间必需用短划相连。相同的取代基不止一个时，可以用汉字数字表示相同取代基的数目。 3-甲基己烷 4，7-二甲基-3-乙基壬烷 2，4二甲基-4-乙基己烷 3-甲基-4-乙基-庚烷3烷基 烷烃分子去掉一个氢原子而剩下的原子团叫做烷基。例如：甲基 CH3 ， 乙基 CH3 CH2 或 C2H5 ，正丙基 CH3CH2CH，异丙基 (CH3)2CH， 正丁基 CH3CH2CH2CH， 异丁基 (CH3)2CH CH2，第二丁基(仲丁基) CH3(CH3CH2)CH ， 第三丁基(叔丁基) (CH3)3CH。三、不饱和化合物 烯、二烯和炔烃 凡分子中含有碳碳双键和碳碳叁健的烃称为不饱和烃(包括烯烃、炔烃、环炔烃和多烯烃等)。烯烃的通式为C n H2n，炔烃的通式为C n H2n-2 ,二烯烃和炔烃具有同一通式，两者为同分异构体。 烯烃和炔烃的命名原则与烷烃大体相同，其要点是：(1) 选择含有双键或叁键的最长连续碳链作为主链，按主链碳原子数而称为“某烯”或“某炔”。(2) 从最靠近双键或叁键的一端起，给主链碳原子依次编号。(3) 把双键或叁键碳原子的编号写在烯烃或炔烃名称的前面，取代基所在碳原子的编号写在取代基之前，取代基则写在某烯烃或某炔烃之前。如： 2-甲基-3-己烯 2-乙基-1-戊烯 2 -甲基-1，3-丁二烯 3-甲基-1-丁炔 6，6-二甲基-3-庚炔 当烯烃去掉一个氢原子后剩下的基团叫做烯基，如乙烯基是CH2=CH-，丙烯基是CH3-CH=CH-，而CH2=CH-CH2-则叫做烯丙基。 若分子中同时有双键或叁键，系统命名时，应选择含有双键或叁键在内的最长连续碳链为主链，碳链的编号应以双键、叁键的位次尽可能小为原则，并把“炔”字放在名称得最后。 3-戊烯-1-炔但当稀键和炔键处在相同的位次，则应给双键以最低的编号。 1-戊烯-4-戊炔 四、芳香环化合物芳香环上的同系物被看作是苯环上的氢原子换成烷基的衍生物。分为一烷基苯、二烷基苯和三烷基苯等。 一烷基苯只有一种，没有异构体。简单烷基苯的命名是以苯环作为母体，把烷基当作取代基。烯基苯和炔基苯则相反，把不饱和烃作为母体，而苯环却作为取代基(苯基)。如： 甲苯 乙苯 异丙苯 苯乙烯 苯乙炔 二烷基苯有三种异构体。这是由于取代基在苯环上的相对位置而产生的。例如二甲苯有三种异构体，它们的结构式和名称为： 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 (1，2-二甲苯) (1，3-二甲苯) (1，4-二甲苯) (o-二甲苯) (m-二甲苯) (p-二甲苯) 邻位是指二个取代基在苯环上处于相邻的位置，或用o(Ortho)表示；间位是指间隔了一个碳原子，或用m(Meta)表示；对位是指在对角的位置，或用p(Para)表示。 芳香烃分子去掉一个氢原子剩下来的原子团叫芳基，可用Ar代表。如： 或C6 H5叫苯基，亦可用Ph代表。 或C6 H5C H2叫苄基(苯甲基)。 三烷基苯也有三种异构体，可以用连、偏、均等来表示三个取代基的相对位置。 连三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯 (1，2，3-三甲苯) (1，2，4-三甲苯) (1，3，5-三甲苯) 对于较复杂的苯衍生物的命名，把侧链当作母体，苯环当作取代基。例如： 2-甲基-3-苯基戊烷五、官能团的命名1选择分子中最长并包含官能团的碳链为主链，按主链碳原子数称为“某官能团化合物”；2从离官能团最近的一端起，用阿拉伯数字或希腊字母、将碳原子编号，确定取代基的位号并使取代基位号尽量小；3把其它取代基的名称由小到大的顺序写在母体化合物物的前面，用阿拉伯数字表明取代基的位号并写在取代基的前面，用“-”把数字与取代基名称隔开；4如果分子中好友两个以上官能团则按下列优先顺序，以优先的官能团为母体化合物，其它官能团作为取代基：例如： 2-甲基丙醇 2-丁醇 3-甲基-2-丙醇 (异丁醇) (仲丁醇) (叔丁醇) 3-丁烯-2-醇 1，4-环己二醇 苯甲醇(苄醇) 二甲(基)醚或甲醚 二乙(基)醚或乙醚 二苯醚 2-羟基丙醛 2，3-二羟基丙醛-羟基丙醛 俗名甘油醛CH2CH=CHCHO 2-丁烯醛(巴豆醛)HOOCCOOH 乙二酸(草酸)HOOCCH2CH2COOH 丁二酸(琥珀酸) HOOCCH=CHCOOH 丁烯二酸(延胡索酸) C6H5COOH 苯甲酸(安息香酸)CH3CH=CH COOH 2-丁烯酸 庚二酸 HOOC CH2 CH2 CH2 CH2 CH2COOH 乙酰氯 乙酸酐 N，N-二甲基甲酰氨 CH3CH 2NH 2 (CH3CH 2)2NH (CH3CH 2)3N 乙胺 二乙胺 三乙胺基本概念一、碱性的强弱1羧酸的酸性 羧酸分子中与羧基相连的原子或基团的电子效应对其酸性影响很大具有吸电子效应的原子或基团使其酸性增强，且具有吸电子效应的原子或基团吸电子能力越大、数量越多，距离羧基越近，其酸性增加越显著，反之亦然。苯环上的取代基对芳香酸的影响要复杂得多，一般说来引入吸电子基团，则酸性增加，反之亦然。1.232.662.862.903.160.651.292664.762醇的酸性醇在水溶液中的酸性顺序为：15.716171819如果在醇分子中靠近羟基有强吸电子的原子或基团存在时则醇的酸性显著增大。3酚的酸性酚的酸性比醇强，但比羧酸弱。酚类有取代基时，酚类的酸性决定于取代基的性质和取代基在苯环上的位置。吸电子的原子或基团使酚的酸性增强，供电子的原子或基团使酚的酸性减弱。4烃类的酸性烷烃可看成是极弱的酸，其酸性比还弱。但当烃分子中碳原子上所连接的键是不饱和的则酸性增强，且愈是不饱和酸性愈强。5胺的碱性（1）脂肪胺的碱性：脂肪胺的碱性一般比氨弱。根据烷基的微弱的推电子作用下列化合物的碱性大小顺序应为：如在不能生成氢键的溶剂中或在气相中测定，它们的碱性强弱顺序确是如此。但是，在水中碱性强弱顺序为： 如果胺分子中连有吸电子基团，则使碱性显著降低。（2）芳香胺的碱性：芳香胺在水溶液中碱性比胺弱。而在芳胺中第一胺碱性最强，第三胺最弱，及碱性强弱顺序为：。取代芳胺的碱性强弱与取代基的性质和在苯环上的位置有关，若苯环上有供电子基团时，碱性增大，若有吸电子基时碱性降低。二、有关化合物物理性质的问题物质的物理性质受分子结构的影响很大，因此，物质的物理性质在一定程度上反映了分子结构的特征。1沸点与分子结构的关系物质的沸点与其结构有如下关系：（1）在同系物中，沸点随分子量的增加而升高，而且直链异构体总比支链异构体沸点高，支链愈多，沸点愈低。如： 沸点：0.536.127.99.5（2）含极性基团的化合物（如醇、卤代烃、硝基化合物等）偶极矩增大，比母体烃类化合物沸点高。一般伯异构体沸点最高，仲异构体次之，而叔异构体最低。如： 沸点： 117.799.582.5（3）在顺反异构体中，一般顺式异构体的沸点高于反式。2、熔点与分子结构的关系极性化合物比分子量相近的非极性化合物的熔点高。分子中引入能形成氢键的羟基、羧基、氨基等官能团，物质的熔点年比原来的母体烃高。反之，如果将羟基或氨基中氢原子用烃基取代，则化合物的熔点下降。同系物中，熔点年随分子量的增大而升高，而且分子结构愈对称，熔点愈高。3、溶解度与分子结构的关系有机化合物的溶解度与分子的结构及所含的官能团有密切的关系。一般来说极性化合物溶于极性溶剂中，非极性化合物溶于分极性溶剂中，故有“相似相溶”经验规律。三、有关立体异构问题1、几何异构由于双键或环使单键的自由旋转受到阻碍而使分子具有不同的空间排布方式，即构型不同。这样产生的立体异构现象叫顺反异构。某些相同（或类似）的的原子或基团处于双键轴线或环的同一侧者称为顺式，处于异侧者称为反式。2、旋光异构由于分子中缺少一定的对称因素即分子有手性，而引起旋光性相反的两种异构体，这样产生的异构现象叫做旋光异构。所谓手性，就是实物与其镜象不能重叠的性质。这种情况与人的左右手的关系相似，所以借用手性这个词描述之。如果一个分子与其镜象不能重叠，它就是手性分子，其分子与其境像互为对映异构体，简称对映体。互为对映体的两个化合物，一般的化学性质相同，物理性质除族光性方向相展之外，其余也都相同。因此手性分子也称为光学活性化合物。判断一个化合物有无手性，一般可根据分子是否存在对称面和对称中心。如果一个一个分子既没有对称面，又没有对称中心，则这个分子就是手性的。有机反应的类型 取代反应 一个原子或基团被另一个原子或基因所取代的反应。 加成反应 两个分子加合成单一分子的反应通常发生于双键、三键处。 消除反应 从一个分子中除去两个原子或基团的反应。 重排反应 化合物在试剂、加热或其它因素的影响下，分子中某些回基团发生转移或分子内碳原子骨架发生改变的反应。 氧化一还原反应 涉及到电子转移或氧化数的改变的反应、凡碳所连接的H原子数减少而与其它元素如C、O、N、Cl、Br和S所成的键增多就标志着氧化。 要掌握有机化