中级无机化学11年-01-引言和基本概念

引言和基本概念 一 无机化学概况二 本课程的基本情况三 无机化学与元素周期表四 软硬酸碱原理 OldandNew GMWopinions DisciplinaryscienceOrganicsynthesisCovalentbondsChemicalphysicsClassicalorganometallic BioMolecularrecognitionNon covalentbondsMaterialsFunctionalElectronicsBiomaterialsInterdisciplinaryOriginoflife Systems Nano SomeNewTopicsinResearch OriginoflifeThebrain cognitionSystemsSolutions water Imaging WaterCO2Environmental GreenConservationSolarenergyPlantsandphotosynthesisElectrochemistryandenergystorageHealth carecostreductionBiotechnology 一 无机化学概况 无机化学 Inorganicchemistry 的定义 Inorganicchemistryisthebranchofchemistryconcernedwiththepropertiesandbehaviorofinorganiccompounds Thisfieldcoversallchemicalcompoundsexceptthemyriadorganiccompounds 元素周期表中除烃和烃的衍生物以外的所有化合物的结构 性质 反应和应用的科学 无机化学家感兴趣的化学 Huheey 例如 杂化材料 纳米化学 超分子化学 例如 有机金属化学 配位化学的一个分支有机金属化学 organometallicchemistry 常用 金属有机化学 metal organicchemistry 不常用 中国 大多属有机化学研究领域 欧美 大多属无机化学研究领域无机化学特点 内容丰富 涉及的元素和重多化合物 结构与性质 反应多 体系庞杂 规律性差 被人戏称 无理化学 Category Inorganicchemistry FromWikipedia thefreeencyclopediaInorganicchemistryisacatch alldisciplinethatcoverseverythinginchemistrythatisnotorganicchemistry http en wikipedia org wiki Category Inorganic chemistry SubcategoriesThiscategoryhasthefollowing8subcategories outof8total Pagesincategory Inorganicchemistry Thefollowing62pagesareinthiscategory outof62total Thislistmaynotreflectrecentchanges learnmore 无机化学课程应该包含的主要内容Descriptiveinorganicchemistry1Coordinationcompounds2Maingroupcompounds3Transitionmetalcompounds4Organometalliccompounds5Clustercompounds6Bioinorganiccompounds7SolidstatecompoundsTheoreticalinorganicchemistry1Qualitativetheories2Molecularsymmetrygrouptheory ThermodynamicsandinorganicchemistryMechanisticinorganicchemistry1Maingroupelementsandlanthanides2Transitionmetalcomplexes2 1Redoxreactions2 2ReactionsatligandsCharacterizationofinorganiccompoundsX raycrystallography Ultraviolet visible IR NMR EPR M ssbauer ElectrochemistrySyntheticinorganicchemistry 无机化学 元素与分离化学无机合成化学固体无机化学无机材料化学配位化学团簇化学有机金属化学生物无机化学物理与理论无机化学核化学 化学 分子科学 分子层次上研究物质的组成 结构 性质与转化核心概念与内容 分子内与分子间相互作用 化学键 弱作用 合成与反应结构与性质识别天然物质 创造新物质 二 本课程的基本情况 名称 无机化学 中级无机化学 高等无机化学 1 无机化学的发展 分子与纳米材料 固体材料 超分子 生物无机等 促进了无机化学的课程改革 2 普通化学 含基础无机化学 实验 introduction 元素周期表为基础 主族元素 一年级 氧化物 卤化物 碱酸盐 酸碱性 氧化还原性 溶解性3 无机化学 本课程 以普通化学 有机化学 结构化学和物理化学为基础 无机化学课程的主要争议无机化学中的交叉学科 新理论 新化合物 新表征手段以及每年大量的文献1 侧重Theoryorfacts 事实派 描述性化学最重要 因为事实是不变的 理论框架见仁见智 因此需要moreperspiration lessinspiration理论派 理论是不断发展变化的 新的实验方法和表征方法不断获得新的结果 但实验的进步较理论慢 新的理论可以解释新的事实 基础无机化学侧重描述性内容 中级无机化学侧重理论和规律2 侧重传统的基础知识还是现代无机化学的领域 基础课内容是否要updated 或者主要是掌握最基本的知识 该无机化学教学体系中的问题与国内其他学校比较 基础无机较薄弱中级无机和基础无机的衔接和交融较差与美国 欧洲和香港的学校比较课程内容接近 实验和表征手段较弱 教材 教科书 参考书 文献要求 1 抓脉络 分清楚了解 理解和综合应用三个层次2 课堂讲授 掌握基本概念和基本内容3 参考书和文献阅读 中英文 侧重理解和分析提倡课堂讨论 活跃课堂气氛 征题 清晰表达 批判思考 1 项斯芬 姚光庆 中级无机化学 2003年11月 北京大学出版社 2 GaryL Miessler DonaldA Tarr InorganicChemistry 3rded 2004 PearsonEducation 3 D F Shriver P W Atkins InorganicChemistry 4thed 2006 OxfordUniversityPress 4 J E Huheey etal InorganicChemistry PrinciplesofChemistryandReactivity 4thed 1993 HarperCollinsCollegePublishers 5 F A Cottonetal AdvancedInorganicChemistry 6thed 1999 JohnWiley Sons Inc 6 C E Housecroft A G Sharpe Inorganicchemistry 3rded 2008 PearsonPrenticeHall 7 W L Jolly ModernInorganicChemistry 1991 McGraw HillBookCompany 教科书和参考书 教学内容和时间初步安排 教学环节安排 除课堂讲授外 习题与课堂练习 部分批改 10分 期中考 30分 期末考 60分 答疑 每周两次 每章讲课的内容可上网查找 ftp 三 无机化学与元素周期表 sblock 碱金属和碱土金属 dsblock 铜锌分族 fblock 镧系和锕系 pblockdblock 过渡金属 无机化学 中级 s ds f p d的意义是什么 基础无机 noblemetals 非金属 浅色 和金属 黑体 在周期表中的分布讨论 H在周期表中的位置 1s1 第七周期元素 87钫 f ng 88镭 l i 89锕 90钍 t 91镤 p 92铀 y u 93镎 n 94钚 b 95镅 m i 96锔 j 97锫 p i 98锎 k i 99锿 i 100镄 f i 101钔 m n 102锘 nu 103铹 l o 104鑪 l 105 d 106 x 107 b 108 h i 109 m i 110鐽 d 111錀 l n 112鎶 g 暂定 In Ir Sb Eu Ce Er Ge Dy Zn Sm等10项原子量新值现都已被CAWIA正式确认为原子量的国际新标准值 1908 7 2006 12 CCME学生献给北大化学百年的礼物 元素的世界之元素档案掀开尘封的档案探究元素的奥秘抓住每一丝线索追寻隐匿的踪迹 元素的世界之元素家族这是一个独特的家族每个成员都性格各异虽无长幼尊卑但却如禁卫军般排列有序 周期表中的化合物类型和Lewis酸碱 原子簇合物在周期表中的分布 1 原子簇合物 含M M键 Cl F OH CO CH2CH2 原子簇合物在周期表中的分布 2 元素中不稳定海中的稳定区域 海拔高度代表稳定性 稳定岛理论是核子物理中的一个理论推测 核物理学家推测具有 魔数 数目的质子和中子的原子核的化学元素特别稳定 假如这个猜测正确的话 那么特定的超铀元素的同位素比其它同位素要稳定 这些同位素的放射性衰变过程可能非常慢 格伦 西奥多 西博格 锝 Tc TechnetiumTechneto artificial人造元素 第一个人造元素 1914年 当发现元素的X射线光谱与它的原子序数之间的简单关系后 曾有人预言43号 类锰 元素的存在 意大利人佩若尔 C Perrier 和西格雷 E G Segre 1937年在回旋加速器中由氘核轰击Mo原子产生 共22种同位素 1962年 99Tc从非洲的沥青铀矿中分离 238U裂变产物97Tc的T1 2 61day 98Tc的T1 2 4 2 106year 99Tc的T1 2 2 1 105year 2000 g 1960年 60 g 目前市场价 化学性质 与Re类似 transactinide 锕后元素 的合成113和115新元素的报道 2003 2004年 俄国和美国核科学家在回旋加速器中用钙的同位素4820Ca轰击24395Am观察到4个115号元素 几十毫秒后放出 粒子 得到113号 113在1秒后再衰变为其他元素112号的半衰期为20微秒 即0 00002秒99年劳伦斯实验室关于118元素的报道 实验不能重复 没有被承认60年代 稳定岛 的假设 部分人造元素的半寿期 四 软硬酸碱原理 元素在周期表中的酸碱性规律2 Lewis酸碱3 软硬酸碱在无机化学中的应用 反应的类型 Ni 4CO Ni CO 4R3N BF3 R3NBF3 元素周期表中酸性和碱性元素的分布区域 1 元素在周期表中的酸碱性 第一过渡系金属的氧化态和酸性的关系 2 Lewis酸碱 电子酸碱 A B A B酸碱酸碱加合物 BCl3 BF3 PPh3 NH3 R2O R2S 酸缺电子 碱富电子 Lewis酸碱的分子轨道示意图 AlCl3 Lewis酸 作为傅 克烷基化反应的催化剂 HardandSoftAcidsandBases HSAB 用于Lewis酸碱和Br nsted酸碱对硬酸Al3 的配位能力F Cl Br I 对软酸Hg2 的配位能力F Cl Br I 3 软硬酸碱原理在无机化学中的应用 硬 软和交界酸和碱结合的稳定常数 亲石元素 CaCO3 Li2CO3 CaF2 TiO2 ZrO2 亲硫元素 As2S3 HgS Cu2S Cd Zn Co Fe Sb BiHardacidsprefertobindtohardbases softacidsprefertobindtosoftbases 元素周期表中的软酸三角形 910111213 硬酸 碱金属 碱土金属 轻和高价的金属离子软酸 重过渡金属离子 低价或零价金属硬碱 半径小 不易被极化软碱 半径大 易被极化Cu I Cu II 氧化态增高