无机化学教学大纲与课程简介.doc

教学大纲与课程简介课程号：课程名称：无机化学(Inorganic Chemistry)周学时：3 学分： 3课程类别：自然科学类预修课程：结构化学，物理化学，有机化学面向对象：化学系，三年级学生课程简介：（限100-150字）（一）中文简介系统学习元素及其化合物的重要性质和典型化学反应，理解和掌握重要无机化合物的结构和反应活性子间的关系，了解和熟悉现代无机化学的几大新兴研究领域。主要内容有两部分：（1）元素无机化学, 系统学习元素及其化合物的重要性质和典型化学反应，理解和掌握重要无机化合物的结构和反应活性之间的关系，(2) 中级无机化学，酸碱化学、配位化学、金属有机化学、原子簇化学、多重键化学、无机固体化学以及生物无机化学等，其中以配位化学作主线。（二）英文简介This course will systematically study the properties of the elements and their typical chemical reactions. It is important to appreciate the underline relationship between the structure and reaction. The course will also introduce some important research areas in modern inorganic chemistry. There are two parts in this course. First, systematically study the properties of the elements and their typical chemical reactions and appreciate the underline relationship between the structure and reaction and introduce some more advanced materials to show how a detailed understanding of structure and mechanism can be obtained. The remained parts will deal with the areas (such as, main-group and d-block organmetallic compounds, catalysis, solid state chemistry, and bioinorganic chemistry) that are currently being pursued vigorously in laboratories throughout the world. 二、教学目标(一)学习目标无机化学是一门内容丰富，涉及的化合物繁多，及与理论化学、材料、生命等交叉较多的学科。本课程的目的是要求学生掌握无机化学的基本理论、基本概念、无机化合物的基本性质规律，以及研究和表征方法，培养学生分析问题、阅读无机化学文献的能力。并能对当前无机化学的研究领域和前沿有所了解。力图把无机化学教学提高到一个新的层次，以适应化学学科的发展需要。（二）可测量结果可以阅读和理解与无机化学相关的文献资料。注：以上结果可以通过课堂讨论、课程作业以及笔试等环节测量。三. 课程要求：（一） 授课方式与要求： 课堂讲授与课外文献阅读和讨论结合。 有1次考试： 期末考试一次。 除考试外， 还要交1篇长约15页的课程论文，论文题目届时将列出适当的范围。（二）考试评分与建议 学生成绩评定：期末50%，课程论文占20，课程作业占30。 四. 教学安排第一次课绪论（3学时）1.1 经典无机化学与现代无机化学1.2 元素和化合物的周期性1.3 配合物的晶体场理论和配位场理论主要讲述现代无机化学研究主要内容，对课程内容有一个总体的概念。第二次课 氢和氢化物（3学时）3.1 单质3.2 化合物的分类和结构3.3 氢化物的合成和反应3.4 缺电子硼族氢化物3.5 碳族氢化物3. 6 富电子（氮、氧族、卤素）氢化物主要讲述氢键概念，氢化物的分类及反应。第三次课 过渡金属化学（I）（3学时）主要内容：过渡元素的一般定义及其分类d轨道的特征和过渡元素的价电子结构第一过渡系元素的化学单质和化合物制备 自由能温度图 (Ellingham Diagram)元素氧化态及物种的特征和分布 自由能氧化态图 (Frost Diagram)元素的化学及其d电子构型分类 电势pH图 (Pourbaix Diagram)第四次课 过渡金属化学（II）（3学时）主要讲述 重过渡元素的化学特点 存在与制备 金属的性质和用途主要氧化态及其简单化合物 配合物III 铂系金属特点 配合物 应用第五次课 硼族和碳族元素和化合物（3学时）主要讲述硼族元素和化合物的分类、命名和结构，硼族缺电子化合物，Wade规则。碳族化合物，介绍C60，石墨烯等新型碳材料。阅读材料：William Lipscomb，C60，石墨烯等Nobel Prize获得者的相关文献第6 次课 配位化学基础和配位立体化学（3学时）主要讲述1. Werner和配位化学的发展2. 配合物(complexes)的基本观念3. 配体的主要类型4. 配合物的几何构型5. 配合物的异构(isomerism)现象6. 配合物的制备和大环配体配合物7. 典型配合物的制备和表征举例阅读材料：Nobel Prize获得者Werner的经典文献第7次课 配位场理论和配合物的电子光谱（3学时）主要讲述1.d 轨道在配位场中的能级分裂（电子光谱的基础和来源）2. 过渡金属配合物的电子光谱，DO大小的表征电子光谱（吸收光谱，紫外可见光谱），TS图3. 电荷迁移光谱（charge transfer,CT光谱）阅读材料：Jahn-Teller效应相关文献第8次课 配合物反应机理和动力学（3学时）1 配体的取代反应主要讲述反应机理及影响因素:计量关系, 速率方程反应机理研究, 影响反应速率的因素 中心离子 的电子结构(LFSE, HS, LS), 价态, 半径 离去基团(leaving group) ( 和M的作用) 进入基团(entering group) (有影响或者无影响) 旁位基团(spectator ligands) (例如, 对位效应) 空间效应(steric effects)2电子转移反应主要讲述外界(球）机理(outer-sphere mechanism)内界（球）机理(inner-sphere mechanism)阅读材料：Nobel Prize获得者R. A. Marcus 和Henry Taube 的经典文献第9次课 金属羰基和p酸配体化合物（3学时）主要讲述1s成键的有机金属化合物 2羰基化合物结和18电子规则 3羰基化合物的化学键和振动光谱4等瓣相似5类羰基化合物：异氰、双氮、一氧化氮及膦配体阅读材料：2010 Nobel Prize in Chemistry获得者的经典文献第10次课 过渡金属的有机金属化合物（3学时）主要讲述1烯烃配合物和电子计数2离域碳环 p 配体3炔烃配合物、烯丙基、卡宾、卡拜配合物阅读材料： Nobel Prize in Chemistry获得者R. Hoffmann, (Nobel Lecture, 1982) 的经典文献第11次课 配位催化反应（3学时）主要讲述1化学计量反应配体的解离和取代氧化加成(oxidative addition)还原消除(reductive elimination)插入和迁移(insertion and migration）对配体的亲核加成反应(nucleophilic addition to ligand)2催化反应3多相催化阅读材料：Nobel Prize in Chemistry获得者R. F. Heck, E. Negishi(根岸英一）, A. Suziki（铃木章）的经典文献第12次课 金属原子簇及金属-金属键（3学时）主要讲述1金属羰基原子簇(metal carbonyl cluster)2金属卤化物和硫属化物原子簇3金属-金属多重键4一维固体5 铁硫原子簇阅读材料：F.A.Cotton的经典论文。第13次课 无机固体化学与缺陷（3学时）主要讲述1无机固体的制备2无限排列固体中的化学键3 3 固体中的缺陷4一些重要的固体结构5固体的电学和磁学性质第14次课 纳米材料化学（3学时）主要讲述纳米尺度下物质的电子结构，磁性及光学性质的变化及机理。阅读材料：Louis E Brus的经典论文第15次课 生物无机化学（3学时）主要讲述1概述2模型化合物3生物体系中的碱金属和碱土金属4金属卟啉 ( Metalloporphyrins)5铁硫蛋白 (Iron-Sulfur Protein)6金属酶 (Metalloenzymes)7生物固氮阅读材料：Nobel Prize in Chemistry获得者Jens C. Skou的经典文献 第16次课 复习对整个课程内容进行回顾，重点说明课程的要点和启发，巩固讲授的知识内容。回答同学提问。五. 参考教材及相关资料：教材: D. F. Shriver an