资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。谢谢,第一章 化学基础知识,本章作为化学课程基,础，包含 5 部分内容。,第1页,（1）气体,（2）稀溶液性质,（3）晶体结构基本概念,（4）酸碱理论,（5）,化学反应速率,第2页,1.1 理想气体,1.1.1 理想气体状态方程,符合下面两条假定气体，叫做,理想气体：,（1）气体分子本身体积能够,忽略，分子可看成有质量几何点。,第3页,分子与分子之间、分子与,器壁之间碰撞，可认为是完全,弹性碰撞 无动能损失。,（2）分子间作用力能够,忽略，,第4页,在高温和低压下，实际气体分,子间距离相当大，气体分子本身,体积远远小于气体占有体积。,这时分子间作用力极弱。,第5页,高温和低压下实际气体很,靠近理想气体。,故理想气体这种假定是有,实际意义。,第6页,中学阶段物理课程和化学课程,中，曾学习过理想气体经验公式,Boyle 定律,n,，,T,一定时,V,p,1,读做 “正比于”,第7页,Gay-Lussac 定律,n,，,p,一定时,V,T,Avogadro 定律,p,，,T,一定时,V,n,第8页,V,T,V,n,V,p,1,综合以上三式，得,p,nT,V,第9页,以,R,做百分比系数，百分比式,p,nT,V,V,=,p,nRT,则变成等式,第10页,得,pV,=,nRT,此式即为理想气体状态方程。,V,=,p,nRT,上式中,nT,pV,R,=,由,第11页,则,R,=8.314 J,mol,1,K,1,若压力,p,单位为 Pa,体积,V,单位为 m,3,温度,T,单位为 K,物质量,n,单位为 mol,R,称为摩尔气体常数。,第12页,看出,pV,乘积物理学单位为,焦耳（J）,从式,R,=和,R,=8.314 J,mol,1,K,1,nT,pV,第13页,从物理学单位上看,pV,是一个功。,所以,pV,单位为,N,m,2,m,3,=N,m,=J,p,Pa N,m,2,V,m,3,第14页,R,=,Pa,dm,3,mol,1,K,1,8.314,10,3,nT,pV,R,=,若压力,p,单位为 Pa,体积,V,单位为 m,3,温度,T,单位为 K,物质量,n,单位为 mol,d,第15页,这个,R,值用于处理压力与浓度,关系时，十分方便。,R,=8.314,10,3,Pa,dm,3,mol,1,K,1,第16页,如用在下面公式中,式中,c,是以 mol,dm,3,为单位,浓度。,p,=,c RT,p,=,RT,V,n,第17页,1.1.2 混合气体分压定律,由两种或两种以上气体混合在,一起，组成体系，称为混合气体。,第18页,显然，空气是混合气体，其中,O,2,，N,2,，CO,2,等，均为空气这,种混合气体组分气体。,组成混合气体每种气体，都,称为该混合气体组分气体。,第19页,第,i,种组分气体物质量,用,n,i,表示，混合气体物质量,用,n,表示，,显然有,n =,n,i,i,第20页,第,i,种组分气体摩尔分数用,x,i,表示，则,比如，由 4 mol N,2,和 1 mol,O,2,组成混合气体，则其中,x,i,=,n,i,n,第21页,显然有,x,i,=,1,i,x,（N,2,）,=,4,5,n,（N,2,）,n,x,（O,2,）,=,1,5,n,（O,2,）,n,第22页,当第,i,种,组分气体单独存在，,且占有总体积时，其含有压力，,称为该组分气体分压。,混合气体体积称为总体积，,用,V,总,表示。,第23页,应相关系式,p,V,=,n,R T,第,i,种,组分气体分压，用,p,i,表示,i i,总,第24页,当第,i,种组分气体单独存在，且,含有总压时，其所占有体积，称为,该组分气体分体积。,混合气体所含有压力，称为总,压，用,p,总,表示。,第25页,第,i,种组分气体分体积，用,V,i,表示。,应相关系式,p,V,=n R T,i i,总,第26页,我们经过试验来研究分压与总,压关系,2 dm,3,2,10,5,Pa,O,2,N,2,+O,2,+,2 dm,3,N,2,2 dm,3,2,10,5,Pa,p,总,第27页,将 N,2,和 O,2,按上图所表示混合。,2 dm,3,2,10,5,Pa,O,2,N,2,+O,2,+,2 dm,3,N,2,2 dm,3,2,10,5,Pa,p,总,测得混合气体,p,总,为 4,10,5,Pa。,第28页,按分压定义,p,（O,2,）=2,10,5,Pa,p,（N,2,）=2,10,5,Pa,2 dm,3,2,10,5,Pa,O,2,N,2,+O,2,+,2 dm,3,N,2,2 dm,3,2,10,5,Pa,p,总,第29页,可见,p,总,=,p,（N,2,）,+,p,（O,2,）,测得混合气体,p,总,为 4,10,5,Pa。,p,（O,2,）=2,10,5,Pa,p,（N,2,）=2,10,5,Pa,第30页,1 dm,3,2 dm,3,4 dm,3,8,10,5,Pa 2,10,5,Pa,p,总,再考查一个试验,N,2,O,2,N,2,+,O,2,+,测得混合气体总压为,3,10,5,Pa,第31页,1 dm,3,2 dm,3,4 dm,3,8,10,5,Pa 2,10,5,Pa,p,总,依据分压定义，由波义耳定律得,N,2,O,2,N,2,+,O,2,+,p,（O,2,）=1,10,5,Pa,p,（N,2,）=2,10,5,Pa,第32页,混合气体总压为,3,10,5,Pa,p,（N,2,）=2,10,5,Pa,p,（O,2,）=1,10,5,Pa,亦有,p,总,=,p,（N,2,）+,p,（O,2,）,第33页,道尔顿（Dalton）,进行了大量,试验，提出了混合气体分压定律,混合气体总压等于各组分,气体分压之和,此即道尔顿分压定律数学表示式,p,总,=,p,i,i,第34页,理想气体混合时，因为分子间无,相互作用，故碰撞器壁产生压力，,与独立存在时是相同。即在混合气,体中，组分气体是各自独立。,这是分压定律实质。,第35页,故有,p,i,=p,总,x,i,一样基于上述原因，各组分,气体分压,p,i,在混合气体总,压,p,总,中所占有百分比，应该与,其摩尔分数,x,i,一致。,第36页,即组分气体分压等于总压与,该组分气体摩尔分数之积。,p,i,=p,总,x,i,第37页,例 1.1,某温度下，将,5,10,5,Pa H,2,2 dm,3,和,4,10,5,Pa N,2,5 dm,3,充,入,10 dm,3,真空容器中。,求各组分气体分压及,混合气体总压。,第38页,H,2,V,1,=2 dm,3,，,p,1,=5,10,5,Pa，,V,2,=10 dm,3,，,p,（H,2,）=,p,2,解,：,依据分压定义求组分气体分压，,=1,10,5,（Pa）,V,2,p,1,V,1,p,（H,2,）=,5,10,5,2,10,=2,10,5,（Pa）,同理,p,（N,2,）=,4,10,5,5,10,第39页,=1,10,5,+2 10,5,=3 10,5,（Pa）,由道尔顿分压定律,p,总,=,p,（H,2,）,+,p,（N,2,）,第40页,例 1.2,常压（,1.0 10,5,Pa）,下,，将 2.0 g H,2,，11.2 g N,2,和,19.2 g O,2,相混合。,求各组分气体分压。,第41页,解,：,混合气体总压和组成已,知，可用总压和组成求分压。,n,（N,2,）,=,0.4（mol）,28,11.2,n,（H,2,）,=,1.0（mol）,2,2.0,n,（O,2,）,=,0.6（mol）,32,19.2,第42页,n =,n,i,=,2.0 mol,i,n,（N,2,）,=,0.4 mol,n,（H,2,）,=,1.0 mol,n,（O,2,）,=,0.6 mol,第43页,x,（H,2,）,=,0.5,n,n,（H,2,）,2.0,1.0,x,（N,2,）,=,0.2,n,n,（N,2,）,2.0,0.4,x,（O,2,）,=,0.3,n,n,（O,2,）,2.0,0.6,第44页,p,（H,2,）,=p,总,x,（H,2,）,=0.5,10,5,（Pa）,=1,10,5,0.5,第45页,=0.2,10,5,（Pa）,=1,10,5,0.2,p,（N,2,）,=p,总,x,（N,2,）,第46页,=0.3,10,5,（Pa）,=1,10,5,0.3,p,（O,2,）,=p,总,x,（O,2,）,第47页,1.2.1 溶液浓度,1.2 稀溶液性质,物质量浓度,溶液中所含,溶质 A 物质量与溶液体积之,比，称为溶质 A 物质量浓度。,第48页,溶质,A,物质量浓度用,符号,c,（A）表示。,物质量浓度经常称为体,积摩尔浓度。,第49页,当物质量以 mol 为单位，体,积以 dm,3,为单位时，体积摩尔浓度,单位为 mol,dm,3,。,体积摩尔,浓度使用方便，唯一,不足就是其数值要随温度改变。,第50页,质量摩尔浓度 溶液中所含,溶质 A,物质量与溶剂质量之,比，称为溶质,A 质量摩尔浓度，,用符号,m,（A）或,b,（A）表示。,第51页,当物质量以 mol 为单位，,质量以 kg 为单位时，质量摩尔,浓度单位为 mol,kg,1,。,第52页,摩尔分数,显然有,x,（质）,+,x,（剂）,=1,x,（质）=,n,（质）,n,（剂）+,n,（质）,x,（剂）=,n,（剂）,n,（剂）+,n,（质）,第53页,对于稀溶液，,n,（质）,n,（剂），,故有,对于稀水溶液，则有,x,（质）,n,（质）,n,（剂）,x,（质）,n,（质）,n,（水）,第54页,对于 1 kg 溶剂水，则有,1 kg,0.018 kg,mol,1,x,（质）,n,（质）,分子和分母同时除以 1 kg,x,（质）,n,（质）,n,（水）,第55页,1 kg,0.018 kg,mol,1,x,（质）,n,（质）,1,x,（质）,n,（质）,1 kg,0.018 kg,mol,1,第56页,分子是 1 kg 溶剂水所对应溶质,物质量，即质量摩尔浓度,m,。,1,x,（质）,n,（质）,1 kg,0.018 kg,mol,1,第57页,1,x,（质）,n,（质）,1 kg,0.018 kg,mol,1,故,x,（质）,m,（质）,55.5 mol,kg,1,这是稀水溶液中，,x,（质）与质,量摩尔浓度,m,（质）之间关系。,第58页,对于其它溶剂，分母不是 55.5，,但仍是一个特定数值。,x,（质）,m,（质）,55.5 mol,kg,1,第59页,1.2.2 饱和蒸气压,1.溶剂饱和蒸气压,在密闭容器中，在纯溶剂单,位表面上，单位时间里，有,N,0,个,溶剂分子蒸发到上方空间中。,第60页,上方空间里溶剂分子个数逐步,增加，密度增加，压力也增加。,第61页,伴随上方空间里溶剂分子个数,增加，分子凝聚回到液态机会,增加。,第62页,凝聚回到液态分子个数,也在增加。,第63页,当密度到达一定数值时，凝聚,回来分子个数也到达,N,0,个。,第64页,这时起，上方空间里溶剂分,子个数不再改变，蒸气密度,也不再改变，保持恒定。,第65页,这个压力称为该温度下溶剂,饱和蒸气压，用,p,0,表示。,此时，蒸气压力也不再改,变。,第66页,2.溶液饱和蒸气压,当溶液中溶有难挥发溶质,时，则有部分液体表面被这种溶,质分子所占据。,第67页,溶剂表面,溶液表面,难挥发溶质分子,溶剂分子,第68页,于是，溶液中，在单位表面,上单位时间内蒸发溶剂分子,数目,N,要小于纯溶剂,N,0,。,当凝聚分子数目到达,N,（,N,N,0,）时，实现平衡，蒸气,密度及压力不会改变。,第69页,这种平衡状态下饱和蒸气,压为,p,，则有,p,373 K,，,溶液饱和蒸气压才到达 1.013,10,5,Pa，,溶液才沸腾。见图中,A,点。,（,）,1.013,10,5,A,373,/Pa,/K,l,1,p,T,l,1,水线,l,2,水,溶液线,l,2,第89页,即,T,1,是溶液沸点，比纯水,沸点 373 K 高。,A,T,1,1.013,10,5,A,373,/Pa,/K,l,1,p,T,l,1,水线,l,2,水,溶液线,l,2,第90页,可见，因为溶液饱和蒸气压,降低，造成溶液沸点升高。,即水溶液沸点高于纯水。,第91页,2.沸点升高计算公式,用,T,b,表示沸点升高值，,T,b,=,T,b,T,0，,b,第92页,T,b,直接收,p,影响，,T,b,p,T,b,=,T,b,T,0，,b,式中,T,0，,纯溶剂沸点，,T,b,溶液沸点。,b,第93页,百分比系数用,k,b,表示，则有,T,b,=,k,b,m,而,p,=k,m,，,故,T,b,m,T,b,p,第94页,T,b,=,k,b,m,最常见溶剂是 H,2,O，,其,k,b,=0.513,k,b,称为沸点升高常数。,不一样溶剂,k,b,值不一样。,第95页,结论是溶液沸点升高值,与其质量摩尔浓度成正比。,k,b,单位？,T,b,=,k,b,m,第96页,k,b,=,T,b,m,T,b,=,k,b,m,k,b,单位为,K,kg,mol,1,K,mol,kg,1,第97页,例 1.3,10,0 g,水中溶有 5.0 g,葡萄糖（C,6,H,12,O,6,），试求所得水,溶液沸点比纯水升高多少？,已知水,k,b,=0.513 K,kg,mol,1,。,第98页,解：由葡萄糖化学式 C,6,H,12,O,6,可得，其摩尔质量为 180 g,mol,1,。,用,m,表示葡萄糖溶液质量摩尔,浓度，则有,5.0 g,葡萄糖溶于 100 g 水中，,第99页,5.0 g,葡萄糖溶于 100 g 水中,m,=,1000 g,k,g,1,100 g,180 g,mol,1,5.0 g,第100页,将质量摩尔浓度,m,代入沸点,升高公式,T,b,=,k,b,m,中，得,T,b,=0.513 K,kg,mol,1,1000 g,k,g,1,100 g,180 g,mol,1,5.0 g,求得 ,T,b,=0.14 K,第101页,计算公式成立条件是：,不挥发非电解质稀溶液。,第102页,（,1）溶质有挥发性溶液,由,后续课程讲授,第103页,（,2）浓溶液,公式推出，曾用到稀溶液,条件，即,n,（质）,n,（剂）,。,所以,浓溶液即使有沸点升高现,象，但定量关系不准确，不能用公,式计算。,第104页,（3）电解质溶液,定量关系不确切，,不能用公式计算。,第105页,溶质不发生解离，是质量,摩尔浓度,m,与溶液表面不挥,发质点数之间存在准确定量,关系主要前提。,第106页,比如,NaCl，解离成为 Na,+,和 Cl,。,m,=1,mol,kg,1,时，质点浓,度似乎是 2,mol,kg,1,。,第107页,而因为 Na,+,和,Cl,之间,相互吸引，又使得发挥作用质,点浓度不足 2,mol,kg,1,。,故对于电解质溶液，定量关,系不确切，不能用公式计算。,第108页,Al,2,SO,4,3,体系就愈加复杂。,（）,不过,0.1,mol,kg,1,Al,2,SO,4,3,总比,0.1,mol,kg,1,NaCl 产生粒子多。,（）,第109页,所以对于,电解质溶液,，仍有,蒸气压降低、沸点升高等性质。,不过只能够定性地讨论和推,理，而普通不用公式进行定量计,算。,第110页,1.3 晶,体结构基本概念,生活中常见金属器材，实,验室中固体试剂，自然界砂,子、岩石等，绝大多数是由晶体,组成。,第111页,组成晶体粒子，包含原,子、离子或分子在晶体内部呈,周期性有规律排列。,第112页,讨论晶体结构，研究晶体内,部粒子规律性排列，势必要接,触晶体对称性。,所以简单认识和了解相关对,称性基础知识是完全必要。,1.3.1 对称性,第113页,下面将有限几何图形中常见,对称性作一简单介绍，尽管这,种对称性与无限晶体对称性,还有很多不一样。,第114页,1.旋转和对称轴,正方形,绕着经过,其对角线交点且垂直,于正方形所在平面,直线旋转,第115页,每旋转 90,图形复原一次。,第116页,绕轴旋转是一个对称操作，,称为旋转。,旋转操作所凭借直线是一,种对称元素，称为对称轴。,第117页,我们说这条直线是正方形,4 重,对称轴，或 4 重轴。,每旋转 图形复原一次，或,旋转 360,图形将复原 4 次。,360,4,第118页,我们说该对称轴是图形,n,重,对称轴，或,n,重轴。,若图形绕对称轴旋转，每旋转,图形复原一次，或旋转 360图形将复原,n,次,360,n,第119页,思索题,正方形 4 重轴有几条？,有没有 2 重轴？,有几个 2 重轴？,每种各有几条？,第120页,2.反应和对称面,正六面体中,经过一组（4条）,相互平行棱,中点平面,第121页,正六面体全部点凭借这个平面,进行平面镜成像操作后，图形复原。,第122页,平面镜成像这种对称操作称,为反应。,反应操作所凭借平面是一,种对称元素，称为对称面。,第123页,思索题,正六面体中有,几个这么对称面？,有几个？,其它种类对,称面还有吗？,第124页,3.反演和对称中心,矩形对角线交点为,O,o,第125页,矩形全部点沿着其与,O,点,连线及其延长线按等距离移到,O,点,另一方后，图形复原。,o,第126页,上述对称操作称为反演，反演操,作所凭借,O,点是一个对称元素，称,为对称中心。,o,第127页,思索题,以下几何图形哪些有对称中心？,平行四边形 正三角形 五角星形,正三棱柱,正八面体,正四面体,第128页,找出正六面体全部对称,元素，并与正八面体相比较。,一个几何图形只能有一个,对称中心吗？,思索题,第129页,晶体是由原子、分子或离子在,空间按一定规律周期性重复排列构,成固体物质。,1.3.,2 晶体和点阵,第130页,我们先研究二维晶体,几个简单周期性重复排列方式,第131页,“重复出现”最小单位为,一 一 两个粒子,第132页,“重复出,现”是,指，若任意一个最小,单位沿着某一方向平,移一定距离出现另一,个最小单位，则沿着,此方向每平移该距离必须出现一个最小,单位。,第133页,晶体中这种重复出现最小单位，称为晶体结构基元。,不一样种类粒子必须全部包含,在结构基元中。,第134页,每个结构基元用一个几何点表示,则得到空间中有序排列一组点,比如用 位置上几何点表示,第135页,也得到空间有序排列一组点,也能够用 位置上几何点表示,第136页,不论选取哪个点作为基元代,表，得到一组点都是相同。,第137页,关键是选取那些点在基元中,位置必须一致。,第138页,将结构基元抽象成一个几何点，所,得到空间一组点，能够很好地表达,晶体排列规律。,将这一组点，称为晶体点阵。,将点阵每一个点称为点阵点。,第139页,左图是晶体,右图是晶体点阵,第140页,在晶体点阵每个点阵点上,按同一个方式安置结构基元，则,得到晶体。,晶体 点阵 +结构基元,第141页,结构基元为,一 一,两个粒子,晶体点阵,第142页,粒子种类相同，且每个粒子均处,于由 3 个粒子组成正三角形中心。,第143页,不过一类粒子处于一个顶角向上,三角形中心,这种粒子相当于右图中红色粒子,第144页,还有一类粒子处于一个顶角向下,三角形中心,这种粒子相当于右图中黑色粒子,第145页,我们称这两种粒子,化学环境不一致。,第146页,结构基元为,晶体点阵,两个粒子,种类相同、但化学环境不一样粒,子必须全部包含在结构基元中。,第147页,两种不一样晶体 可能含有同一点阵,点阵更含有代表性,第148页,结构基元为,一 一 两个粒子,第149页,晶体,点阵,第150页,结构基元为,一 一 两个粒子,第151页,晶体,点阵,第152页,结构基元为,一 一 两个粒子,晶体,点阵,第153页,这是完全不一样两种晶体,它们含有完全相同点阵,第154页,可见用点阵去研究晶体粒子排列,规律和晶体对称性更含有代表性。,第155页,在点阵中能够找到 8 个顶点均,为点阵点平行六面体。,下面讨论围绕怎样认清点阵,中点阵点排列规律展开。,第156页,这种平行六面体称为空间点阵点阵单位,第157页,点阵单位并不是唯一，图中,B,，,C,和,D,均属于这么平行六面体,第158页,A,只在顶点处有点阵点，因而,A,只,含有 1 个点阵点。,第159页,只含有 1 个点阵点平行六面体,点阵单位称为点阵素单位。,第160页,B,含有 个点阵点。,C,含有 个点阵点。,两,两,D,含有 个点阵点。,4,第161页,含有 1 个以上点阵点平行六面,体点阵单位称为点阵复单位。,第162页,晶体,点阵,第163页,晶体,点阵复单位,第164页,晶体,点阵复单位,第165页,将一个素单位上下、左右、前,后无限多地并置起来形成空间格子,或晶格。,素单位不止一个，所以晶格,形式也有各种。,但一个晶体点阵是唯一。,第166页,晶格和点阵都能够很好地,表示晶体空间结构规律：,点阵以点表示这种规律，,而晶格是以直线网格表示,这种规律。,第167页,依据晶体结构特点，即晶,体所含有特征对称元素，晶体,能够分成 7 种不一样晶系。,1.3.,3 晶系和点阵型式,1.七个晶系,第168页,比如将含有 4 条 3 重对称轴,归为一类，称为立方晶系。,这 4 条 3 重轴就是立方晶系,特征对称元素。,第169页,1 立方晶系,4,条 3 重对称轴,晶系名称 特征对称元素,3 四方晶系 1 条 4 重对称轴或,2 个相互垂直对称面,2 六方晶系 1 条 6 重对称轴,第170页,4 三方晶系 1 条 3 重对称轴,晶系名称 特征对称元素,6 单斜晶系,1 条 2 重轴或,1 个对称面,7 三斜晶系 无,5 正交晶系 3 条相互垂直 2 重轴,第171页,整个空间点阵能够看成是由平行,六面体点阵单位并置而成。,空间点阵结构能够由点阵单位,表示出来。,2.14 种空间,点阵型式,第172页,不过同一个空间点阵能够有各种,点阵单位。,晶体学理论证实能够全方面且直观,地表示出整个空间点阵特征最小平,行六面体点阵单位只有 14 种类型。,第173页,体心立方,面心立方,简单立方,这就是 14 种点阵型式,第174页,简单四方,体心四方,第175页,简单,正交,体心,正交,面心,正交,底心,正交,第176页,简单,三斜,简单,单斜,底心,单斜,第177页,简单六方,菱面体,第178页,有时也将这 14,种平行六面体,每一个，称为相对应点阵型式,一个晶格。,实际晶体是形形色色，但就,其点阵型式而言，只有 14 种。,第179页,这就是从空间点阵以及点阵型式,入手研究晶体意义之所在。,这 14 种晶格与 7 种晶系之间,关系，还有些复杂细节，有待后续,结构化学课程深入探讨。,第180页,描述晶格特征要用平行,六面体,3,个棱长,a,，,b,，,c,及,其之间夹角,，,，,。,a,，,b,，,c,；,，,，,称为,晶格常数。,第181页,其中,a,和,b,夹角为,，,a,和,c,夹角为,，,b,和,c,夹角为,。,c,b,a,第182页,各晶系晶格常数特征、独,立晶格常数见下表所表示。,这 6 个晶格常数并非都是独,立。,第183页,2 四方晶系,a,=,b,c,a,，,c,=,=,=,90,3 正交晶系,a,b,c,a,，,b,，,c,=,=,=,90,晶系名称 晶格常数特征 独立晶格常数,1 立方晶系,a,=,b,=,c,a,=,=,=90,第184页,4 六方晶系,a,=,b,c a,，,c,=,=90,=120,5 三方晶系,a,=,b,=,c a,，,=,=,90,晶系名称 晶格常数特征 独立晶格常数,6 单斜晶系,a,b,c a,，,b,，,c,，,=,=90,90,7 三斜晶系,a,b,c a,，,b,，,c,90,，,，,第185页,上面讨论点阵单位是晶体所属,点阵代表。,在点阵单位每个点阵点上以相,同方式安置晶体结构基元，即可,得到实际晶体代表 晶胞。,6.1.,3 晶胞,第186页,晶胞平行六面体,3,个棱长,a,，,b,，,c,及其之间夹角,，,，,称为晶胞常数,。,晶胞常数与前面讲晶格常,数基本一致。,第187页,一个晶格,NaCl 晶胞,安置 NaCl 结构基元,第188页,一,个晶格,CsCl 晶胞,安置 CsCl 结构基元,第189页,一,个晶格,ZnS 晶胞,安置 ZnS 结构基元,第190页,数量巨大点阵单位无隙并置,起来，得到点阵。,而数量巨大晶胞无隙并置起,来，则得到晶体。,第191页,面心立方,NaCl 点阵类型为,第192页,如图是 CsCl 一个 晶胞,第193页,CsCl 点阵类型为简单立方。,简单立方也称为立方素格。,第194页,如图是 ZnS 一个 晶胞,第195页,ZnS 点阵类型为面心立方,第196页,晶胞或晶体空间结构特点要,经过其空间点阵加以讨论。,第197页,判断晶胞类型要观察点阵中点,阵点分布情况。,假如面对一晶体进行判断，则,要找到结构基元，将晶体抽象成点,阵，再选出合理点阵单位，进行,判断。,第198页,确定结构基元，很主要，极难。,不难。,极难。,第199页,第200页,确定结构基元，确定晶胞是实际,工作中极其复杂一步。,第201页,使用单晶衍射仪测定结构，要合成,出大单晶,40,m 左右。,现在能够使用高级射线单晶衍,射仪测定并绘制出结构基元和晶胞。,第202页,1.4 酸碱理论,酸 使石蕊变红，有酸味,碱 使石蕊变蓝，有涩味,最初阶段，人们从一些简单性质,上认识酸碱,当酸碱相混合时，性质消失,第203页,以后人们从组成上认识酸碱,当氧元素发觉后认为酸中一定,含有氧元素；,盐酸等无氧酸发觉，又使人,们认识到酸中一定含有氢元素。,第204页,稀溶液依数性试验结果表,明，在 1 dm,3,0.1 mol,dm,3,蔗,糖溶液中，能独立发挥作用溶,质粒子是 0.1 mol。,1.4.1 阿仑尼乌斯理论,第205页,不过对于电解质溶液，情况则有,所不一样。,以,KCl 溶液为例，在,1 dm,3,浓,度为,0.1 mol,dm,3,溶液中，发挥,作用粒子并不是,0.1 mol,，,也不是,0.2 mol，而是 0.192 mol。,第206页,随 KCl 浓度不一样，这种倍数,关系展现出规律性改变,即发挥作用粒子数是 0.1 mol,1.92 倍。,0.10 0.05 0.01 0.005 0.001,倍数,1.92,1.94 1.97 1.98,1.99,KCl,mol,dm,3,第207页,数据既说明,KCl,在水溶液中发生,解离，又说明这种解离是不完全。,理由是倍数小于 2。,0.10 0.05 0.01 0.005 0.001,倍数,1.92,1.94 1.97 1.98,1.99,KCl,mol,dm,3,第208页,KCl,水溶液导电性，说明解,离产物是离子。解离方式是,以上是 1887 年阿仑尼乌斯提出,电离学说时观点。,KCl K,+,+Cl,第209页,阿仑尼乌斯电离学说，使人们对,酸碱认识发生了一个质飞跃。,电离学说明确地给出了酸碱定义：,酸 解离产生,正离子全部是 H,+,碱 解离产生,负离子全部是 OH,第210页,电离学说深入从平衡角度,找到了比较酸碱强弱标准，即,解离平衡常数。,HAc H,+,+Ac,K,a,=1.8,10,5,HF,H,+,+F,K,a,=6.3,10,4,数据表明 HF 酸性比 HAc,强些。,第211页,阿仑尼乌斯理论在水溶液中,是成功。但其在非水体系中,适用性，却受到了挑战。,第212页,试比较以下反应,NaNH,2,+NH,4,Cl =NaCl +2 NH,3,（4）,NaOH +H,3,O Cl =NaCl +2 H,2,O,（3）,（）,2 H,2,O,OH,+H,3,O,+,（1）,2 NH,3,NH,2,+NH,4,+,（2）,第213页,反应（1）是水为溶剂时，,溶剂本身解离反应。,H,3,O,+,是酸特征离子，,OH,是碱特征离子。,2 H,2,O,OH,+H,3,O,+,（1）,2 NH,3,NH,2,+NH,4,+,（2）,第214页,反应（2）是液氨为溶剂时，,溶剂本身解离反应。,NH,4,+,相当于酸特征离子,NH,2,相当于碱特征离子,2 H,2,O,OH,+H,3,O,+,（1）,2 NH,3,NH,2,+NH,4,+,（2）,第215页,反应（3）是水为溶剂时,中和反应；,NaNH,2,+NH,4,Cl =NaCl +2 NH,3,（4）,NaOH +H,3,O Cl =NaCl +2 H,2,O （3）,（）,反应（4）是液氨为溶剂时,中和反应。,第216页,液氨中进行上述两种反应，与水,溶液中同类反应完全一致。,但阿仑尼乌斯理论无法讨论之，因,为根本找不到符合定义酸和碱。,NaNH,2,+NH,4,Cl =NaCl +2 NH,3,（4）,2 NH,3,NH,2,+NH,4,+,（2）,第217页,在,20,世纪早期，出现了,一些新酸碱理论。,1.4.2 布朗斯特酸碱理论,br,nsted 酸碱理论即酸碱,质子理论。,第218页,1.酸碱定义,在反应中给出质子物质叫做酸,在反应中接收质子物质叫做碱,在酸碱质子理论中，酸和减均可,以是分子、正离子和负离子。,第219页,负离子 HCO,3,SO,4,2,H,2,PO,4,HCO,3,质子酸 质子碱,分子 HCl，H,2,SO,4,NH,3,正离子 ,Al H,2,O,6,3+,Al H,2,O,5,OH,2+,NH,4,+,（）,（）,第220页,酸给出质子后，变成碱,HCl H,+,+Cl,酸 碱,H,2,SO,4,H,+,+HSO,4,酸,碱,第221页,同理，碱接收质子后，变成酸。,处于上述关系中一对酸碱，互,为共轭酸碱。,故有 酸 碱 +,质子,第222页,Cl,是,HCl 共轭碱，,而 HCl 是 Cl,共轭酸。,HCl H,+,+Cl,第223页,H,2,O,作为一个酸时，其共轭,碱是,而,H,2,O,作为 一个碱时，其,共轭酸是,H,3,O,+,OH,第224页,H,2,O 既能够给出质子作为酸，如,H,2,O H,+,+OH,又能够接收质子作为碱，如,H,2,O +H,+,H,3,O,+,第225页,判断一个物质是酸还是碱，一,定要在详细反应中依据质子得失,关系来判断。,这种既能给出质子，又能接收,质子物质叫做两性物质。,第226页,2.酸碱反应,在酸碱质子理论中，酸和碱反应,实质是质子转移。,阿仑尼乌斯理论中许多反应，,能够了解为质子转移酸碱反应。,第227页,比如强酸解离,HCl +H,2,O,H,3,O,+,+Cl,能够了解成质子从酸 HCl 转移,给碱 H,2,O 过程。,第228页,弱酸解离平衡,HAc +H,2,O H,3,O,+,+Ac,能够了解成质子从酸 HAc,转移,给碱 H,2,O 过程。,第229页,酸碱中和反应,H,3,O,+,+OH,H,2,O +H,2,O,能够了解成质子从酸 H,3,O,+,转移,给碱 OH,过程。,第230页,H,2,O +Ac,HAc +OH,弱酸盐水解,能够了解成质子从酸 H,2,O 转移给,碱 Ac,过程。,第231页,阿仑尼乌斯理论中许多不一样类,型反应，在酸碱质子理论中展现,出其共性 质子转移。,第232页,2 NH,3,NH,2,+NH,4,+,以液氨为溶剂上述反应，在酸,碱质子理论中也属于酸碱反应。,NaNH,2,+NH,4,Cl,NaCl +2 NH,3,第233页,阿仑尼乌斯理论在水溶液中是成,功。,酸碱质子理论在非水体系，严格,地讲在非水质子溶剂中是成功。,但对非水非质子体系适用性，,却受到了挑战。,第234页,因为酸碱质子理论不足，在,于对不含有质子物质，,如 Cu,2+,，Ag,+,等不好归类。,第235页,对于无质子转移反应，如极为,常见反应,Ag,+,+Cl,AgCl,也难以讨论。,第236页,1.4.3 路易斯,酸碱理论,Lewis,酸碱理论即酸碱电子理论。,第237页,凡是在反应中提供电子正确物质都,是碱，碱是电子正确给予体。,如,OH,，CN,，NH,3,，F,，Cl,等均属于路,易斯,碱,。,1.,理论关键点,第238页,凡是在反应中接收电子正确物质,都是酸，酸是电子正确接收体。,如,H,+,，BF,3,，Na,+,，Ag,+,，Al,3+,等均属于路易斯,酸,。,第239页,酸和碱进行反应，生成物,称为酸碱配位化合物,。,BF,3,+F,BF,4,酸 碱 酸碱配位化合物,第240页,（）,Cu,2+,+4 NH,3,Cu NH,3,4,2+,酸 碱 酸碱配位化合物,H,+,+OH,H,2,O,酸 碱 酸碱配位化合物,第241页,对于酸碱识别，要在详细,反应中进行。,几乎全部金属离子都是路易,斯,酸，阴离子几乎都是路,易斯,碱，,而酸和碱反应生成物都是酸碱配,位化合物。,第242页,酸能够与酸碱配位化合物反应，,生成另一个酸和另一个酸碱配位化合,物。这类反应称为酸取代反应，如,Cu NH,3,4,2+,+4 H,+,4 NH,4,+,+Cu,2+,酸 酸,（）,酸碱配位,化合物,酸碱配位,化合物,第243页,酸 H,+,取代出酸碱配位化合物,Cu NH,3,4,2+,中酸 Cu,2+,，同时,生成酸碱配位化合物 NH,4,+,（）,Cu NH,3,4,2+,+4 H,+,4 NH,4,+,+Cu,2+,酸 酸,（）,酸碱配位,化合物,酸碱配位,化合物,第244页,酸 H,+,取代了酸碱配位化合,物 Al OH,3,中 Al,3+,。,（）,（,）,Al OH,3,+3 H,+,Al,3+,+3 H,2,O,第245页,碱能够与酸碱配位化合物反应，,生成另一个碱和另一个酸碱配位化合,物。这类反应称为碱取代反应，如,Cu NH,3,4,2+,+2 OH,Cu OH,2,+4 NH,3,（）,（）,第246页,碱 OH,取代了酸碱配位化合,物,Cu NH,3,4,2+,中 NH,3,（）,Cu NH,3,4,2+,+2 OH,Cu OH,2,+4 NH,3,（）,（）,第247页,该类反应能够看成两种酸碱配位,化合物交换成份，称为双取代反应。,NaOH +HCl NaCl +H,2,O,BaCl,2,+Na,2,SO,4,BaSO,4,+2 NaCl,第248页,酸碱电子理论适应性强，大,多数物质都能够包含在酸、碱及其,配位化合物中，大多数化学反应,都能够归为酸、碱及其配位化合物,之间反应。,第249页,酸碱电子理论不足之处于于,酸碱特征不明确。,第250页,2.酸碱软硬分类,路易斯酸是电子对接收体，而,路易斯碱是电子对给予体。,第251页,因为各种酸碱对于电子控,制能力不一样，它们电子云变,形性不一样。,据此能够将路易斯酸碱进行,软硬分类。,第252页,所谓“硬”是指酸或碱对于本身,电子吸引力很强，有能力控制自,身电子云不易被拉动，或者说电,子云不易变形。,第253页,硬酸,是一些半径小，电荷高，电,子云变形性小阳离子，比如,B,3+,，Al,3+,，Si,4+,等 III A,，IV A,族,阳,离子；,I A，II A,族,阳,离子；,第254页,La,3+,，Ce,4+,，Ti,4+,等高电荷小半,径,阳,离子；,还有 Cr,3+,，Mn,2+,，Fe,3+,，Co,3+,等,阳,离子。,第255页,H,2,O，OH,，O,2,，F,，Cl,，,SO,4,2,，NO,3,，,ClO,4,，CO,3,2,，,Ac,，NH,3,，RNH,2,，N,2,H,4,等。,硬碱给电原子电负性大，不易,给出电子，电子云不易变形，比如,第256页,所谓“软”是指酸或碱对于本身,电子吸引力较弱，控制本身电,子云能力较差，电子云易变形。,第257页,软酸,是一些半径大，电荷低，电,子云易变形,阳,离子，比如,Cu,+,，
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
