二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 §1物质的化学组成 课前复习: 绪论中我们从化学的角度认识了物质世界,并多层次地了解这个宇宙和物质的各种 运动规律,激发学习的兴趣。重点介绍系统及其划分、环境、相及其辨识、物质的量及 其符号、单位及有关计算、质量守恒、能量转化和反应进度的概念及其化学计量数正负 值的确定,利用这些基本概念逐步进入五彩缤纷的化学世界 引言 教学目的 就目前我们所知道的化学知识来讲,原子、分子是保持物质化学性衔接两 质的最小微粒,所以,分子和原子是人们认识物质的结构和化学反应的章的内容。 基础。实际上,当前的化学研究已经很深入,比电子、中子、质子更微 小的物质微粒如夸克、介子、胶子、τ粒子等,以及2004年九月份《参 考消息》报道俄罗斯科学家经过十五年的实验准备在实验室证实从虚无 中能够产生细微物质,也充分证实了我国古代勤劳的劳动人民关于对世 界认识的一些学说如阴阳学说、八卦学说的正确性。然而,对于我们非 化学专业的学生来讲,认识到原子、分子这个层次就已经足够了。本章 就原子、分子层次上来认识物质的化学组成 具有复杂化学组成的物质 教学提示 在中学时代,我们已经熟悉了很多组成简单而且原子间成一定整这部分 数比的简单分子,例如CO2,H2SO4等,是符合正常化合价规则的化内容偏重理 合物。但必须指出,这些仅仅是物质中的一部分,有大量的物质分子解,理解物质 的组成和结构比较复杂,不符合正常化合价规则,原子数目也不一定化学组成的 成整数比,如金属间化合物NbSn, Cuscn;碳化物Fe3C,MnC3:氮复杂性,理解 化物Fe2N等。它们在材料中却十分重要,例如碳化物、氮化物在钢材|FeC、a 中能有效地提高钢材的硬度。(GdCO,GdFe)是用于计算机储存元|si:H等非 件的一种非晶态材料;T5oNi是钛镍形状记忆合金:aiH,表示非晶整比化合物 氢化硅,其中a表示非晶态,Si表示硅,“”表示掺入和掺入的量不不符合正常 确定,H表示氢。非晶氢化硅是信息、电子工业中经常用到的半导体化合价物质 材料 的存在和应 上述都是稳定的物质,在常温下多为固体。上述事实说明,物质用
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 1 - §1.1 物质的化学组成 课前复习： 绪论中我们从化学的角度认识了物质世界，并多层次地了解这个宇宙和物质的各种 运动规律，激发学习的兴趣。重点介绍系统及其划分、环境、相及其辨识、物质的量及 其符号、单位及有关计算、质量守恒、能量转化和反应进度的概念及其化学计量数正负 值的确定，利用这些基本概念逐步进入五彩缤纷的化学世界。 引言 教学目的 就目前我们所知道的化学知识来讲，原子、分子是保持物质化学性 质的最小微粒，所以，分子和原子是人们认识物质的结构和化学反应的 基础。实际上，当前的化学研究已经很深入，比电子、中子、质子更微 小的物质微粒如夸克、介子、胶子、τ 粒子等，以及 2004 年九月份《参 考消息》报道俄罗斯科学家经过十五年的实验准备在实验室证实从虚无 中能够产生细微物质，也充分证实了我国古代勤劳的劳动人民关于对世 界认识的一些学说如阴阳学说、八卦学说的正确性。然而，对于我们非 化学专业的学生来讲，认识到原子、分子这个层次就已经足够了。本章 就原子、分子层次上来认识物质的化学组成。 衔 接 两 章的内容。 一、具有复杂化学组成的物质 教学提示 在中学时代，我们已经熟悉了很多组成简单而且原子间成一定整 数比的简单分子，例如 CO2，H2SO4 等，是符合正常化合价规则的化 合物。但必须指出，这些仅仅是物质中的一部分，有大量的物质分子 的组成和结构比较复杂，不符合正常化合价规则，原子数目也不一定 成整数比，如金属间化合物 Nb3Sn，Cu5Zn；碳化物 Fe3C，Mn7C3；氮 化物 Fe2N 等。它们在材料中却十分重要，例如碳化物、氮化物在钢材 中能有效地提高钢材的硬度。（GdCO，GdFe）是用于计算机储存元 件的一种非晶态材料；Ti50Ni 是钛镍形状记忆合金；a-Si:H，表示非晶 氢化硅，其中 a 表示非晶态，Si 表示硅，“:”表示掺入和掺入的量不 确定，H 表示氢。非晶氢化硅是信息、电子工业中经常用到的半导体 材料。 上述都是稳定的物质，在常温下多为固体。上述事实说明，物质 这 部 分 内容偏重 理 解，理解物质 化学组成 的 复杂性，理解 Fe3C 、α－ Si∶H 等非 整比化合物， 不符合正 常 化合价物 质 的存在和 应 用
第二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 的特性取决于它们的组成和结构。钛镍合金的相转变温度是作为形状 记忆合金使用时的重要指标。 原子簇、分子簇是由几个至几百个原子或分子组成的物质,其大 小属纳米量级。它一般由化学成分和结构比较简单的单元重复结合而 成,包括金属簇,如Li,Cun;非金属簇,如Cn,Am:分子簇,如 (NaCI)n等。 单质碳晶体具有三种同素异形体。其中金刚石是天然产物中硬度 最大、熔点最高(350℃)、不导电,是贵重的天然材料;而用作铅 笔芯、润滑材料、电极材料的石墨却与金刚石迎然不同,它具导电性 和滑动性;1985年发现了碳的第三种单质球碳,是一种60个碳原子 构成的分子C60。,C原子位于由12个正五边形和20个正大边形组成 的创个顶点上,形如足球,故俗称“足球烯”。后来还发现了C50, C0,Cs4,C120等。球碳物质的研究尚处开拓阶段,它们有可能用作催 化剂、润滑剂、超导体等的基质材料。美国化学家 Smalley r e,CurR F和英国化学家 Kroto h w因对开拓这个化学新领域的贡献荣获1996 年诺贝尔化学奖。金刚石、石墨、球碳它们在常温为固态。 、高分子化合物 教学提示 结合当前高分子化合物的发展展开讲,拓宽学生知识面。 了解高 工程上应用最多的高分子材料是ABS、PVC、UPVC,在板材、‖聚物的命名 管材方面大有取代金属材料如铸铁、刚等,甚至有些地区的建设部门原 作硬性规定。服装上应用最多的是晴纶、涤纶等。 命名原则: 在单体或组成特征面前加“聚”(poly-)字,如聚乙烯 在单体后面加“树脂”,如酚醛树脂 英文字母缩写,如ABS、PVC、UPVC等 壘以主要用途或最初用途命名,如乙丙橡胶(当初用作橡胶) 壘商业上以商品命名,如晴纶、尼龙等。 ★三、配位化合物 教学提示 配位化合物,简称配合物,也称绉合物它是一大类化合物,是该部分 2
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 2 - 的特性取决于它们的组成和结构。钛镍合金的相转变温度是作为形状 记忆合金使用时的重要指标。 原子簇、分子簇是由几个至几百个原子或分子组成的物质，其大 小属纳米量级。它一般由化学成分和结构比较简单的单元重复结合而 成，包括金属簇，如 Lin，Cun；非金属簇，如 Cn，Arn；分子簇，如 （NaCI）n 等。 单质碳晶体具有三种同素异形体。其中金刚石是天然产物中硬度 最大、熔点最高（3550℃）、不导电，是贵重的天然材料；而用作铅 笔芯、润滑材料、电极材料的石墨却与金刚石迎然不同，它具导电性 和滑动性；1985 年发现了碳的第三种单质球碳，是一种 60 个碳原子 构成的分子 C60。，C 原子位于由 12 个正五边形和 20 个正大边形组成 的创个顶点上，形如足球，故俗称“足球烯”。后来还发现了 C50， C70，C84，C120 等。球碳物质的研究尚处开拓阶段，它们有可能用作催 化剂、润滑剂、超导体等的基质材料。美国化学家 Smalley R E，CurlR F 和英国化学家 Kroto H W 因对开拓这个化学新领域的贡献荣获 1996 年诺贝尔化学奖。金刚石、石墨、球碳它们在常温为固态。 二、高分子化合物 教学提示 结合当前高分子化合物的发展展开讲，拓宽学生知识面。 工程上应用最多的高分子材料是 ABS、PVC、UPVC，在板材、 管材方面大有取代金属材料如铸铁、刚等，甚至有些地区的建设部门 作硬性规定。服装上应用最多的是晴纶、涤纶等。 命名原则： ♣在单体或组成特征面前加“聚”（poly-）字，如聚乙烯； ♣在单体后面加“树脂”，如酚醛树脂； ♣英文字母缩写，如 ABS、PVC、UPVC 等； ♣以主要用途或最初用途命名，如乙丙橡胶（当初用作橡胶）； ♣商业上以商品命名，如晴纶、尼龙等。 了解高 聚物的命 名 原则。 ★ 三、配位化合物 教学提示 配位化合物，简称配合物，也称络合物。它是一大类化合物，是 该部分
第二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 由金属正离子(或中性原子)作为中心,有若干个负离子或中性分子是重点讲解 按一定的空间位置排列在中心离子的周围,形成的一种复杂的新型化内容,学生必 合物。处于配合物中心位置的正离子或中性原子称为配位中心(中心须掌握配位 体或形成体),也称中心离子或中心原子。按一定空间位置排列在中化合物的基 心离子周围的负离子或中性分子称为配位体,简称配体。例如,碳酸本概念,通过 一氯·亚硝基·四氨合铂(IV),化学式P(NHA( NO2)CICO3,其中练习熟悉配 方括号[]内的部分通常称为配合物的内界,由一个4价的铂离子为位化合物的 中心离子及1个C、1个NO2和4个NH3作为配位体所构成。如果这结构和命名。 部分带有正、负电荷,就像普通的离子一样,称之为配离子,带有正 电荷的称配阳离子,如[P(NH3)4(NO2)CP+,[u(NH34P2+等;带有负 电荷的称配阴离子,如[HgI42,[Ag(S2O3)]+等。 中心离子和配位体之间是靠一种新型的化学键结合的,这种键不 同于离子键也不同于经典的共价键,称为配位健。配合物 P(NH3)4(NO2)CI]CO3中配位体C,NO2,NH3与中心离子之间是靠 配位键结合的,具体说是C1原子、NO2中的N原子、NH3中的N原 子中的孤对电子进入Pt4的空轨道形成的化学键。能够与中心离子形 成配位键的原子称为配位原子,配位原子的总数称为配位数,如上述 配合物中的Cl原子、N原子为配位原子,由于配位体中有5个N原 子和1个C1原子,所以配位数为6。配合物内界以外的部分称为外界, 如CO32离子 配位化合物的命名有系统命名和习惯命名。现就系统命名的一般原 则介绍如下 (1)整个配位化合物应先命名阴离子部分,后命名阳离子部分 如果是简单阴离子,命名为“某化某”,如果是复杂阴离子,则命名 为“某酸某 (2)在内界中,先命名配体,再命名配位中心,两者之间用一个 合”字联结起来。 (3)配位体的命名次序是先负离子后中性分子 (4)负离子命名次序是先简单离子,再复杂离子,最后是有机酸 根离子、氢氧根离子(称羟基)、亚硝酸根离子(称亚硝基),中性
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 3 - 由金属正离子（或中性原子）作为中心，有若干个负离子或中性分子 按一定的空间位置排列在中心离子的周围，形成的一种复杂的新型化 合物。处于配合物中心位置的正离子或中性原子称为配位中心（中心 体或形成体），也称中心离子或中心原子。按一定空间位置排列在中 心离子周围的负离子或中性分子称为配位体，简称配体。例如，碳酸 一氯·亚硝基·四氨合铂（IV），化学式[Pt(NH3)4(NO2)Cl]CO3，其中 方括号［ ］内的部分通常称为配合物的内界，由一个 4 价的铂离子为 中心离子及 1 个 Cl -、1 个 NO2 -和 4 个 NH3 作为配位体所构成。如果这 部分带有正、负电荷，就像普通的离子一样，称之为配离子，带有正 电荷的称配阳离子，如[Pt(NH3)4(NO2)Cl]2 +，[Cu(NH3)4] 2+等；带有负 电荷的称配阴离子，如［HgI4J 2-，[Ag(S2O3)2] 3+等。 中心离子和配位体之间是靠一种新型的化学键结合的，这种键不 同于离子键也不同于经典的共价键，称为 配位健 。配合物 [Pt(NH3)4(NO2)Cl]CO3 中配位体 Cl -，NO2 -，NH3 与中心离子之间是靠 配位键结合的，具体说是 Cl 原子、NO2 -中的 N 原子、NH3 中的 N 原 子中的孤对电子进入 Pt4+的空轨道形成的化学键。能够与中心离子形 成配位键的原子称为配位原子，配位原子的总数称为配位数，如上述 配合物中的 Cl 原子、N 原子为配位原子，由于配位体中有 5 个 N 原 子和 1 个 Cl 原子，所以配位数为 6。配合物内界以外的部分称为外界， 如 CO3 2 -离子。 配位化合物的命名有系统命名和习惯命名。现就系统命名的一般原 则介绍如下： （1）整个配位化合物应先命名阴离子部分，后命名阳离子部分； 如果是简单阴离子，命名为“某化某”，如果是复杂阴离子，则命名 为“某酸某”。 （2）在内界中，先命名配体，再命名配位中心，两者之间用一个 “合”字联结起来。 （3）配位体的命名次序是先负离子后中性分子。 （4）负离子命名次序是先简单离子，再复杂离子，最后是有机酸 根离子、氢氧根离子（称羟基）、亚硝酸根离子（称亚硝基），中性 是重点讲 解 内容，学生必 须掌握配 位 化合物的 基 本概念，通过 练习熟悉 配 位化合物 的 结构和命名
第二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 分子的次序是先H2O再NH3,最后是有机酸离子。 (5)在每种配位体前用数字一、二、三等表示配体数目,并以中 心点把不同配体分开;当中心离子有可变价时,在其后加括号,用罗 马数字I,Ⅲ,Ⅲ表明中心离子的价数。 复杂多元有机酸根、多元胺等常常含有两个或两个以上的配位原 子,它们作为配体时称为多齿配体,例如 乙二胺四乙酸根 ( OOCCH2)2NCH2CHN一(CH2COO)2,简称EDTA(用Y4 表示); 乙二胺H2NCH2CH2NH2(用en表示)。 多齿配体与中心离子形成配合物时,往往形成环状结构的螫合离子, 这样的配合物又叫螯合物 顺便提及,配位化合物的配位中心也可以是中性原子。许多过渡 元素的原子,如前面提到的Fe,Co,Ni可以与CO形成羰合物 四、生物大分子 教学提示 结合当前生物大分子的发展展开讲,拓宽学生知识面。 了解性 内容 知识要点:配位化合物的结构、命名原则,理解配位化合物的概念。 作业:P19练习题之5题 课后总结:不符合正常化合价物质的存在和应用;高分子化合物的基本概念和命名 原则;足球烯家族;配位化合物组成中的基本概念和命名原则,常见配位化合物的化学 式;各类生物大分子的化学组成
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 4 - 分子的次序是先 H2O 再 NH3，最后是有机酸离子。 （5）在每种配位体前用数字一、二、三等表示配体数目，并以中 心点把不同配体分开；当中心离子有可变价时，在其后加括号，用罗 马数字Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ表明中心离子的价数。 复杂多元有机酸根、多元胺等常常含有两个或两个以上的配位原 子，它们作为配体时称为多齿配体，例如： 乙二胺四乙酸根 （-OOCCH2）2NCH2CHN—（CH2COO-）2，简称 EDTA（用 Y4- 表示）； 乙二胺 H2NCH2CH2NH2（用 en 表示）。 多齿配体与中心离子形成配合物时，往往形成环状结构的螫合离子， 这样的配合物又叫螯合物。 顺便提及，配位化合物的配位中心也可以是中性原子。许多过渡 元素的原子，如前面提到的 Fe，Co，Ni 可以与 CO 形成羰合物。 四、生物大分子 教学提示 结合当前生物大分子的发展展开讲，拓宽学生知识面。 了解性 内容 知识要点：配位化合物的结构、命名原则，理解配位化合物的概念。 作业：P19 练习题之 5 题 课后总结：不符合正常化合价物质的存在和应用；高分子化合物的基本概念和命名 原则；足球烯家族；配位化合物组成中的基本概念和命名原则，常见配位化合物的化学 式；各类生物大分子的化学组成
二炮兵工程学院503教研室《大学化学》教案 §12固体 课前复习: 非化学计量化合物的存在和应用;高分子化合物的基本概念和命名原则:足球烯家 族;配位化合物组成中的基本概念和命名原则,常见配位化合物的化学式:各类生物大 分子的化学组成。 无论是纯物质还是混合物,在地球或与地球相似的星体上的物质都有固态。液态和 气态之分。把聚集态中的固态物质称为固体。固体是分子和原子的一种有固定体积和几 何形状的聚集体。固体分晶体和非晶体。 ★一、晶体 教学提示 晶体的外表具有较规则的几何外形。这是晶体内部的物质微粒的‖重点在于 离子、原子或分子有规则的排列结果。若把这些微粒看成几何学上的介绍晶体的概 结点,这些结点按一定的规则排列所组成的几何图形叫作晶格或点阵。‖念、类型,比 能够完全代表晶格特征的最小单元叫作最胞。凡是晶体由一颗晶粒组‖较不同类型晶 成,或者说能用一个空间点阵图形贯穿整个晶体,就是单晶休。单晶‖体化合物的性 体各个方向上的性质不同,例如自然界存在的金刚石、人工制备的单‖质,并简单说 晶硅、锗等。晶胞的位向互不一致的晶体称多晶体,它各个方向上的明理由。进而 性质却相同。一般的材料多属于多晶体。按晶格结点上微粒的种类组了解晶体概 成及其粒子间相互作用力的不同,晶体可分为离子晶体、原子晶体、‖况,联系实际 分子晶体、金属晶体和过渡型晶体及混合型晶体几种类型。 理解各类晶体 1.离子晶体 名称、晶格节 离子晶体的晶格结点上交替排列着正、负离子靠离子键结合。一点上粒子及其 般具有较高的熔点和较大的硬度,较脆。在熔融态或在水溶液中具有‖作用力熔点、 优良的导电性,但在固体状态时离子限制在晶格的一定位置上振动,‖硬度、延展性 所以几乎不导电。各种离子晶体由于离子电荷、离子半径和离子电子导电性,了解 层结构等的不同,在性质上会有很大差异。离子间的作用力随离子电一些常见的晶 荷的增加而增大,随离子半径的增大而减小。其熔点、硬度也有这个体实例及应 规律。其中电荷数起着主要作用,在电荷数相同的情况下,参考半径用 大小。例如KF,Na,CaO 5
第二炮兵工程学院 503 教研室《大学化学》教案 - 5 - §1.2 固体 课前复习： 非化学计量化合物的存在和应用；高分子化合物的基本概念和命名原则；足球烯家 族；配位化合物组成中的基本概念和命名原则，常见配位化合物的化学式；各类生物大 分子的化学组成。 无论是纯物质还是混合物，在地球或与地球相似的星体上的物质都有固态。液态和 气态之分。把聚集态中的固态物质称为固体。固体是分子和原子的一种有固定体积和几 何形状的聚集体。固体分晶体和非晶体。 ★ 一、晶体 教学提示 晶体的外表具有较规则的几何外形。这是晶体内部的物质微粒的 离子、原子或分子有规则的排列结果。若把这些微粒看成几何学上的 结点，这些结点按一定的规则排列所组成的几何图形叫作晶格或点阵。 能够完全代表晶格特征的最小单元叫作晶胞。凡是晶体由一颗晶粒组 成，或者说能用一个空间点阵图形贯穿整个晶体，就是单晶休。单晶 体各个方向上的性质不同，例如自然界存在的金刚石、人工制备的单 晶硅、锗等。晶胞的位向互不一致的晶体称多晶体，它各个方向上的 性质却相同。一般的材料多属于多晶体。按晶格结点上微粒的种类组 成及其粒子间相互作用力的不同，晶体可分为离子晶体、原子晶体、 分子晶体、金属晶体和过渡型晶体及混合型晶体几种类型。 1.离子晶体 离子晶体的晶格结点上交替排列着正、负离子,靠离子键结合。一 般具有较高的熔点和较大的硬度，较脆。在熔融态或在水溶液中具有 优良的导电性，但在固体状态时离子限制在晶格的一定位置上振动， 所以几乎不导电。各种离子晶体由于离子电荷、离子半径和离子电子 层结构等的不同，在性质上会有很大差异。离子间的作用力随离子电 荷的增加而增大，随离子半径的增大而减小。其熔点、硬度也有这个 规律。其中电荷数起着主要作用，在电荷数相同的情况下，参考半径 大小。例如 KF，NaF，CaO： 重点在于 介绍晶体的概 念、类型，比 较不同类型晶 体化合物的性 质，并简单说 明理由。进而 了解晶体概 况，联系实际 理解各类晶体 名称、晶格节 点上粒子及其 作用力、熔点、 硬度、延展性、 导电性，了解 一些常见的晶 体实例及应 用