无机化学教案

《无机化学》教案1．教科书：卫生部规划教材，高等医药院校教材（供药学类专业用）许锦善主编《无机化学》第三版，人民为生出版社，北京，2000年5月2.教学安排讲课：54学时，实验：52学时考试课：期中考试占15%;实验课占15%;期末考试占70%3.授课内容（1）普通化学原理部分：重点围绕酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡、配位平衡讲授四大平衡及其变化规律。（2）结构理论部分：重点讲授原子和分子结构有关理论与应用。（3）元素化学部分：选修自学。4．教学参考书（1）北京师范大学无机化学教研室等编写.无机化学（上，下），高等教育出版社，北京,1994（2）曹锡章宋天佑王杏乔,武汉大学无机化学教研室等.《无机化学》（上，下）第三版，高等教育出版社1994.10，（3）朱裕贞，顾达，黑恩成编写.现代基础无机化学（上下），化学工业出版社，北京，1998（4）刘新泳，刘丽娟，柳翠英编著.无机化学，中国科学技术出版社，北京.2001（5）徐春祥，韩玉洁.无机化学习题解析，哈尔滨出版社2000（6）章琦主编无机化学（第二版）中国医药科技出版社，北京1992第一章绪论(1学时)基本要求1．了解无机化学在自然科学和化学学科发展中的地位和作用。2．了解无机化学的发展史和重要分支学科及新的边缘学科。3．掌握无机化学的研究基本内容。4．了解化学与药学的关系。重点与难点本章重点讲授无机化学在自然科学和化学学科发展中的地位和作用，以及化学的发展史和近代无机化学发展的重要分支学科以及新的边缘学科。重点讲授无机化学的研究基本内容及与药学学科的关系。本章难点内容：有关无机化学的现代研究方法。基本概念无机化学；四大平衡；元素化学；稀土元素化学；配位化学；生物无机化学；金属有机化学；金属酶化学授课要点一．无机化学的发展和研究内容1.无机化学的发展基础化学包括四大化学：无机化学，有机化学，分析化学，物理化学。无机化学是化学学科发展最早的一个分支，可以说化学发展史就是无机化学发展史。现代无机化学运用量子力学理论和光学、电学、磁学等测试技术建立了现代化学键理论，确定了原子、分子的微观结构，使物质的微观结构与其宏观性质联系起来。使无机化学正从描述性的科学到推理性科学过渡，从定性向定量过渡，从宏观到微观深入，逐渐形成一个比较完整的、理论化的、定量化的、微观化的现代化的无机化学新体系。2.无机化学研究内容与方法（1）研究内容A.元素及其化合物的制备。B.元素及其化合物的组成、结构的测定.C.化学理论的阐明.（2）研究方法依靠现代物理技术如光谱，核磁共振、X-衍射，电子能谱，对新化合物的键型、立体化学、对称性等进行表征；对化学反应性质、热力学、动力学参数进行测定。对测得的数据进行理论分析，促使理论的建立核发展。3.无机化学的重要分支学科和边缘学科（1）分支学科普通元素化学配位化学无机合成稀土元素化学同位素化学核化学（2）边缘学科生物无机化学金属酶化学金属螯合药物元素医学二．化学与药学1．药学研究的内容（1）药物分离、合成与构效关系研究（2）制剂2．化学与药学的关系药学学科是生命学科的一个部分。化学是药学研究的重要工具。（1）用化学的理论指导合成有特定功能的药物，探明构效关系。（2）用化学的方法从天然界植物动物中提取生物活性成分。（3）用化学分析法和仪器分析法测定药物和生物活性成分的结构、组成和含量。（4）用物理化学的方法研究药物代谢、转化、生物利用度、稳定性以及研究药物的药理作用。三．化学工作的基本方法——实验方法和理论方法1．实验方法模拟实验；特殊条件实验；加速实验结构和组成测定等2．理论方法实验结果的数学处理；实验结果的理论分析；客观反应体系的理论模拟；真实体系的理想化研究；微观结构的模型建立。（刘新泳）第二章溶液（4学时）基本要求1.掌握产生非电解质稀溶液依数性的原因和相应的计算。2.了解电解质溶液活度，离子强度等产生的原因和有关概念。本章重点、难点溶液根据溶质在溶液中存在的电性状态可以分为电解质溶液和非电解质溶液。对难挥发性非电解质的稀溶液，其某些性质（如：蒸气压下降，沸点升高，凝固点下降和渗透压等）具有特殊性——只取决于溶液中所含溶质离子的数目（或浓度）而与溶质本身的性质无关。稀溶液的这些性质称为“依数性”（colligativeproperties）。本章将重点介绍非电解质稀溶液依数性的产生原因和相应的计算以及渗透压在医学上的意义。电解质溶液中因离子氛的存在，离子相互牵制，使离子真正发挥作用的浓度比完全电离应达到的离子浓度要低，其表观电离度＜100%，因此对电解质溶液中可起作用的离子浓度（又称为有效浓度）用活度（activity）表示。基本概念蒸气压；蒸气压下降；拉乌尔（Raoult）定律；摩尔分数；质量摩尔浓度；沸点升高；凝固点；凝固点下降；半透膜；渗透现象；渗透压；离子氛；活度和活度系数；离子强度。讲授要点一非电解质稀溶液的依数性难挥发性非电解质的稀溶液的其某些性质，如：蒸气压下降，沸点升高，凝固点下降和渗透压等具有特殊性——只取决于溶液中所含溶质离子的数目（或浓度）而与溶质本身的性质无关。稀溶液的这些性质称为“依数性”（colligativeproperties）。当溶质是电解质，或是非电解质但溶液浓度很大时，溶液的依数性规律就会发生很大的变化，因此本章只讨论难挥发非电解质稀溶液的依数性规律。（一）蒸气压下降——拉乌尔（Raoult）定律1.蒸气压的概念：在一个密闭容器中，一定温度下，单位时间内由液面蒸发出的分子数目和由气相回到液体内的分子数目相等时，气液两相处于平衡状态，此时蒸气的压强称为该液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压（vaporpressure）。蒸气压的大小仅与液体的本质和温度有关系，与液体的数量以及液面上方空间的体积无关。2.溶液的蒸气压下降：在相同温度下，将难挥发的非电解质溶于溶剂形成溶液后，因为溶剂的部分表面被溶质占据，在单位时间内逸出液面的溶剂分子数就相应的减少，结果达到平衡时，溶液的蒸气压必然低于纯溶剂的蒸气压。这种现象即称为溶液（相对于溶剂）的蒸气压下降（vaporpressurelowering）。3.拉乌尔（Raoult）定律：十九世纪八十年代，法国物理学家拉乌尔（Raoult）提出：在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。即P=P0.xA设xB为溶质的摩尔分数，∵xA+xB=1∴P=P0(1–xB)P0-P=P0xBΔP=P0xB上式表明，在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值ΔP和溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。这一结论称为拉乌尔定律。4.拉乌尔（Raoult）定律的应用形式：设nA为溶剂的物质的量，nB为溶质的物质的量，MA为溶剂的摩尔质量，则有xB=nB/(nA+nB)，当溶液很稀时，nA＞＞nB，因此xB≈nB/nA，如取1000克溶剂，则有xB=nB/(nA+nB)≈nB/nA=(m×MA)/1000对稀溶液ΔP=P0xB=P0.(m×MA)/1000=K.m（2-1）式中K为比例常数，等于P0.MA/1000。上式表示：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，比例常数取决于纯溶剂的蒸气压和摩尔质量。（二）沸点升高1.沸点升高的概念：液体的蒸气压随温度升高而增加，当蒸气压等于外界压力时，液体就处于沸腾状态，此时的温度称为液体的沸点（T0b）。例如，在标准压力下水的沸点为373K。因溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压，所以在T0b时，溶液的蒸气压小于外压而不会沸腾。当温度继续升高到Tb时，溶液的蒸气压等于外压，溶液才会沸腾，此时溶液的沸点要高于纯溶剂的沸点。这一现象称为溶液的沸点升高（boilingpointelevation）。溶液越浓，其蒸气压下降越多，则沸点升高越多。2.沸点升高的计算：溶液的沸点升高与溶液的蒸气压下降成正比，即ΔTb=Tb-T0b=K′ΔP式中为比例常数。将计算蒸气压下降应用公式代入上式，得ΔTb=K′KΔP=Kb.m（2-2）Kb为溶剂的摩尔沸点升高常数，它是一个特性常数，只与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热等有关，其值可由理论计算，也可由实验测定。上式说明：难挥发非电解质稀溶液的沸点升高只与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。（三）凝固点下降1.凝固点下降的概念：凝固点（freezingpoint）是物质的固相与其液相平衡共存的温度，此时，纯溶剂液相的蒸气压与固相的蒸气压相等。一定温度下，由于溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压，所以在此温度时固液两相的蒸气压并不相等，溶液不凝固，即溶液的凝固点Tf低于纯溶剂的凝固点Tf0。溶剂凝固点与溶液凝固点之差ΔTf（Tf0-Tf）称为溶液的凝固点下降（freezingpointlowering）。2.凝固点下降的计算：实验证明，难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低和溶液的质量摩尔浓度成正比，与溶质的本性无关，即ΔTf=Kf.m（2-3）比例常数Kf.叫做溶剂的摩尔凝固点降低常数，与溶剂的凝固点、摩尔质量以及熔化热有关，因此只取决于溶剂的本性。应用凝固点下降方法可以精确地测定许多化合物的摩尔质量。（四）渗透压1.渗透现象和渗透压：溶剂分子通过半透膜从纯溶剂或从稀溶液相较浓溶液的净迁移叫渗透现象（osmosis）。对于一定温度和浓度的溶液，为阻止纯溶剂向溶液渗透所需的压力叫做渗透压（osmoticpressure）。2.产生渗透现象的必要条件：①存在半透膜；②半透膜两侧单位体积内溶剂分子数目不同。3.渗透压的计算：1886年荷兰物理学家范特荷甫（Van＇tHoff）指出：“理想稀溶液的渗透压与溶液的浓度和温度的关系同理想气体状态方程式一致”，即ΠV=nRT或Π=cRT（2-4）式中，Π是液体的渗透压（kPa），T是热力学温度（K），V是溶液的体积（L），c是溶质的物质的量浓度（mol.L-1），R是气体常数，用8.31kPa.L.mol-1.K-1表示。上式说明：在一定条件下，难挥发非电解质稀溶液的渗透压与溶液中溶质的浓度成正比，而与溶质的本性无关。4.渗透压在医学上的意义等渗溶液，高渗溶液与低渗溶液（略）二、电解质在水溶液中的存在状态（一）离子氛电解质溶液中因离子氛的存在，离子相互牵制，其表观电离度＜100%。使离子真正发挥作用的浓度比完全电离应达到的离子浓度要低，因此对电解质溶液中可起作用的离子浓度（又称为有效浓度）用活度（activity）表示。电解质溶于水中完全电离，每个离子都被异号电荷离子的离子所包围，中心离子周围存在的异性离子群叫做离子氛（ionicatmosphere）。（二）活度和活度系数：电解质溶液中由于离子氛的牵制作用，使离子真正发挥作用的浓度比电解质完全电离时应达到的离子浓度要低一些。我们把电解质溶液中，实际上起作用的离子浓度称为有效浓度，又称为活度（activity）。即αi=ｒiαi式中，下标i表示溶液中的第i种离子。ｒi称为该种离子的活度系数（），它反映了电解质溶液中离子相互牵制作用的大小，溶液越浓，离子的电荷越高，离子间的牵制作用越大，ｒi越小，活度和浓度的差距越大，反之依然。（三）离子强度：离子强度（ionicstrength）的定义为：Im=1/2Σmizi2式中，Im为离子强度（mol.kg-1），mi和zi2分别为溶液中第种离子的质量摩尔浓度和电荷。离子强度是溶液中存在的离子所产生的电场强度的量度，它仅与溶液中各离子的浓度和电荷数有关，而与离子的本性无关。离子的浓度越大，价数越高，则溶液的离子强度越大，离子之间的相互牵制作用越强，活度系数就越小。（柳翠英）第三章化学反应速率(4学时)基本要求1．掌握反应速度表示方法。2．了解化学反应速度理论的基本内容及活化能与化学反应速度的关系。3．了解浓度、温度、催化剂等对化学反应速度的影响，并能用活化能及活化分子的概念加以解释．本章重点与难点本章重点掌握化学反应动力学（chemicalkinetics）问题，即反应化学反应进行得快慢-化学反应的速率问题。重点掌握各种因素，如浓度、温度、催