天津大学无机化学课件第九章元素概论.ppt

30.05.2020,无机化学,第一节元素的发现、分类和存在形态,第九章元素概论,无机化学多媒体电子教案,30.05.2020,无机化学,9-1-1元素的发现,迄今为止，已发现的元素和人工合成的元素已有112种,其中天然存在的为92种，其余为人工合成元素。,30.05.2020,无机化学,元素周期表,9-1-1元素的发现,111号元素于1994年12月在德国达斯塔特重离子研究中心(GSI)，由德国化学家P.Armbruster领导的多国科学家研究组人工合成。1996年2月9日又合成了112号元素。,30.05.2020,无机化学,9-1-2元素的分类,按元素性质:分为金属和非金属通过B-Si-As-Te-At和Al-Ge-Sb-Po之间的对角线来划分,左下方为金属(90种),右上方为非金属(22种),对角线附近的Ge、As、Sb、Te为准金属。,30.05.2020,无机化学,元素周期表,在化学上元素分为普通元素和稀有元素两类,30.05.2020,无机化学,9-1-3元素在自然界中的存在形态,30.05.2020,无机化学,结束,无机化学多媒体电子教案,第九章元素概论,第一节,结束,30.05.2020,无机化学,第二节元素的自然资源,第九章元素概论,无机化学多媒体电子教案,30.05.2020,无机化学,1.在地壳中分布最广的10种元素为,OHSiAlNaFeCaMgKTi,在组成地壳的原子总数中约占99%,9-2元素的自然资源,30.05.2020,无机化学,2.主要存在于矿物和天然水系中,我国的矿物资源非常丰富,已探明的达148种,W、Li、Sb、Zn及稀土居世界之首,稀土矿总储量占世界的80%,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,9-2元素的自然资源,30.05.2020,无机化学,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,9-2元素的自然资源,Sn、Mo、Bi、Pb、Hg、Nb、Ta、Be等矿物储量均居世界前列钛铁矿居世界第一Al、Cu、Ni的储量也很大,30.05.2020,无机化学,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,9-2元素的自然资源,但我国铁矿、铜矿、磷矿多为贫矿钾盐、天然碱、天然硫、金刚石等资源少金、银、铂等更为稀少,30.05.2020,无机化学,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,9-2元素的自然资源,非金属矿物如P、S、石墨矿和硼矿储量也很高,30.05.2020,无机化学,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,9-2元素的自然资源,海水中含有O、H、Cl、Na、Mg等约50余种元素大多数元素以离子形式存在，也有些沉积于海底如太平洋海底的锰结核矿,30.05.2020,无机化学,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,9-2元素的自然资源,3.也存在大气中,30.05.2020,无机化学,结束,无机化学多媒体电子教案,第九章元素概论,第二节,结束,30.05.2020,无机化学,第三节单质的晶体结构和物理性质,第九章元素概论,无机化学多媒体电子教案,30.05.2020,无机化学,主族元素单质,熔点、沸点：低高低,密度、硬度：小大小,导电性：导体半导体、非导体,30.05.2020,无机化学,副族元素单质均为金属晶体,1.一般具有较高的熔点和沸点,熔点最高的是W3410,其次是CrRe,30.05.2020,无机化学,副族元素单质均为金属晶体,2.具有较大的密度和硬度(B和B除外),密度最大的是OsIrPt硬度最大的是Cr(仅次于金刚石),1.一般具有较高的熔点和沸点,30.05.2020,无机化学,副族元素单质均为金属晶体,2.具有较大的密度和硬度(B和B除外),3.易导电,1.一般具有较高的熔点和沸点,30.05.2020,无机化学,Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Tc、Re、Ru、Os、Rh、Ir、Zn、Cd、Hg、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Li、Be、La、Eu、Th、Pa、Am等,具有超导性的有：,30.05.2020,无机化学,结束,无机化学多媒体电子教案,第九章元素概论,第三节,结束,30.05.2020,无机化学,第四节单质的制取方法,第九章元素概论,无机化学多媒体电子教案,30.05.2020,无机化学,大致有五种方法：,物理分离法热分解法电解法还原法氧化法,9-4单质的制取方法,30.05.2020,无机化学,适用于分离、提取以单质存在，与其杂质在某些物理性质有显著差异的元素,如氧气与氮气的分离：利用液氧和液氮的沸点不同,1.物理分离法,30.05.2020,无机化学,常用于制备一些高纯物质,如Zr(粗)+2I2ZrI4,600,1800,Zr(纯)+2I2,2.热分解法,30.05.2020,无机化学,用于制备活泼金属和非金属,如H2和Cl2的制取,2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,电解,电解,Na的制取,2NaCl(熔体)2Na+Cl2,CaCl2,580590,3.电解法,30.05.2020,无机化学,用还原剂还原化合物制取金属单质一般常用焦炭、CO、H2、活泼金属等作还原剂。,4.还原法,30.05.2020,无机化学,用氧化剂氧化化合物制取单质,5.氧化法,30.05.2020,无机化学,结束,无机化学多媒体电子教案,第九章元素概论,第四节,结束,30.05.2020,无机化学,第六节氢,第九章元素概论,无机化学多媒体电子教案,30.05.2020,无机化学,元素周期表,氢是宇宙间所有元素中含量最丰富的元素在自然界中主要以化合态存在是周期系中第一号元素,9-6氢,30.05.2020,无机化学,符号含量/%,1H（氕）H99.982H（氘）D0.0163H（氚）T0.004,氢有三种同位素,9-6-1氢原子的性质及其成键特征,1,1,1,30.05.2020,无机化学,目前世界各地建造的实验性聚变反应堆用的是一种D和T构成的等离子体燃料,30.05.2020,无机化学,三种同位素质子数相同,中子数不同，它们的单质和化合物的化学性质基本相同，物理性质和生化性质则不同。,30.05.2020,无机化学,1.失去价电子H+(*),2.结合一个电子:H-易与活泼金属形成离子型氢化物,3.易与非金属通过共用电子对形成共价型氢化物,30.05.2020,无机化学,9-6-2氢气的性质和用途,氢气是无色、无味、无臭的可燃性气体，是所有气体中最轻的,氢气球可携带仪器作高空探测也可携带干冰、碘化银等试剂进行人工降雨,30.05.2020,无机化学,9-6-2氢气的性质和用途,熔、沸点极低，难液化,液氢是重要的高能燃料,是美国宇宙航天飞机和我国“长征”三号火箭所用燃料。液氢是超低温制冷剂，可将除氦外的所有气体冷冻成固体。,30.05.2020,无机化学,9-6-2氢气的性质和用途,3.在水中的溶解度很小。可大量溶于镍、钯、铂等金属中,利用此性质可制得极纯的氢气,30.05.2020,无机化学,4.氢分子在常温下不活泼，但当已解离的氢原子结合为分子时，可放出大量热。2HH2rHm=-436kJmol-1,利用此性质可作原子氢吹管，用于熔化难熔的金属(如W、Ta等),9-6-2氢气的性质和用途,30.05.2020,无机化学,5.氢气在氧气或空气中燃烧，可得到温度近3000的氢氧焰。,可用于金属的切割或焊接,H2+O2H2OrHm=-285.830kJmol-1,9-6-2氢气的性质和用途,30.05.2020,无机化学,5.氢气在氧气或空气中燃烧，可得到温度近3000的氢氧焰。,9-6-2氢气的性质和用途,30.05.2020,无机化学,详见“氢化物”,6.氢气在加热时，可与许多金属或非金属反应，生成氢化物。,9-6-2氢气的性质和用途,30.05.2020,无机化学,7.氢气在高温下，可与氧化物、氯化物反应，得到金属或非金属,9-6-2氢气的性质和用途,30.05.2020,无机化学,8.高温下，氢分子可分解为原子氢。原子氢比分子氢活泼。,9-6-2氢气的性质和用途,30.05.2020,无机化学,9-6-3氢气的制备,用锌和盐酸或稀硫酸作用,Zn+2H+Zn2+H2,实验室,30.05.2020,无机化学,9-6-3氢气的制备,(1)天然气或焦炭与水蒸气作用,得到水煤气,(2)水煤气与水蒸气反应,得到CO2和H2的混合气,(3)除去CO2可得较纯的氢气,工业上：1.水煤气法,30.05.2020,无机化学,9-6-3氢气的制备,电解15%20%氢氧化钠溶液,阴极：2H+2e-H2,阳极：4OH-4e-2H2O+O2,制得的氢气较纯净，但耗电量大,工业上：2.电解法,30.05.2020,无机化学,离子型氢化物,金属型氢化物,共价型氢化物,氢与其它元素形成的二元化合物,LiBeBCNOFNaMgAlSiPSClKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeICsBaLuHfTaWIrOsIrPtAuHgTlPbBiPoAt,9-6-4氢化物,30.05.2020,无机化学,9-6-4氢化物,2M+H22MH(M代表碱金属）,M+H2MH2(M代表碱土金属),形成,1.离子型(类盐型)氢化物,30.05.2020,无机化学,1.离子型(类盐型)氢化物,（1）纯的为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色,（2）具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，熔融时能导电,（3）受热时能分解为氢气和游离金属,性质,9-6-4氢化物,30.05.2020,无机化学,1.离子型(类盐型)氢化物,（1）纯的为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色,（2）具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，熔融时能导电,（3）受热时能分解为氢气和游离金属,性质,（4）与水反应产生氢气,MH+H2OMOH+H2,30.05.2020,无机化学,1.离子型(类盐型)氢化物,（1）纯的为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色,（2）具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，熔融时能导电,（3）受热时能分解为氢气和游离金属,性质,（4）与水反应产生氢气,30.05.2020,无机化学,（1）大多数在固态时属分子晶体,（2）大多数为无色，熔、沸点较低,常温下除H2O、BiH3为液体外,其余均为气体,（3）化学性质差异较大,PH3、AsH3、SbH3气体的毒性较大,2.共价型(分子型)氢化物,30.05.2020,无机化学,(1)在过渡型氢化物中,氢以三种形式存在,(2)某些过渡金属和合金具有吸收和释放氢气的作用,某些过渡金属或过渡金属合金可做储氢材料,3.金属型氢化物,30.05.2020,无机化学,结束,无机化学多媒体电子教案,第九章元素概论,第六节,结束,30.05.2020,无机化学,第七节稀有气体,第九章元素概论,无机化学多媒体电子教案,30.05.2020,无机化学,9-7-1稀有气体的发现,30.05.2020,无机化学,9-7-2稀有气体的存在、结构、性质和用途,存在,30.05.2020,无机化学,氦原子为2电子构型其它稀有气体原子为稳定的8电子构型,结构,9-7-2稀有气体的存在、结构、性质和用途,30.05.2020,无机化学,性质,9-7-2稀有气体的存在、结构、性质和用途,30.05.2020,无机化学,用途,30.05.2020,无机化学,用途,30.05.2020,无机化学,当电流通过充氩灯管时，能产生蓝光，可用于霓红灯、灯塔等照明工程,氩,用途,30.05.2020,无机化学,用途,30.05.2020,无机化学,制造特种光源,用途,30.05.2020,无机化学,用于恶性肿瘤的放射性治疗,用途,30.05.2020