药用基础化学技术PPT完整全套教学课件

药用基础化学技术01项目1溶液02项目2物质结构基础03项目3生命中的元素04项目4化学反应的速率与化学平衡05项目5误差与分析数据的处理技术06项目6滴定分析技术概论07项目7酸碱滴定分析技术08项目8沉淀滴定分析技术09项目9配位滴定分析技术10项目10氧化还原滴定分析技术药用基础化学技术项目一溶液任务1溶液的浓度任务2溶液的渗透压任务3胶体溶液任务4电解质溶液实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释●掌握溶液的组成及浓度表示方法。●了解分散系的分类，掌握胶体在光学、运动学和电学方面的性质。●掌握渗透压的概念及原理，并了解渗透压在医学上的重要意义。●掌握酸碱质子理论的要点，理解酸碱反应的实质，掌握缓冲溶液的作用原理。学习目标任务1溶液的浓度任务2溶液的渗透压任务3胶体溶液任务4电解质溶液实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释

溶液的浓度是指在一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量。溶液浓度的表示方法有多种，同一种溶液根据不同的需要可选择不同的浓度表示方法，下面介绍一些医学上常用的浓度的表示方法和相关计算。任务1溶液的浓度一、溶液浓度的概念1.物质的量浓度溶质B的物质的量浓度用cB来表示，定义为溶质B的物质的量（nB）除以溶液的体积（V），即：任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（一）溶液浓度的表示方法任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（一）溶液浓度的表示方法2.质量浓度溶质B的质量浓度用ρB来表示，定义为溶质B的质量（mB）除以溶液的体积（V），即：任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（一）溶液浓度的表示方法3.质量分数溶质B的质量分数用ωB来表示，定义为溶质B的质量（mB）除以溶液的质量（m），即：任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（一）溶液浓度的表示方法任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（一）溶液浓度的表示方法4.体积分数溶质B的体积分数用φB来表示，定义为溶质B的体积（VB）除以溶液的体积（V），即：任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（一）溶液浓度的表示方法任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（一）溶液浓度的表示方法5.质量摩尔浓度溶质B的质量分数用bB来表示，定义为溶质B的物质的量（nB）除以溶剂的质量（mA），即：任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（一）溶液浓度的表示方法1.直接配制一般非标准溶液的配制使用准确度不是太高的测量仪器，比如托盘天平、量筒或量杯等即可，而标准溶液的配制则需要使用准确度较高的测量仪器，比如分析天平、容量瓶和移液管等。任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（二）溶液的制备任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（二）溶液的制备1.直接配制称量：用托盘天平称取2g的NaOH。溶液：将称量好的NaOH放入小烧杯中，加适量蒸馏水并用玻璃棒搅动使其溶解。移液：将上述溶液小心倒入250mL的容量瓶，用蒸馏水反复洗涤小烧杯几次，并将洗涤液也倒入容量瓶。定容：向容量瓶小心注入蒸馏水，在液面接近刻度线2~3cm处，改用胶头滴管逐滴往里面加水，直至溶液凹液面的最低处与刻度线正好相切。任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（二）溶液的制备2.溶液的稀释向溶液中加入一定量的溶剂使其浓度变小的操作称为溶液的稀释。溶液稀释的特点是稀释前后溶质的质量保持不变，可根据这个等量关系进行计算。设原溶液浓度和体积分别为c1和V1，稀释后的浓度和体积分别为c2和V2，则有：任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（二）溶液的制备任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（二）溶液的制备3.溶液的混合溶质相同而浓度不同的两种溶液混合在一起，称为溶液的混合。溶液的混合的特点是在混合前后溶质的总质量不变，而体积会有微小变化。设原来的两种溶液浓度和体积分别为c1和c2、V1和V2，混合后的浓度和体积为c和V，如果可以忽略溶液体积变化则有：任务1溶液的浓度二、溶液浓度的表示方法和溶液制备（二）溶液的制备任务1溶液的浓度任务2溶液的渗透压任务3胶体溶液任务4电解质溶液实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释理由二

物质由高浓度向低浓度运动的现象叫做扩散。扩散现象是溶质和溶剂分子双向运动的结果，只要有浓度不同的溶液相互接触，就会产生扩散现象，直至浓度均一。有一种性质特殊的膜，叫半透膜。它可以只允许小分子通过，而不能让较大的分子通过。任务2溶液的渗透压一、渗透现象和渗透压理由二

溶剂分子通过半透膜进入溶液的现象称为渗透现象，简称渗透。产生渗透现象要具备两个条件：一是要有半透膜存在，二是半透膜两侧液体要存在浓度差。任务2溶液的渗透压一、渗透现象和渗透压理由二

难挥发非电解质稀溶液的渗透压与浓度、温度的关系，与理想气体状态方程式相似，即：对于难挥发非电解质的稀溶液来讲，物质的量浓度近似等于其质量摩尔浓度，因此可将公式表达为：强电解质稀溶液的渗透压计算公式为：任务2溶液的渗透压二、渗透压与温度及浓度的关系理由二任务2溶液的渗透压二、渗透压与温度及浓度的关系1.渗透浓度cos

渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积，即溶液中能产生渗透效应的溶质粒子的总浓度称为渗透浓度，用符号cos来表示，常用单位为mmol·L-1。2.等渗、低渗和高渗溶液

在相同温度下，渗透压相同的溶液互称为等渗溶液，渗透压较低的溶液称为低渗溶液，渗透压较高的溶液称为高渗溶液。在医学上，溶液的等渗、低渗和高渗是以正常人体血浆的渗透浓度为标准的。3.渗透压在医学上的意义

临床上给病人输液时必须遵循一个基本原则，即等渗输入，否则会导致机体内水分调节失衡和细胞的变形甚至死亡。4.晶体渗透压和胶体渗透压

医学上把小分子和小离子所产生的渗透压称为晶体渗透压，简称晶渗压；把高分子所产生的渗透压称为胶体渗透压，简称高渗压。由于人体小分子和离子的质点数远多于高分子的质点数，因此晶体渗透压远大于胶体渗透压，血浆的渗透压主要来自于晶体渗透压。任务2溶液的渗透压三、渗透压在医学上的意义理由二任务2溶液的渗透压三、渗透压在医学上的意义理由二任务2溶液的渗透压三、渗透压在医学上的意义理由二任务2溶液的渗透压三、渗透压在医学上的意义任务1溶液的浓度任务2溶液的渗透压任务3胶体溶液任务4电解质溶液实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释1、分子或离子分散系

分散质粒子的直径小于1nm的分散系称为分子或离子分散系。2、胶体分散系

分散质粒子的直径在1~100nm的分散系称为胶体分散系（或胶体溶液）。3、粗分散系分散质粒子的直径大于100nm的分散系称为粗分散系。任务3胶体溶液一、分散系的概念及分类1、溶胶的光学性质——丁达尔效应

丁达尔效应的产生是由胶体粒子对光的散射造成的。2、溶胶的动力学特性——布朗运动

胶体粒子做布朗运动是由于分散剂的分子或离子无规则地从四面八方对其进行撞击，并且每一瞬间受到的撞击力的大小和方向均不同，因此胶粒处于连续不定向的、无规则的曲折运动状态。3、溶胶的电学性质——电泳现象在外电场作用下，胶粒在分散剂中定向移动的现象称为电泳。任务3胶体溶液二、胶体溶液（一）溶胶的性质任务3胶体溶液二、胶体溶液（二）溶胶胶团的结构

胶粒和扩散层构成胶团，胶团的结构可用下面结构简式表示：1、溶胶的稳定性

溶胶之所以在一定时间内能够保持相对稳定，主要原因有以下三个：一是胶粒带电。二是胶粒表面有一层溶剂化膜。三是胶粒的布朗运动。任务3胶体溶液二、胶体溶液（三）溶胶的稳定性和聚沉2、溶胶的聚沉

溶胶的稳定性是相对的，聚沉是绝对的。当溶胶的稳定性因素减弱或受到破坏，溶胶就会聚沉下来。常见的促进溶胶聚沉的方法有以下三种：一是向溶胶中加入少量电解质。二是向溶胶中加入带相反电荷的溶胶。三是对溶胶进行加热。1、高分子溶液的特性（1）稳定性强。在无菌及溶液不蒸发的情况下，高分子溶液可长期放置而不析出沉淀，这一点与真溶液相似。（2）黏度大。高分子溶液的黏度比真溶液和溶胶的要大得多，这主要是因为高分子化合物具有线状或分支状结构，在溶液中受到溶质的牵制致使运动困难，再加上高分子的高度溶剂化，使能够自由流动的溶剂减少，因此黏度较大。任务3胶体溶液三、高分子化合物溶液2、高分子化合物对溶胶的保护作用

在溶胶中加入一定量的高分子溶液能很好地提高溶胶的稳定性，这种现象称为高分子化合物对溶胶的保护作用。对于这种作用，一般认为高分子化合物被吸附在溶胶粒子表面，将整个胶粒包裹起来形成一层保护层，再加上高分子化合物的溶剂化能力很强，厚厚的溶剂化膜阻止了溶胶粒子的聚集，从而提高了溶胶的稳定性。比如，在氯化钠溶液中加入适量的明胶溶液，边振摇边滴加硝酸银溶液，则生成的氯化银不发生沉淀，而是形成胶体溶液。任务1溶液的浓度任务2溶液的渗透压任务3胶体溶液任务4电解质溶液实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释任务4电解质溶液一、弱电解质的电离平衡1、强电解质在水溶液中能够全部电离为阴阳离子的电解质称为强电解质。强酸、强碱和大多数的盐都是强电解质。强电解质在水溶液中全部以离子形式存在，其电离是不可逆的。12、弱电解质在水溶液中只有部分分子可以电离出阴阳离子的电解质称为弱电解质。弱酸、弱碱都是弱电解质，比如HAc、NH3·H2O和H2CO3等。2（一）强电解质和弱电解质任务4电解质溶液一、弱电解质的电离平衡1、电离平衡在一定条件下，弱电解质分子电离成离子的速率与离子重新结合成弱电解质分子的速率相等时的状态称为弱电解质的电离平衡状态。与化学平衡一样，电离平衡也是一种动态平衡。达到电离平衡时，正、逆反应方向速率相等，溶液中各种分子、离子浓度保持不变。但当外界条件改变时，电离平衡会被打破而重新建立新的平衡。12、电离平衡常数

在一定条件下，当弱电解质达到电离平衡时，溶液中各组成成分的浓度都不再发生变化，此时各组分的浓度之间存在一定的关系。K值越大，溶液中离子的浓度也越大，表示该电解质电离程度越大，在该条件下越易电离。2（二）弱电解质的电离平衡任务4电解质溶液一、弱电解质的电离平衡3、电离度在相同条件下，不同弱电解质的电离度不同，电解质越弱，其电离度也越小，因此可以通过电离度的大小来判断电解质的强弱。弱电解质的电离度与其自身和溶剂的极性强弱有关，同时还受温度及浓度影响。通常所说的弱电解质的电离度，都是指在一定温度和一定浓度时的电离度。35、同离子效应

在弱电解质溶液中，加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，使弱电解质的电离度减小的现象称为同离子效应。5（二）弱电解质的电离平衡44、电离平衡移动

在弱电解质达到平衡状态时，改变任意一种电解质分子或离子的浓度都可打破原来的平衡状态，并重新建立新的平衡。任务4电解质溶液一、弱电解质的电离平衡任务4电解质溶液一、弱电解质的电离平衡1、酸碱的定义

酸碱质子理论认为：凡能给出质子（H＋）的物质（包括分子和离子）都是酸，凡能接受质子（H＋）的物质（包括分子和离子）都是碱。2、酸碱反应的实质

根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质是共轭酸碱对之间的质子迁移过程。酸碱质子理论不仅扩大了酸与碱的范围，还把电离理论中的电离作用、中和作用、水解作用等，都包括在酸碱反应的范围之中，都可以看成是质子传递的酸碱反应。任务4电解质溶液二、酸碱质子理论1、水的质子自递反应纯水很难电离，但是用精密仪器仍能测出纯水有微弱的导电性，这说明水是极弱的电解质。事实上纯水是一种两性物质，在水分子之间存在着质子的传递，像这种发生在同种分子之间的质子传递反应称为质子自递反应。任务4电解质溶液三、溶液的酸碱平衡与pH值任务4电解质溶液三、溶液的酸碱平衡与pH值2、溶液的酸碱性和pH值如果向纯水中加酸，则H＋离子浓度增大，水的电离平衡被破坏，使平衡向左移动。在达到新的平衡时，［H＋］＞［OH－］，溶液呈酸性；如果向纯水中加碱，则OH－离子浓度增大，水的电离平衡也被破坏，平衡也向左移动，在达到新的平衡时，［H＋］＜［OH－］，溶液呈碱性。任务4电解质溶液三、溶液的酸碱平衡与pH值3、共轭酸碱对Ka和Kb的关系任务4电解质溶液三、溶液的酸碱平衡与pH值任务4电解质溶液三、溶液的酸碱平衡与pH值任务4电解质溶液四、盐类的水解1、强酸弱碱盐的水解

由强酸（比如盐酸或硫酸）与弱碱（比如氨水）反应生成的盐称为强酸弱碱盐。2、强碱弱酸盐的水解

由强碱（比如NaOH）与弱酸（比如HAc）反应生成的盐称为强碱弱酸盐。任务4电解质溶液四、盐类的水解

强碱弱酸盐的溶液显碱性。其他的盐比如Na2CO3溶液、NaHCO3溶液，NaH2PO4溶液等也显碱性，也是这个道理。强酸强碱盐（比如NaCl、K2SO4）不发生水解，因为其电离出来的离子与水电离出来的H＋和OH－不作用，水的电离平衡不受影响，因此其溶液是中性的。任务4电解质溶液四、盐类的水解任务4电解质溶液五、缓冲溶液1、缓冲溶液的概念和组成缓冲溶液一般是由足够浓度的一对共轭酸碱组成的，其之所以具有缓冲作用，原因在于缓冲溶液中含有抗酸、抗碱两种成分，且两种成分之间存在着化学平衡，抗酸部分和抗碱部分合称缓冲系或缓冲对。任务4电解质溶液五、缓冲溶液任务4电解质溶液五、缓冲溶液2、缓冲溶液的作用原理由此可以知道，在缓冲溶液中由于缓冲对同时存在着抗酸和抗碱成分，它们通过弱酸的质子转移平衡的移动来达到消耗掉外来的少量强酸、强碱以及稀释作用，从而保持了溶液pH值的基本稳定，因此缓冲溶液具有缓冲作用。任务4电解质溶液五、缓冲溶液3、缓冲溶液pH值的计算任务4电解质溶液五、缓冲溶液任务4电解质溶液五、缓冲溶液4、缓冲溶液的配制（1）选择适当的缓冲对。选择缓冲对时，应使缓冲对中共轭酸的pKa值与所要配制的溶液的pH值尽量相等或相近，这样才能确保配制的缓冲溶液的pH值在缓冲范围内。比如要配制pH=4.7的缓冲溶液，可用pKa=4.75的HAcNaAc缓冲对。需要注意的是，所选的缓冲对不能与溶液中的主要物质发生化学反应。（2）选择适当的总浓度。如果缓冲对的总浓度太小，则缓冲容量较小，不能满足需求；总浓度过大，又会造成浪费。一般总浓度控制在0.05~0.2mol·L-1之间。（3）利用缓冲溶液pH值计算公式，计算出所需共轭酸与共轭碱的量。任务4电解质溶液五、缓冲溶液任务1溶液的浓度任务2溶液的渗透压任务3胶体溶液任务4电解质溶液实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释

掌握溶液配制和稀释的原理及方法。

实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释一、实训目的

在配制溶液时，首先要知道所要配制溶液的体积、浓度单位、溶质的纯度和溶质的摩尔质量。然后计算出所需溶质的量，用称取或量取的办法转移到容器中，加入蒸馏水，用玻璃棒搅拌促其快速溶解，摇匀即得到所要配制的溶液。实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释二、实训原理1、药品NaCl（s）、蒸馏水、95%乙醇溶液。2、仪器玻璃棒、托盘天平、量筒。实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释三、药品与仪器1、配制100mL的生理盐水（1）计算：计算出要配制的0.9%（W/V）生理盐水100mL需要氯化钠的质量。（2）称量：用托盘天平称取所计算出的氯化钠的量。（3）溶解：将称量的氯化钠固体倒入干净的小烧杯中，加入少量蒸馏水并用玻璃棒搅拌促其完全溶解，然后小心倒入100mL的量筒中。再将小烧杯用纯净水洗涤2~3次，把洗涤液也倒入量筒中。然后加蒸馏水直至液面达到100mL的刻度线，摇匀即可。（4）保存：将上述溶液小心转移至试剂瓶保存。实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释四、操作步骤2、由95%的乙醇溶液配制75%乙醇溶液100mL（溶液的稀释）（1）计算：首先计算出所需95%乙醇的体积。（2）量取：用100mL量筒量取上述计算出的乙醇的量。（3）配制：向量筒中加入蒸馏水直至液面达到100mL的刻度线，摇匀即可。（4）保存：将上述溶液小心转移至试剂瓶保存。实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释四、操作步骤溶液稀释的原理是什么？实训项目一生理盐水的配制及乙醇溶液的稀释五、思考题结束药用基础化学技术项目二物质结构基础任务1核外电子运动状态任务2原子核外电子排布任务3元素周期律和元素的基本性质任务4化学键任务5分子间作用力和氢键●能够理解电子云、电子亚层、能级和轨道等的含义。●能够运用泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则写出一般元素的原子核外电子排布式和价电子构型。●理解原子结构和元素周期表的关系、元素若干性质（原子半径、电离能、电负性）与原子结构的关系。●了解离子键理论的基本要点及离子键的特征，理解决定离子化合物性质的因素及离子化合物的特征。●熟悉电子配对法的内容，掌握共价键的特征，学会用杂化轨道理论来解释一般分子的构型。●了解分子间力的概念；掌握分子极性与分子结构的关系，掌握相似相溶定律及其在医药等领域的应用。●了解氢键的形成和特征，会用氢键知识解释物质的性质，了解氢键知识在医药等领域的重要作用。学习目标任务1核外电子运动状态任务2原子核外电子排布任务3元素周期律和元素的基本性质任务4化学键任务5分子间作用力和氢键

2009年，上图中的三位科学家因“对核糖体结构和功能的研究”而获得诺贝尔化学奖。他们在原子水平上显示了核糖体的形态和功能，标出了构成核糖体的无数个原子每个所在的位置。他们的研究成果如今被科学家们用以开发新的抗生素，直接帮助了人类挽救生命及减少人类的痛苦，他们被誉为“生命化学工厂的设计大师”。在21世纪，生物活性分子的设计及其与生物大分子的作用、生物分子的光物理特性研究，成为跨学科、跨领域的前沿性研究，探索癌症发病的分子机制对于攻克癌症具有重要意义，开展与人类疾病相关的分子药物学、分子医学、分子药理学、基因药物的基础及应用研究，都将成为医药领域重点研究的内容。在分子水平上进行药物设计技术，可以大大加速现代药物的研发速度、有效地降低研发成本和缩短研发周期。尽快将此技术运用于药物现代化研究已经引起各国广泛重视。应用分子模拟及在分子水平上进行药物设计，目前在医药领域应用日趋活跃，并极大促进了新药研发、药靶发现与确认、合理用药分子基础研究等的发展。上述事例告诉我们，从原子、分子水平上对医药领域应用前沿的问题进行研究，已经成为医学、药学等很多学科的科研工作者的重要内容，作为医学、药学专业的大学生，学习原子、分子及分子结构的知识，是我们以后从事专业工作不可或缺的条件。任务1核外电子运动状态案例解析

物质的性质是结构的反映，分子结构和原子结构是物质内部结构的基础。物质发生化学反应时，其原子核外的电子将发生得失或偏移。因此，要了解物质的性质及其变化规律，必须研究组成各种物质的分子或原子的内部结构。本章主要讨论原子核外电子的运动状态、核外电子排布、元素的基本性质及其周期性的变化规律、化学键、分子的结构和分子间作用力。任务1核外电子运动状态案例解析

原子是由原子核和核外电子组成的，原子核的直径大小约为10-15m，相当于原子半径的万分之一，是由带正电的质子和不带电的中子组成，原子核对带负电的核外电子有一定的束缚作用，使得电子围绕中央的原子核在核外直径约为10-10m的空间内绕核做高速圆周运动。原子的结构组成如图2-1所示。任务1核外电子运动状态

因此，电子云表示电子在核外空间各个区域出现的概率大小，是电子在原子核外空间运动的具体图像。同时，氢原子的照片叠印的张数越多，这个统计规律就越准确。任务1核外电子运动状态一、电子云的概念

对氢原子来说，在离核53pm的球壳内电子出现的几率最大，球壳以外的地方，电子云密度就极低。因此我们把电子出现几率相等的地方连接起来，作为电子云的界面（图2-3），这个界面所包括的空间范围叫做原子轨道。由此可见，原子轨道与宏观的轨道意义不同，原子轨道实际上表现的是电子经常出现的区域。任务1核外电子运动状态一、电子云的概念1、主量子数（n）——电子层

主量子数n是决定核外电子的能量和电子离核平均距离的参数。n值越大，电子离核愈远，电子的能量愈高。2、角量子数（l）——电子亚层和电子云形状液

角量子数又称副量子数，它确定原子轨道和电子云的形状，并在多电子原子中和n一起决定电子的能量。对于多电子原子来说，同一电子层中的l值越小，该电子亚层的能级越低。3、磁量子数（m）——电子云的伸展方向

磁量子数m与电子能量无关。l相同，m不同的原子轨道（即形状相同，空间取向不同的原子轨道）其能量是相同的。能量相同的各原子轨道称为简并轨道或等价轨道，简并轨道的数目，称为简并度。4、自旋量子数（ms）

原子中的电子除了绕核运动外，还可自旋。用于描述电子自旋方向的数值称为自旋量子数，用符号ms表示，ms=±1/2；它们代表电子自旋的两个相反方向，即顺时针和逆时针方向，通常分别用向上或向下的箭头表示，即“↑”和“↓”。任务1核外电子运动状态二、核外电子的运动状态任务1核外电子运动状态任务2原子核外电子排布任务3元素周期律和元素的基本性质任务4化学键任务5分子间作用力和氢键理由二①各电子层能级相对高低顺序为：K＜L＜M＜N＜……②在多电子原子中，电子间的相互作用造成同层能级的分裂。这种能级分裂现象是由内层电子对外层电子的屏蔽作用（因电子间相互排斥而使核对外层电子的吸引减弱，有效核电荷低于实际核电荷）而导致的。各亚层能级的相对高低顺序为：Ens＜Enp＜End＜Enf＜……③同一原子内，不同类型的亚层之间，有能级交错现象，这是由于电子的钻穿效应所致。所谓钻穿效应，是在多电子原子中，角量子数较小的轨道上的电子钻到靠核附近的内部空间的概率较大，能较好地回避其他电子的屏蔽作用，从而起到增加核引力、降低轨道能量的作用。例如：4s＜3d＜4p，5s＜4d＜5p，6s＜4f＜5d＜6p。任务2原子核外电子排布一、多电子原子轨道近似能级图理由二任务2原子核外电子排布一、多电子原子轨道近似能级图图2-5多电子原子轨道的近似能级图1、泡利不相容原理

在同一原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。或者说，每个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋方向必须相反。由此可知每一个原子轨道中最多只能容纳两个自旋相反的电子，每一个电子层中可容纳电子的最高数目为2、能量最低原理

在不违背泡利不相容原理的前提下，电子总是尽先占据能量最低的原子轨道，然后才依次进入能量较高的原子轨道，以使原子处于能量最低的稳定状态，能量越低，越稳定，这个规律称为能量最低原理。3、洪特规则

电子在同一亚层的等价轨道上排布时，总是尽可能分占不同的轨道，并且自旋方向相同。任务2原子核外电子排布一、多电子原子轨道近似能级图理由二任务2原子核外电子排布三、原子核外电子的排布理由二

值得注意的是，电子可以在能量不同的轨道上按不同的方式分布，多电子原子可能处于多种不同的状态。但是，当电子严格按泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则在各轨道分布时，原子的能量是最低的。这种能量最低的状态称为原子的基态，其他状态都是原子的激发态。原子的激发态很多，而基态只有一种。任务2原子核外电子排布三、原子核外电子的排布理由二任务2原子核外电子排布三、原子核外电子的排布理由二任务2原子核外电子排布三、原子核外电子的排布任务1核外电子运动状态任务2原子核外电子排布任务3元素周期律和元素的基本性质任务4化学键任务5分子间作用力和氢键理由二

周期表共有七行，分别为第一至第七周期。能级组是元素划为周期的本质原因。每一能级组对应于一个周期。元素所在的周期数等于该元素原子的电子层数。各能级组中轨道所容纳的电子总数和相应周期包含的元素的数目相等。除未完成的第七周期外，从上到下各周期所包含的元素数目分别为2、8、8、18、18、32。前三个周期为短周期，第四周期以后称为长周期。任务3元素周期律和元素的基本性质一、原子的电子结构与元素周期律（一）周期1、主族

凡包含长、短周期元素的各列，称为主族，在族号罗马字后加“A”表示主族。从ⅠA到ⅧA共8个族，ⅧA族也常被称为0族，是稀有气体，其最外层均已填满，呈稳定结构。主族元素的族序数=元素的最外层电子数=其价电子数。2、副族

只含有长周期元素的各列，称为副族，在族号罗马字后加“B”表示副族。从ⅠB到ⅦB和Ⅷ共有8个副族。3、Ⅷ族

它处于周期表的中间，共有三个纵行。它们价层电子的构型是（n－1）d6-10ns0~2，价层电子数是8~10。Ⅷ族多数元素在化学反应中的价数并不等于族数。（二）族任务3元素周期律和元素的基本性质一、原子的电子结构与元素周期律理由二任务3元素周期律和元素的基本性质一、原子的电子结构与元素周期律（三）区理由二任务3元素周期律和元素的基本性质一、原子的电子结构与元素周期律（三）区

原子半径在周期表中的有如下变化规律：①同一周期从左到右原子半径逐渐减小，原因是同一周期元素原子的电子层相同，有效核电荷逐渐递增，核对外层电子的引力增强，故原子半径从左到右逐渐减小。主族元素有效核电荷增加比过渡元素显著，所以同一周期主族元素的原子半径减小的幅度较大。（一）原子半径

②同一主族，从上至下原子的电子层增加，原子半径依次增大。同一副族元素，自上而下原子半径增大幅度较小。第五和第六周期的同族元素间，由于“镧系收缩”的影响，原子半径非常接近。如第五周期锆的半径（145pm）与第六周期铪的半径（144pm）很接近。任务3元素周期律和元素的基本性质二、元素基本性质的周期性

元素的电离能的变化规律如下：①同一周期的元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷越多，原子半径越小，核对外层电子的吸引力越大。因此，每一周期电离能最低的是碱金属，越往右电离能越大。（二）电离能

②同一族元素，从上到下，原子半径越大，核对外层电子引力越小，越易失去电子，电离能越小，在每一周期的最后元素——稀有气体原子具有最高的电离能，因为它们有ns2np6的稳定电子层结构。任务3元素周期律和元素的基本性质二、元素基本性质的周期性理由二

元素的电负性是指元素的原子在分子中对电子吸引能力（或本领）的大小。电负性越小，金属性越强，非金属性越弱。随着原子序数的递增，电负性明显地呈周期性变化。同一周期自左至右，电负性增加（副族元素有些例外）；同族自上至下，电负性依次减小，但副族元素后半部，从上至下电负性略有增加。氟的电负性最大，因而非金属性最强，铯的电负性最小，因而金属性最强。任务3元素周期律和元素的基本性质二、元素基本性质的周期性（三）电负性任务1核外电子运动状态任务2原子核外电子排布任务3元素周期律和元素的基本性质任务4化学键任务5分子间作用力和氢键理由二

1916年，德国化学家柯色尔根据大量化合物的组成元素都具有稀有气体原子的电子结构的事实，提出当电负性差值较大的两种不同原子相互靠近时，可通过电子转移（得、失电子）形成具有稀有气体稳定的电子结构的阴、阳离子，这些带相反电荷的离子通过静电作用形成了化合物。这种由阴、阳离子通过静电作用形成的化学键称为离子键，由离子键形成的化合物叫离子型化合物。任务4化学键一、离子键（一）离子键的形成

①由于离子的电荷分布是球形对称的，可以在空间任何方向上等同地与带有相反电荷的离子互相吸引，所以离子键的一个特征是没有方向性。（二）离子键的本质和特征

②无论是阴离子，还是阳离子，只要离子周围的空间允许，一个离子可以同时与尽可能多的带相反电荷的离子相互作用，因此离子键的另一个特征是没有饱和性。任务4化学键一、离子键

③形成离子键的重要条件是两个成键的原子的电负性差值必须足够大。一般来说，元素的电负性差值越大，它们之间形成的离子键就越牢固。键的离子键成分越大，分子的极性越大，因此，电负性差值表征共价键中共用电子对的偏向成分，也是原子形成负离子倾向相对大小的量度。（二）离子键的本质和特征

④离子键的强度通常用晶格能来表示，在标准状态下（298K），将1mol离子晶体转化为气态阳离子和气态阴离子时所需要的能量称为离子晶体的晶格能，用符号U表示。晶格能越大，离子键的强度越大，熔化或破坏离子化合物时所需的能量也就越大，离子化合物的熔点就越高，硬度也越大。任务4化学键一、离子键1、现代价键理论的基本要点

①两个原子相互接近时，只有自旋方向相反的未成对电子，才可以配对（原子轨道重叠即电子云发生有效重叠），形成稳定的共价键。若原子中没有未成对电子，一般不能形成稳定的共价键。

②一个原子含有几个未成对电子，就能与其他原子的几个自旋方向相反的未成对电子形成共价键。即，两个自旋方向相反的成单电子配对形成共价键后，就不能再与其他原子中的成单电子配对。

③成键电子所属的原子轨道尽可能最大地重叠，因为成键的原子轨道重叠程度越大，两个原子核间电子出现的概率密度就越大，即核间电子云愈密集，形成的共价键越牢固，称为原子轨道最大重叠原理。（一）现代价键理论任务4化学键二、共价键

（1）共价键的饱和性。共价键的饱和性是指每个原子成键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。或者已经键合的电子不能再形成新的化学键。（一）现代价键理论

（2）共价键的方向性。共价键的方向性是指一个原子与周围原子形成的共价键之间有一定的角度。根据原子轨道最大重叠原理，在形成共价键时，原子间总是尽可能沿着原子轨道最大重叠方向成键。任务4化学键二、共价键2、共价键的特点

（1）ó键。成键原子轨道沿两核的连线方向，以“头碰头”的方式发生重叠形成的共价键称为ó键，如图2-8（a）所示。ó键的特点是原子轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称。由于原子轨道在轴向上能发生最大程度的重叠，故ó键的键能大且稳定性高。（一）现代价键理论

（2）л键。成键原子轨道沿两核轴线方向，以“肩并肩”的方式发生重叠形成的共价键称为л键，如图2-8（b）所示。л键的特点是原子轨道重叠部分是以一个通过键轴的平面体镜像对称的。共价单键一般是л键，在共价双键和共价三键中，除ó键外，还有л键。任务4化学键二、共价键3、共价键的类型任务4化学键二、共价键

（1）键能。是表示化学键强度的物理量。在298K的标准状态下，将气态AB分子的1mol键断开，生成气态A、B原子所需要的能量，称为键能。常用符号EB表示，单位为kJ·mol-1。一般键能愈大，表示共价键强度愈大，分子愈稳定。（一）现代价键理论

（2）键长。共价键的键长是指构成共价键的两原子之间的核间距，单位为pm。一般两原子间距离越短，表明键越强，键越牢固。键越长，表明键越弱，键越不牢。任务4化学键二、共价键4、键参数

（3）键角。在分子中，键与键之间的夹间称为键角。它是反映分子空间结构的一个重要因素。（一）现代价键理论

（4）键的极性。按共用电子对是否发生偏移，共价键分为非极性共价键和极性共价键。共价键的极性与成键两原子的电负性差有关，电负性差值越大，共价键的极性就越大。任务4化学键二、共价键4、键参数①在形成分子时，同一原子中能量相近的原子轨道（一般为同一能级组中的轨道）重新组合，形成总数相同新的原子轨道，这一重新组合的过程称为杂化。杂化后所得的新原子轨道就称为杂化轨道。②原子轨道杂化后数目不变，有几个原子轨道参加杂化，就能形成几个杂化轨道。（二）杂化轨道理论

③杂化后的轨道形态和方向都发生变化，其形状变得一头特别肥大，更有利于原子轨道的重叠，故其成键能力增强；方向改变，有利于成键轨道间夹角变大，斥力减小，分子的能量降低，分子较为稳定。④原子轨道杂化后，能量趋于平均化，即：杂化前原子轨道的能量有差别，但杂化形成杂化轨道后，其能量基本相同。任务4化学键二、共价键1、杂化轨道理论要点任务4化学键二、共价键（1）sp杂化。sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道进行杂化，形成两个等同的sp杂化轨道，每一个sp杂化轨道中含1/2s成分和1/2p成分。两条sp杂化轨道间夹角为180°。（二）杂化轨道理论

（2）sp2杂化。sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道进行杂化，形成三个等同的sp2杂化轨道，每一个sp2杂化轨道含1/3s成分和2/3p成分，这种杂化类型的空间构型为平面三角形，3条sp杂化轨道在同一平面内夹角互为120°。任务4化学键二、共价键2、杂化轨道的类型和分子空间构型任务4化学键二、共价键任务4化学键二、共价键（3）sp3杂化。sp3杂化是由一个ns轨道和三个np轨道杂化，形成四个能量等同的sp3杂化轨道，每一个sp3杂化轨道含1/4s成分和3/4p成分，这种杂化类型的空间构型为正四面体，轨道间夹角互为109°28′。（二）杂化轨道理论

（4）等性杂化与不等性杂化。只含有未成对的单电子或不含电子的原子轨道进行杂化，杂化后可形成完全相同的杂化轨道，这种杂化称做等性杂化，等性杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等，能量完全相同。前面我们介绍的几种杂化都属于等性杂化。任务4化学键二、共价键2、杂化轨道的类型和分子空间构型任务4化学键二、共价键任务4化学键二、共价键任务1核外电子运动状态任务2原子核外电子排布任务3元素周期律和元素的基本性质任务4化学键任务5分子间作用力和氢键任务5分子间作用力和氢键一、分子的极性（一）分子极性的判断方法

在简单双原子分子中，如果是两个相同的原子，由于电负性相同，两原子所形成的化学键为非极性键，这种分子是非极性分子。如果两个原子不相同，其电负性不等，所形成的化学键为极性键，分子中正负电荷中心不重合，这种分子就为极性分子。任务5分子间作用力和氢键一、分子的极性（二）偶极矩

我们把电量相等、电性相反、相距一定距离的两个点电荷称为偶极子，简称偶极。分子极性的大小常用分子偶极矩来衡量，偶极矩又称偶极长度，以符号μ表示，其单位为C·m（库仑·米）。偶极距的定义是：任务5分子间作用力和氢键一、分子的极性（三）相似相溶原理

由于分子的极性是否相似对物质的溶解性影响很大，可运用分子的极性推测物质在不同溶剂中的溶解能力，这就是经验规则“相似相溶原理”。相似相溶原理可以理解为“极性分子易溶于极性溶剂中，非极性分子易溶于非极性溶剂中”。1、取向力

当两个极性分子彼此靠近时，由于它们固有偶极存在，同极相斥，异极相吸，使分子发生相对转动，并定向排列。因异极间的静电引力，极性分子相互更加靠近，这种极性分子间的定向吸引作用，称为取向力。2、诱导力

当极性分子与非极性分子靠近时，在极性分子的电场作用下，使非极性分子正电荷重心和负电荷重心彼此分离，导致分子变形。这种在外电场作用下，分子发生变形的现象称为分子极化。由于极化作用产生的偶极称为诱导偶极。诱导偶极与固有偶极间的作用力，称为诱导力。3、色散力

当非极性分子相互接近时，由于分子中电子的不断运动和原子核的不断振动，使分子内的正负电荷重心瞬时不重合而产生的偶极，称为瞬时偶极。瞬时偶极又诱导邻近分子产生瞬时偶极，于是产生了分子间的相互作用力，这种瞬时偶极所引起的分子间的极化作用力，称为色散力。（一）分子间作用力的类型任务5分子间作用力和氢键二、分子间作用力任务5分子间作用力和氢键二、分子间作用力任务5分子间作用力和氢键二、分子间作用力（二）分子间作用力对物质物理性质的影响

分子间作用力主要影响熔点、沸点、汽化热、熔化热。物质分子间力越大，汽化热、熔化热越大，熔点、沸点越高。任务5分子间作用力和氢键三、氢键

形成氢键必须具备两个条件：一是分子中有H原子，且与电负性很大、原子半径小的元素（如F、O、N等）形成共价键；二是分子中电负性很大、半径小的原子带有孤对电子。氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。任务5分子间作用力和氢键三、氢键

氢键的存在具有重要意义：①与生命有机体密切相关的物质如蛋白质、核酸、糖等分子中都存在氢键，从某种意义上来说，氢键在决定蛋白质和核酸等物质的分子结构和生物功能方面都起着极为重要的作用。②正是由于氢键的存在，使得水在通常情况下保持液态，使得生命得以产生，没有氢键就没有液态水，就没有生命。任务5分子间作用力和氢键三、氢键结束药用基础化学技术项目三生命中的元素任务1生命中的必需宏量元素任务2生命中的必需微量元素任务3生命中的其他元素●能够熟悉常见的必需宏量元素及它们的作用。●能够了解必需微量元素、可能必需微量元素及具有潜在毒性，但低剂量对人体又具有必需功能的微量元素的常见作用。学习目标任务1生命中的必需宏量元素任务2生命中的必需微量元素任务3生命中的其他元素任务1生命中的必需宏量元素

生命中的元素主要特征为：①该元素参与了生命过程中的某一环节。②生物体中有能主动摄入该元素并调节其体内分布水平的机构。③生物体中存在依赖该元素发挥生物功能的活性物。④该元素缺乏会引起生理变化，经补充后可以恢复。⑤该元素过量时会造成代谢障碍甚至中毒。任务1生命中的必需宏量元素任务1生命中的必需宏量元素1、形成糖类化合物

碳元素在生命体中最主要的作用是形成糖类化合物，人的一生中大约需要14t糖。自然界的糖类资源丰富，主要来源于植物的光合作用：2、形成脂类化合物

脂类化合物主要由C、H、O三种元素组成，是一类种类繁多的物质，常见具有重要生理功能的脂类及衍生物包括中性脂肪、磷脂、糖脂、甾族化合物及脂溶性维生素等。3、碳元素在生命体中的循环碳对于所有生命体来说，不仅参与了构成机体，而且还为生命提供能源。生物通过呼吸从糖类化合物中获得能量，同时释放出二氧化碳：任务1生命中的必需宏量元素一、碳1、形成氨基酸、多肽和蛋白质

常见的蛋白质和肽类化合物包括：（1）酶。酶是最大也是最特殊的一类蛋白质，其特殊性在于对体内的新陈代谢反应起着催化剂的作用，几乎参与所有的生命活动。酶是生命体内一切化学变化的启动者，它的活动是生命活动的开始。（2）胰岛素。胰岛素是一种激素，主要控制生物体糖类物质的代谢。在体内葡萄糖含量较高时，胰脏会分泌少量的胰岛素从而增强了细胞对葡萄糖的吸收，降低血液的含糖量。2、参与形成核酸和基因

核酸是生物体中重要的大分子，不同的排列顺序形成基因。基因决定了遗传信息的储存、复制和传递，并且控制蛋白质的形成。核酸的组成成分中包括五种碱基，这五种碱基都是含氮元素的杂环有机化合物。任务1生命中的必需宏量元素二、氮3、其他重要的含氮化合物

生命体的神经系统中存在大量含氮的神经活性物质，大部分都是由氨基酸转变而成的胺类化合物，称为神经递质，包括多巴胺、乙酰胆碱等。植物体当中还含有微量的硝酸盐，也是典型的含氮化合物。4、氮元素在生命体中的循环

生命体的所有氮元素都来源于土壤中的NO-3，植物吸收后在酶的参与作用下最终转化为谷氨酸，然后再由谷氨酸转变为生命体内其他的必需氨基酸。任务1生命中的必需宏量元素二、氮任务1生命中的必需宏量元素二、氮图3-1DNA的双螺旋结构1、光合作用

大气在地球诞生初期是不含氧的。现代大气中含有的氧气成分几乎全部来源于亿万年中植物的光合作用。2、呼吸作用环

随着氧气的增多，生命体逐渐进化学会利用氧，在分解葡萄糖时，氧参与进来获得氢形成水分子并释放出能量，这个过程是光合作用的逆反应，称为呼吸作用。任务1生命中的必需宏量元素三、氧任务1生命中的必需宏量元素三、氧1、酸碱平衡

由于存在相当数量的由氢离子参与的缓冲溶液，所以人的体液、分泌物能够维持一定的pH值不变，而相对稳定的pH值又能够使其中存在的酶最大限度地发挥作用。2、体液的pH值稳定

人的体液有20多种，这些体液都有自己的pH值范围，而pH值是靠氢离子的浓度来决定的。大多数体液近中性略偏碱性，包括胰液、胆汁、血浆等，但也有少量是偏酸性的，典型代表是显强酸性的胃液，另外汗液、尿液等显弱酸性。3、人的味觉的循环人体为了维持正常的酸碱性，通过多种途径来调节体内氢离子的浓度，主要手段为：①加速呼吸来排除体内多余的二氧化碳；②加速氢离子的排泄，同时延长肾脏中碳酸氢盐停留的时间。任务1生命中的必需宏量元素四、氢

钙和磷在人体中含量依次占第五至六位，钙也是人体中含量最多的金属元素。它们二者之间有着极其密切的关系。人体中大部分的钙都形成骨盐，另外有极少数分布于体液中，但正是这极少数的钙离子作为重要的信使能够调节肌肉收缩、激活酶等，参与了很多的生理活动。任务1生命中的必需宏量元素五、钙和磷1、维持细胞内外渗透压的平衡

人体细胞为了维持一定的渗透压，需要吸收和排除水分，钠和钾都参与了这个过程，如果体内钠盐偏多，人体会加大吸收水分，引起血量增大从而加重心脏负担，因此高血压病人必须在饮食中控制钠盐摄入，可以推荐钾盐代替。另外过高的血钾也对人体不利，会降低心肌的兴奋性引起心跳骤停。2、维持体内电解质和电荷平衡

正常情况下人体的细胞内外电解质是平衡的，钠和钾离子起到保证神经和肌肉活动、调节水分等作用。如果电解质平衡出现紊乱，就会出现疲乏、恶心等症状，严重时甚至会出现虚脱。人体每天要摄入6g左右的钠盐和2~5g的钾盐，以平衡从尿液和汗液当中排出的部分。任务1生命中的必需宏量元素六、钠和钾3、形成Na+-K+泵

细胞内外进行各种物质交换是通过细胞膜上的特殊通道而进行的，而这种交换需要能量，有一种Na+-K+-ATP酶，可以在细胞膜上使Na+、K+形成浓度梯度，帮助细胞内外的物质进行交换，从而保证生理活动的正常。4、其他功能

钠和钾是大脑和神经系统的重要活性成分，缺少它们生命体基本上毫无功能，完全没有复杂性可言。钾离子也是一些酶的辅酶，例如钾离子参与形成丙酮酸激酶，而该酶是用来促进糖分解的。任务1生命中的必需宏量元素六、钠和钾1、硫

硫元素是氨基酸的组成之一，在常见的22种氨基酸中，有3种氨基酸是含有硫元素的。所有的蛋白质平均含硫量约为0.24%，人的头发中含有较多的胱氨酸，因此含有比较丰富的硫。硫存在于很多的维生素当中，如维生素B1称为硫胺素，维生素B2称为核黄素，还有硫辛酸等，均为含硫的维生素类。2、氯

氯是体液和细胞的主要成分之一，尤其在人体的胃液当中。胃液的主要成分是盐酸，包含了大量的氯离子。另外在血液当中氯离子的含量也很多，和其他离子一起参与维持人体的酸碱平衡。整体来说氯元素并不直接参与形成生命体，但作为电解质的一部分参与了生命活动。任务1生命中的必需宏量元素七、硫和氯1、镁是叶绿素的中心离子

叶绿素是植物光合作用的关键因素，而叶绿素的中心离子就是镁离子。叶绿素分a和b两种，比例约为3∶1，在植物的光合作用中各自发挥作用。绿叶蔬菜和粗盐中均含有较为丰富的镁，只要平时注意饮食，人体一般不会缺镁。2、镁是很多酶的重要激活因子，并且参与形成很多酶

镁可以激活脱氧核糖核酸酶，是生物遗传过程中所必需的金属元素。镁还可以激活其他酶包括谷氨酰胺合成酶、腺苷三磷酸酶等，这些酶参与催化了几十种生化反应。在蛋白质的合成中镁的参与也非常重要，离子浓度过低会导致蛋白质合成中断。另外镁的催化还体现在葡萄糖的氧化过程当中。任务1生命中的必需宏量元素八、镁任务1生命中的必需宏量元素任务2生命中的必需微量元素任务3生命中的其他元素

铁是最早发现的必需微量元素，与生命的活动休戚相关。植物活动中，铁形成氧化还原蛋白参与光合作用，缺铁会导致植物生长不良。另外植物的呼吸也需要含铁酶的参与。铁在人体中分为血红素铁和非血红素铁两类形式，几乎所有组织中都存在，但大部分存在于血红蛋白中，参与体内氧与二氧化碳的转运、交换和组织呼吸等过程。任务2生命中的必需微量元素一、铁

人体的甲状腺中存在相当数量的碘，在需要时会水解产生甲状腺素，通过血液输送到身体的各组织当中。甲状腺素实际上是一种含碘的氨基酸，它的作用非常广泛，不仅能促进物质和能量代谢，而且还能促进脑和身体的生长发育。任务2生命中的必需微量元素二、碘

锌是DNA、RNA聚合酶的成分，而DNA、RNA又在细胞分裂中控制着蛋白质的合成，当缺锌时，这两种酶难以形成，间接影响了细胞分裂的正常进行。由于胎儿及婴儿都处于脑细胞分裂时期，缺锌使脑细胞分裂受到抑制，导致细胞总体数量减少，因而大脑得不到正常的发育进一步影响智力。任务2生命中的必需微量元素三、锌

硒是谷胱甘肽还原酶的重要成分，有利于谷胱甘肽的形成。而谷胱甘肽是一种还原剂，能够抑制自由基及过氧化物的生成，从而可以保护生物膜不被破坏。而人眼中谷胱甘肽含量很高，一旦缺硒会导致谷胱甘肽合成不足，自由基和过氧化物增多，破坏生物膜引起白内障。成年人肝、肾中硒较多。任务2生命中的必需微量元素四、硒

人体中铜的含量非常低，在0.1~0.2g，但铜却是生命体不可缺少的元素。人的血浆当中含有铜蓝蛋白，可以将二价铁氧化成三价铁从而促进血红蛋白的生成。而植物生长时也需要铜参与叶绿素的合成，另外叶绿体中含有的铜蛋白，可以通过铜的价态变化传递电子，一旦铜缺乏会导致植物枯死，因此需要喷洒波尔多液（硫酸铜）。任务2生命中的必需微量元素五、铜

钼在地壳中的含量非常低，但却是一种生命体必需的微量元素。钼主要是在+5~+6价之间进行循环，作为电子的受体和给体。植物的光合作用，微生物的固氮均和钼有很大关系。一般来说，大多数的植物含钼量均不低于1×10-6，如果钼出现缺乏，则会导致黄斑病，严重时会大量死亡。在人体中钼对心肌有保护作用，通常心肌梗死的病人心肌中钼的含量低于常人，尤其坏死的部分钼含量更低。任务2生命中的必需微量元素六、钼

铬在人体中含量很低，主要是+3价形态，是球蛋白新陈代谢所必不可少的重要元素，另外在糖代谢中，铬能够提高胰岛素的功效，加快代谢的速度，因此铬不足会导致糖代谢紊乱。精制糖和精白粉中三价铬含量很低，长期食用会因糖代谢紊乱引起高血压、动脉粥样硬化等疾病。铬还能促进人体的生长发育，对儿童补铬会使他们的发育加速。另外铬是铬氨酸酶的组成部分，该酶的存在会促进生成更多的黑色素。任务2生命中的必需微量元素七、铬

钴是唯一参与形成维生素的金属元素。钴参与形成了维生素B12，该维生素的实质就是一种含钴的络合物，人体缺乏维生素B12会导致恶性贫血。任务2生命中的必需微量元素八、钴任务2生命中的必需微量元素任务1生命中的必需宏量元素任务2生命中的必需微量元素任务3生命中的其他元素

这类元素较多，相对主要的是锰、硅、镍、硼、钒等。锰参与植物中叶绿素的光合作用，缺乏锰的叶绿体会失去放氧的能力。锰还参与形成精氨酸酶等酶类，例如被人们所熟知的超氧化物歧化酶，即SOD，就含两个锰离子，研究表明SOD的数量减少跟人的衰老有一定的联系。锰也参与造血功能，锰可以改善机体对铜、铁的吸收利用，促进红细胞的成熟。硅对于人体主要是有助于骨骼和皮肤的健康，缺硅容易导致骨骼变形，皮肤失去弹性。和人相比，硅在动物和植物中的重要性更大，所有的植物几乎都含有硅，在单细胞植物硅藻的细胞壁上充满了氧化硅，动物的毛发和羽毛中也含有一定的硅。任务3生命中的其他元素一、可能必需的微量元素

微量的镍具有刺激血液生成的作用，能促进红细胞的再生，镍过多会使人中毒，导致头发变白。粉末状的四羰基镍［Ni（CO）4］则已被确认为致癌物质，主要是通过呼吸道进入人体，引起肺出血等呼吸障碍及呼吸系统癌症。硼对高等植物的作用体现在能够促进植物体内糖的转运和代谢，缺硼会导致叶中糖累积过多，而茎中不足。硼还能维护叶绿体膜的结构等。钒能够促进造血功能，充足的钒可使动物体内血红蛋白及红细胞数量增多。另外钒与人体的脂肪代谢有着密切的关系。任务3生命中的其他元素一、可能必需的微量元素

这类微量元素包括氟、铝、锡、锂等，它们都具有潜在毒性，所以人体的需要非常少。氟是人体形成强硬骨骼和预防龋齿的重要元素。老年人缺氟会使骨骼变脆，易破碎从而变成残废，同时氟是形成牙釉质的基本成分，因此缺氟也会导致龋齿。为预防龋齿，很多国家在饮用水中添加少量的氟。但氟过量会对骨骼造成严重伤害，还导致甲状旁腺机能亢进，损伤神经系统等，所以氟对生命体来说存在潜在的毒性。任务3生命中的其他元素二、具有潜在毒性，但低剂量对人体又具有必需功能的微量元素

一般认为铝为人体长期摄入会影响组织和细胞的磷酸化过程，降低某些消化酶的活性，因此世界卫生组织规定人每天摄入的铝不应超过50mg。锡可以促进蛋白质和核酸的形成，可以维持一些化合物的立体结构，过多则会导致中毒。目前常用有机锡化物做合成树脂、除草剂的稳定剂，而有机锡化物对神经系统有剧烈的毒性，因此要尽量避免接触。锂可以取代钠，因此当锂过量或钠不足时，会造成可逆性的肾损伤，锂甚至还可以作为治疗周期性躁狂症的特效药。任务3生命中的其他元素二、具有潜在毒性，但低剂量对人体又具有必需功能的微量元素结束药用基础化学技术项目四化学反应的速率与化学平衡任务1化学反应速率任务2影响化学反应速率的因素任务3化学反应的方向和限度任务4化学平衡的移动●了解化学反应速率的概念和表示方法，掌握化学平衡及平衡常数的概念及其意义。●熟悉碰撞理论、过渡态理论、质量作用定律和平衡常数的计算。●能够熟练掌握浓度、压强、温度以及催化剂等外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响。学习目标任务1化学反应速率任务2影响化学反应速率的因素任务3化学反应的方向和限度任务4化学平衡的移动任务1化学反应速率

为定量地描述化学反应进行的快慢程度，人们引入了化学反应速率的概念。对于一定条件进行的化学反应，通常以单位时间内反应物或生成物浓度变化量的绝对值表示该化学反应的反应速率。任务1化学反应速率一、化学反应速率的概念和表示方法

反应速率可选用反应体系中任何一物质的浓度变化来表示，计算结果表明，同一化学反应的反应速率，当选用不同物质的浓度变化计算反应速率时，其数值可能不同，但存在一定的比例关系，其比值与反应方程式中相应物质分子式前的系数比一致，因而它们所代表的都是同一反应的反应速率，实际工作中通常选择浓度变化量容易测定的物质作为计算依据。任务1化学反应速率一、化学反应速率的概念和表示方法

一般说来，大部分化学反应都不是匀速进行的。反应速率随反应时间而变，上述所计算的反应速率是指在Δt时间内的平均速率。只有瞬时速率才能准确表示化学反应在某一时刻的真实速率，瞬时速率是指平均速率中Δt无限趋近于零，平均速率的极限。任务1化学反应速率一、化学反应速率的概念和表示方法1、有效碰撞

该理论认为：在气体反应中，反应物分子间不断发生碰撞，在无数多次碰撞中，只有极少数能量较高的分子间的碰撞才能发生化学反应。这种能发生反应的碰撞叫做有效碰撞。可见，碰撞是分子间发生化学反应的必要条件，但并非充分条件。（一）碰撞理论2、活化分子和活化能

从化学反应的过程看，活化分子要比其他普通分子具有更高的能量。在一定条件下的反应体系中，活化分子在反应物总分子数中占有一定的比例，其比例越大，则单位体积单位时间内发生有效碰撞的次数越多，反应速率就越快。任务1化学反应速率二、化学反应速率理论简介

“活化络合物”是反应物转化为生成物过程中的一种状态，因而又称其为过渡态。由反应物变化成活化络合物的同时，反应物活化分子的动能转化为活化络合物的势能，使得活化络合物所具有的势能既高于反应物的势能，也高于生成物的势能，在反应物与生成物之间就形成了一个能垒。（二）过渡态理论任务1化学反应速率二、化学反应速率理论简介

在一定条件下的反应体系中，反应的活化能越大，说明反应进行时需要克服能量障碍越大，或者说需要越过的能峰就越高，反应物分子中活化分子数越少，反应进行的速率就越慢；反之，反应速率就越快。过渡态理论从物质的微观结构与反应速率联系起来了，其结论与碰撞理论一致，但比碰撞理论又前进了一步。无论是碰撞理论还是过渡态理论都说明，反应的活化能的大小是决定化学反应速率大小的重要因素。（二）过渡态理论任务1化学反应速率二、化学反应速率理论简介

在化学反应进行的过程中，常伴有放热或吸热现象。人们把反应过程中放出热量，称为放热反应，若吸收热量，称为吸热反应。反应中放出或吸收的热量都属于反应热。对于可逆的基元反应来说，反应热ΔH与正逆反应的活化能密切相关。根据过渡态理论，活化络合物的势能与反应物的势能之差代表正反应的活化能（Ea正），活化络合物的势能与生成物的势能之差代表逆反应的活化能（Ea逆）。正逆反应的活化能之差，称为该化学反应的反应热，用ΔH表示，即：（一）活化能与反应热任务1化学反应速率三、化学反应热与热化学方程式

化学反应的热效应，通常用热化学方程式来表示。常用的简单方法是在化学方程式的右边用“-”号表示吸收热量，用“+”表示放出热量，或用ΔH的正、负表示反应的吸热或放热。人们把这种表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。反应热通常用摩尔这个物质的量的单位，来计算衡量一定量的物质在反应中放出或吸收的热量。（二）热化学方程式任务1化学反应速率三、化学反应热与热化学方程式任务1化学反应速率任务2影响化学反应速率的因素任务3化学反应的方向和限度任务4化学平衡的移动任务2影响化学反应速率的因素一、浓度对化学反应速率的影响任务2影响化学反应速率的因素一、浓度对化学反应速率的影响

对于任何一个化学反应，在一定温度下，反应物分子中活化分子百分数总是恒定的，而活化分子浓度是正比于活化分子百分数和反应物浓度的，即：所以改变反应物的浓度，等于改变反应体系中活化分子的浓度，从而改变了反应体系中单位时间内反应物分子的有效碰撞次数。即增大反应物的浓度，相当于增大了活化分子的浓度，也增大单位时间内反应物分子的有效碰撞次数，使化学反应速率增大；反之亦然，使化学反应速率减小。任务2影响化学反应速率的因素一、浓度对化学反应速率的影响

对于有气体参加的化学反应，压强的改变会影响到反应的速率。这是因为在一定的温度下，压强的改变影响到气体体积的变化，从而引起气体浓度的变化。因而，压强对化学反应速率的影响，从本质上讲，与浓度对化学反应速率的影响相同。任务2影响化学反应速率的因素二、压强对化学反应速率的影响任务2影响化学反应速率的因素三、温度对化学反应速率的影响

温度升高之所以能使化学反应的速率加快，一方面是由于温度升高加快了反应物分子的运动速度，从而增大了单位时间单位体积内反应物分子间的碰撞次数，即增大了单位时间单位体积内反应物分子间的有效碰撞次数，因而加快了化学反应的速率。另一方面，其根本原因是由于温度升高时，一部分普通反应物分子获取一定能量而变成活化分子，增大了活化分子的百分数，从而使单位时间单位体积内反应物分子间的有效碰撞次数显著增加，导致化学反应速率以几何级数的倍数增加。任务2影响化学反应速率的因素三、温度对化学反应速率的影响

在催化反应中，有些催化剂能加快化学反应的速率，使反应迅速进行；而有些催化剂却减慢化学反应的速率，使剧烈的反应趋于缓和。凡能加快化学反应速率的催化剂叫正催化剂；能减慢化学反应速率的催化剂叫负催化剂或抑制剂。而通常所说的催化剂一般是指正催化剂。例如，为防止塑料或橡胶的老化、药物的变质、金属的锈蚀等在储存中加入一定量的抑制剂以减缓其反应的速率。实验室氯酸钾制氧气，工业用二氧化硫为原料制硫酸等，为加快反应速率，提高效率，通常又使用正催化剂。任务2影响化学反应速率的因素四、催化剂对化学反应速率的影响

催化剂改变反应速率的催化反应是十分重要且又普遍存在的，据统计，80%~90%的化工生产及制药过程使用了催化剂。但值得注意的是，催化剂具有高度的选择性和高度的有效性，某种催化剂通常只对某些特定的反应起催化作用，却对其他类型的反应则无催化作用。任务2影响化学反应速率的因素四、催化剂对化学反应速率的影响

酶是生物体内生命过程中的天然活体催化剂。在生物催化作用中，酶的高度的选择性和高度的有效性就表现得更为神奇。许多在实验室难以实现的复杂反应，却能在常温常压下在生物体内通过酶的作用快速高效地实现。如乳酸脱氢酶只对L乳酸脱氢生成丙酮酸起催化作用，而对D乳酸就没有催化作用；人体消化道内的酶使食物在常温常压下快速消化吸收，正是它们的专一性和高效性，才确保了人体代谢过程的正常进行。任务2影响化学反应速率的因素四、催化剂对化学反应速率的影响任务1化学反应速率任务2影响化学反应速率的因素任务3化学反应的方向和限度任务4化学平衡的移动

在同一条件下，既能向一个方向又能向相反方向进行的化学反应，称之为可逆反应。通常将从左向右进行的反应叫做正反应；从右向左进行的反应叫做逆反应。在书写反应方程式时通常用可逆号“”代替等号，以表示反应的可逆性。例如：任务3化学反应的方向和限度一、可逆反应和化学平衡（一）可逆反应和不可逆反应

在一定条件下，反应一旦发生，就不断进行，直到反应物几乎全部转化成生成物，逆向进行的程度极小。通常把这些可逆程度极小的反应叫做不可逆反应。例如：氯酸钾在二氧化锰做催化剂条件下加热制取氧气的反应：任务3化学反应的方向和限度一、可逆反应和化学平衡（一）可逆反应和不可逆反应

可逆反应的特点是：在密闭的容器中，无论反应进行多长时间，反应都不能彻底进行，反应物和生成物都将同时存在于反应体系中。例如：将氢气和氮气放入一密闭容器中，让其在一定条件下进行反应，反应开始时，容器中只有氮气和氢气，所以只发生生成氨气的反应。随着反应的进行，无论何时对容器内物质进行测定分析，都会发现H2、N2和NH3同时存在。任务3化学反应的方向和限度一、可逆反应和化学平衡（二）化学平衡

反应体系处于平衡状态时，从客观上表现为静止，实际上反应仍在进行，只不过是正反应速率与逆反应速率相等，方向相反而已。因而，化学平衡是动态平衡。同时值得注意的是，这种平衡是有条件的、暂时和相对的平衡，一旦平衡所处的条件被改变，化学平衡将会随之被破坏而发生移动，反应的限度也将随之发生变化。任务3化学反应的方向和限度一、可逆反应和化学平衡（二）化学平衡

在一定条件下，可逆反应达到平衡状态时，体系内各物质的浓度均不再随时间而改变。大量的实验数据说明，在一定温度下的平衡体系中，反应物和生成物浓度之间存在一定的数量关系。对于任一可逆反应，如：任务3化学反应的方向和限度二、化学平衡常数（一）化学平衡常数

实验结果证明，在一定温度下达到平衡状态时，反应物和生成物的平衡浓度之间存在着如下关系：任务3化学反应的方向和限度二、化学平衡常数（一）化学平衡常数

对于气相反应而言，在恒温恒压条件下，气体的分压与其浓度成正比关系，因此，在平衡常数表达式中，也可以用平衡时各气体的平衡分压来替代各物质的浓度。如气体反应：任务3化学反应的方向和限度二、化学平衡常数（一）化学平衡常数

Kc和KP分别叫可逆反应的浓度平衡常数、压力平衡常数，上述两平衡常数都可以通过实验方法，测得可逆反应，在一定条件下达到平衡时，体系内各物质的浓度或分压，再根据平衡常数的数学表达式计算得出，这种平衡常数称之为实验平衡常数。两者存在如下关系；令Δn=（d+e）-（a+b），则：KP=Kc（RT）Δn任务3化学反应