大學無機化學知識點總結_第1頁
大學無機化學知識點總結_第2頁
大學無機化學知識點總結_第3頁
大學無機化學知識點總結_第4頁
大學無機化學知識點總結_第5頁
已閱讀5頁,還剩26頁未讀, 繼續免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、精選優質文檔-傾情為你奉上無機化學,有機化學,物理化學,分析化學無機化學元素化學、無機合成化學、無機高分子化學、無機固體化學、配位化學(即絡合物化學)、同位素化學、生物無機化學、金屬有機化學、金屬酶化學等。有機化學普通有機化學、有機合成化學、金屬和非金屬有機化學、物理有機化學、生物有機化學、有機分析化學。物理化學結構化學、熱化學、化學熱力學、化學動力學、電化學、溶液理論、界面化學、膠體化學、量子化學、催化作用及其理論等。分析化學化學分析、儀器和新技術分析。包括性能測定、監控、各種光譜和光化學分析、各種電化學分析方法、質譜分析法、各種電鏡、成像和形貌分析方法,在線分析、活性分析、實時分析等,各種

2、物理化學性能和生理活性的檢測方法,萃取、離子交換、色譜、質譜等分離方法,分離分析聯用、合成分離分析三聯用等。 無機化學第一章:氣體第一節:理想氣態方程1、氣體具有兩個基本特性:擴散性和可壓縮性。主要表現在:氣體沒有固定的體積和形狀。不同的氣體能以任意比例相互均勻的混合。氣體是最容易被壓縮的一種聚集狀態。2、理想氣體方程: 為氣體摩爾常數,數值為=8.3143、只有在高溫低壓條件下氣體才能近似看成理想氣體。 第二節:氣體混合物1、對于理想氣體來說,某組分氣體的分壓力等于相同溫度下該組分氣體單獨占有與混合氣體相同體積時所產生的壓力。2、Dlton分壓定律:混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體的分

3、壓之和。3、(0=273.15K STP下壓強為101.325KPa = 760mmHg = 76cmHg)第二章:熱化學第一節:熱力學術語和基本概念1、 系統與環境之間可能會有物質和能量的傳遞。按傳遞情況不同,將系統分為:封閉系統:系統與環境之間只有能量傳遞沒有物質傳遞。系統質量守恒。敞開系統:系統與環境之間既有能量傳遞以熱或功的形式進行又有物質傳遞。隔離系統:系統與環境之間既沒有能量傳遞也沒有物質傳遞。2、 狀態是系統中所有宏觀性質的綜合表現。描述系統狀態的物理量稱為狀態函數。狀態函數的變化量只與始終態有關,與系統狀態的變化途徑無關。3、 系統中物理性質和化學性質完全相同而與其他部分有明確

4、界面分隔開來的任何均勻部分叫做相。相可以由純物質或均勻混合物組成,可以是氣、液、固等不同的聚集狀態。4、 化學計量數對于反應物為負,對于生成物為正。5、反應進度=,單位:mol第二節:熱力學第一定律0、 系統與環境之間由于溫度差而引起的能量傳遞稱為熱。熱能自動的由高溫物體傳向低溫物體。系統的熱能變化量用Q表示。若環境向系統傳遞能量,系統吸熱,則Q>0;若系統向環境放熱,則Q<0。1、 系統與環境之間除熱以外其他的能量傳遞形式,稱為功,用W表示。環境對系統做功,W>O;系統對環境做功,W<0。2、 體積功:由于系統體積變化而與環境交換的功稱為體積功。非體積功:體積功以外的

5、所有其他形式的功稱為非體積功。3、 熱力學能:在不考慮系統整體動能和勢能的情況下,系統內所有微觀粒子的全部能量之和稱為熱力學能,又叫內能。4、 氣體的標準狀態純理想氣體的標準狀態是指其處于標準壓力下的狀態,混合氣體中某組分氣體的標準狀態是該組分氣體的分壓為且單獨存在時的狀態。液體(固體)的標準狀態純液體(或固體)的標準狀態時指溫度為T,壓力為時的狀態。液體溶液中溶劑或溶質的標準狀態溶液中溶劑可近似看成純物質的標準態。在溶液中,溶質的標準態是指壓力,質量摩爾濃度,標準質量摩爾濃度,并表現出無限稀釋溶液特性時溶質的(假想)狀態。標準質量摩爾濃度近似等于 標準物質的量濃度。即5、 物質B的標準摩爾生

6、成焓(B,相態,T)是指在溫度T下,由參考狀態單質生成物質B()反應的標準摩爾焓變。6、 參考狀態一般指每種物質在所討論的溫度T和標準壓力時最穩定的狀態。個別情況下參考狀態單質并不是最穩定的,磷的參考狀態是白磷(s,白),但白磷不及紅磷和黑磷穩定。O2(g)、H2(g)、Br2(l)、I2(s)、Hg(l)和P4(白磷)是T=298.15K,下相應元素的最穩定單質,即其標準摩爾生成焓為零。7、 在任何溫度下,參考狀態單質的標準摩爾生成焓均為零。8、 物質B的標準摩爾燃燒焓(B,相態,T)是指在溫度T下,物質B()完全氧化成相同溫度下指定產物時的反應的標準摩爾焓變。第四節:Hess定律1、 He

7、ss定律:化學反應不管是一步或分幾步完成,其總反應所放出或吸收的熱總是相等的。其實質是化學反應的焓變只與始態和終態有關,而與途徑無關。2、 焓變基本特點:某反應的(正)與其逆反應的(逆)數值相等,符號相反。即(正)=-(逆)。始態和終態確定之后,一步反應的等于多步反應的焓變之和。3、 多個化學反應計量式相加(或相減),所得化學反應計量式的(T)等于原各計量式的(T)之和(或之差)。第五節:反應熱的求算1、 在定溫定壓過程中,反應的標準摩爾焓變等于產物的標準摩爾生成焓之和減去反應物的標準摩爾生成焓之和。=(總生成物)-(總反應物)如果有參考狀態單質,則其標準摩爾生成焓為零2、 在定溫定壓過程中,

8、反應的標準摩爾焓變等于反應物的標準摩爾燃燒焓之和減去產物的標準摩爾燃燒焓之和 。=(總反應物)-(總生成物)參考狀態單質只適用于標準摩爾生成焓,其標準摩爾燃燒焓不為零第三章:化學動力學基礎第一節:反應速率第二節:濃度對反應速率的影響速率方程1、 對化學反應來說,反應速率與反應物濃度的定量關系為:,該方程稱為化學反應速率定律或化學反應速率方程,式中稱為反應速率系數,表示化學反應速率相對大??;,分別為反應物A和B的濃度,單位為;,分別稱為A,B的反應級數;稱為總反應級數。反應級數可以是零、正整數、分數,也可以是負數。零級反應得反應物濃度不影響反應速率。(反應級數不同會導致單位的不同。對于零級反應,

9、的單位為,一級反應的單位為,二級反應的單位為,三級反應的單位為)2、 由實驗測定反應速率方程的最簡單方法初始速率法。在一定條件下,反應開始時的瞬時速率為初始速率,由于反應剛剛開始,逆反應和其他副反應的干擾小,能較真實的反映出反應物濃度對反應速率的影響具體操作是將反應物按不同組成配置成一系列混合物。對某一系列不同組成的混合物來說,先只改變一種反應物A的濃度。保持其他反應物濃度不變。在某一溫度下反應開始進行時,記錄在一定時間間隔內A的濃度變化,作出圖,確定t=0是的瞬時速率。也可以控制反應條件,是反應時間間隔足夠短,這時可以把平均速率作為瞬時速率。3、對于一級反應,其濃度與時間關系的通式為:第三節

10、:溫度對反應速率的影響Arrhenius方程1、 速率系數與溫度關系方程:,=-, ,實驗活化能,單位為。為指前參量又稱頻率因子。與具有相同的量綱。與是兩個經驗參量,溫度變化不大時視為與溫度無關。2、 對Arrhenius方程的進一步分析:在室溫下,每增加4,將使值降低80%。在室溫相同或相近的情況下,活化能大的反應,其速率系數則小,反應速率較小;小的反應較大,反應速率較大。對同一反應來說,溫度升高反應速率系數增大,一般每升高10,值將增大210倍。對同一反應來說,升高一定溫度,在高溫區,值增大倍數??;在低溫區值增大倍數大。因此,對一些在較低溫度下進行的反應,升高溫度更有利于反應速率的提高。對

11、于不同的反應,升高相同溫度,大的反應值增大倍數大;小的反應值增大倍數小。即升高溫度對進行的慢的反應將起到更明顯的加速作用。第四節:反應速率理論與反應機理簡介1、=(正)-(負)2、由普通分子轉化為活化分子所需要的能量叫做活化能第五節:催化劑與催化作用1、 催化劑是指存在少量就能顯著加速反應而本身最后并無損耗的物質。催化劑加快反應速率的作用被稱為催化作用。2、 催化劑的特征:催化劑只對熱力學可能發生的反應起催化作用,熱力學上不可能發生的反應,催化劑對它不起作用。催化劑只改變反應途徑(又稱反應機理),不能改變反應的始態和終態,它同時加快了正逆反應速率,縮短了達到平衡所用的時間,并不能改變平衡狀態。

12、催化劑有選擇性,不同的反應常采用不同的催化劑,即每個反應有它特有的催化劑。同種反應如果能生成多種不同的產物時,選用不同的催化劑會有利于不同種產物的生成。每種催化劑只有在特定條件下才能體現出它的活性,否則將失去活性或發生催化劑中毒。第四章:化學平衡 熵和Gibbs函數第一節:標準平衡常數1、平衡的組成與達成平衡的途徑無關,在條件一定時,平衡的組成不隨時間而變化。平衡狀態是可逆反應所能達到的最大限度。平衡組成取決于開始時的系統組成。2、對可逆反應來說,其標準平衡常數3、兩個或多個化學計量式相加(或相減)后得到的化學計量式的標準平衡常數等于原各個化學計量式的化學平衡常數的積(或商),這稱為多重平衡原

13、理。第二節:標準平衡常數的應用1、反應進度也常用平衡轉化率來表示。反應物A的平衡轉化率表達式為2、J表示反應商。若J<則反應正向進行;若J=,則反應處于平衡狀態;若J>,則反應逆向進行。第三節:化學平衡的移動1、濃度對化學平衡的影響:濃度雖然可以使化學平衡發生移動,但并不能改變化學平衡常數的數值,因為在一定溫度下,值一定。當反應物濃度增加或產物濃度減少時,平衡正向移動;當反應物濃度減少或產物濃度增加時,平衡逆向移動。2、壓力對化學平衡的影響:綜合考慮各反應物和產物分壓是否改變及反應前后氣體分子數是否改變。3、溫度對化學平衡都影響:溫度變化引起標準平衡常數的改變,從而使化學平衡移動。

14、溫度對標準平衡常數的影響用vant Hoff方程描述。 第四節:自發變化和熵1、自發變化的基本特征:在沒有外界作用或干擾的情況下,系統自身發生的變化稱為自發變化。有的自發變化開始時需要引發,一旦開始,自發變化將一直進行達到平衡,或者說自發變化的最大限度是系統的平衡狀態。自發變化不受時間約束,與反應速率無關。自發變化必然有一定的方向性,其逆過程是非自發變化。兩者都不能違反能量守恒定律 。非自發變化和自發變化都是可能進行的。但是只有自發變化能自動發生,而非自發變化必須借助一定方式的外部作用才能發生。沒有外部作用非自發變化將不能繼續進行。2、在反應過程中,系統有趨向于最低能量狀態的傾向,常稱其為能量

15、最低原理。相變化也具有這種傾向。3、 系統有趨向于最大混亂度的傾向,系統混亂度的增加有利于反應的自發進行。4、 純物質完整有序晶體在0K時熵值為零;.5、 熵與物質聚集狀態有關。同一種物質氣態熵值最大,液態次之,固態熵值最小。有相似分子結構且相對分子質量又相近的物質,其值相近。分子結構相近而相對分子質量不同的物質,其標準摩爾熵值隨分子質量增大而增大。物質的相對分子質量相近時,分子構型越復雜,其標準摩爾熵值越大。6、反應的標準摩爾熵變等于各生成物的標準摩爾熵值之和減去各反應物的標準摩爾熵值之和7、在任何自發過程中,系統和環境的熵變化總和是增加的。即: 自發變化 非自發變化 平衡狀態8、第五節:G

16、ibbs函數1、 Gibbs函數被定義為:,被稱為Gibbs自由能。2、 在不做體積功和定溫定壓條件下,在任何自發變化中系統的Gibbs函數是減少的,由得當<0,>0時反應能正向進行。當>0,<0時反應在高溫下能正向進行。當<0,<0時反應在低溫下能正常進行。當>0,<0時反應不能正向進行。3、 當時的在吸熱熵增反應中是反應能正向進行的最低溫度;在放熱熵減反應中是反應能正向進行的最高溫度。因此這個溫度就是反應是否能夠正向進行的轉變溫度。4、 物質B的標準摩爾生成Gibbs函數(B,相態,T)是指在溫度T下由參考狀態單質生成物質B(且時)的標準摩爾

17、Gibbs函數變。5、 <-40時反應多半能正向進行;>40時反應大多逆向進行;-40<<40時要用來判斷反應方向。6、 Vant Hoff方程: 第五章:酸堿平衡第一節:酸堿質子理論1、酸堿質子理論:凡是能釋放出質子的任何含氫原子的分子或離子都是酸;任何能與質子結合的分子或離子都是堿。簡言之酸是質子給予體,堿是質子接受體。2、質子理論強調酸和堿之間的相互依賴關系。酸給出質子后生成相應的堿,而堿結合質子后生成相應的酸。酸與堿之間的這種依賴關系稱為共軛關系,相應的一對酸和堿稱為共軛酸堿對。酸給出質子后生成的堿為這種酸的共軛堿,堿得到質子后所生成的酸稱為這種堿的共軛酸。3、

18、 酸堿解離反應是質子轉移的反應。在水溶液中酸堿的電離時質子轉移反應。鹽類水解反應實際上也是離子酸堿的質子轉移反應。4、 既能給出質子又能接受質子的物質稱為兩性物質。5、 酸堿的強度首先取決于其本身的性質,其次與溶劑的性質等有關。酸和堿的強度是指酸給出質子和堿接受質子能力的強弱。給出質子能力強的酸是強酸,接受質子能力強的堿是強堿;反之,就是弱酸和弱堿。6、 溶劑的堿性越強溶質表現出來的酸性就越強,溶劑的酸性越強溶質表現出來的堿性就越強。第二節:水的電離平衡和溶液的PH1、 對反應,被稱為水的離子積常數。25時,。第三節:弱酸、弱堿解離平衡1、酸的水溶液中存在質子轉移反應:,其標準平衡常數簡寫為,

19、稱為弱酸HA的解離常數,弱酸解離常數的數值表明了酸的相對強弱。解離常數越大酸性越強,給出質子能力越強。值受溫度影響但變化不大。2、在一元弱堿的水溶液中存在反應:,,稱為一元弱堿B的解離常數。3、解離度的定義為解離的分子數與總分子數的比值,即,解離度越大越大,PH越小。解離度與解離常數關系為。對堿同樣適用。第四節:緩沖溶液1、 同離子效應:在弱酸或弱堿的溶液中,加入與這種酸或堿含相同離子的易溶強電解質,使酸或堿的解離度降低。2、 緩沖溶液:具有能夠保持PH相對穩定性能的溶液(也就是不因加入少量強酸或強堿而顯著改變PH的溶液。緩沖溶液通常由弱酸和他的共軛堿組成。緩沖溶液PH計算公式:,第五節:酸堿

20、指示劑1、 當溶液中即時,溶液呈現出的顏色;當即時,溶液呈現的顏色;當即時,溶液呈現兩者的混合顏色。2、 指示劑的變色范圍是,但是由于人的視覺對不同顏色的敏感度的差異實際變色范圍常常小于兩個pH單位。第六節:酸堿電子理論1、 酸是任意可以接受電子對的分子或離子;酸是電子對的接受體,必須具有可以接受電子對的空軌道。堿則是可以給出電子對的分子或離子;堿是電子的給予體,必須具有未共享的孤對電子。酸堿之間以共價鍵相結合,并不發生電子對轉移。第七節:配位化合物2、 在配合物中Lewis酸被稱為形成體(或中心離子),Lewis堿被稱為配體。配合物的定義是形成體與一定數目的配體以配位鍵按一定的空間構型結合形

21、成離子或分子。這些離子或分子被稱為配位個體。形成體通常是金屬離子或原子,也有少數是非金屬元素(B,P,H)。通常作為配體的是非金屬的陰離子或分子。4、 在配體中,與形成體成鍵的原子叫做配位原子;配位原子具有孤對電子。常見的配位原子有F,Cl,Br,I,S,N,C等。配體中只有一個配位原子的稱為單齒配體,有兩個或兩個以上配位原子的稱為多齒配體。在配位個體中,與形成體成鍵的配位原子個數叫作配位數。常見多齒配體有:5、 配合物的化學式:配合物的化學式中首先應先列出配位個體中形成體的元素符號,在列出陰離子和中性分子配體,將整個配離子或分子的化學式括在方括號中。6、 配合物的命名:命名時,不同配體之間用

22、·隔開。在最后一個配體名稱后綴以“合”字。含配陰離子的配合物的命名遵照無機鹽命名原則。例如為硫酸四氨合銅為氯化六氨合鉑。含配陰離子的配合物,內外層間綴以“酸”字。例如為六氰合鐵酸鉀配體的次序: 含有多種無機配體時,通常先列出陰離子名稱,后列出中性粒子名稱。例如為三氯·氨合鉑酸鉀 配體同是中性分子或同是陰離子時,按配位原子元素符號的英文字母順序排列,例如氯化五氨·水合鈷。 若配位原子相同,將含原子數較少的配體排在前面,較多原子數的配體排在后面;若配位原子相同且配體中含有的與子數目也相同,則按結構中與配位原子相連的非配位原子元素符號的英文字母順序排列。例如為氨基

23、83;硝基·二氨合鉑 配體中既有無機配體又有有機配體,則無機配體排在前面有機配體排在后面。例如為三氯·乙烯合鉑酸鉀。7、 簡單配合物:配合物分子或離子只有一個中心離子,每個配體只有一個配位原子與中心離子成鍵。螯合物:在螯合物分子或離子中,其配體為多齒配體,配體與中心離子成鍵,形成環狀結構。多核配合物:多核配合物分子或離子含有兩個或兩個以上的中心離子,中心離子間常以配體相連。羰合物:某些d區元素以CO為配體形成的配合物稱為羰合物。烯烴配合物:某些d區元素以不飽和烴為配體形成的配合物稱為烯烴配合物。第八節:配位反應與配位平衡1、,是配合物的解離常數,又稱為配合物的解離常數或不穩

24、定常數。越大,配合物越不穩定。2、,是配合物生成常數,又稱為穩定常數或累積穩定常數。3、一般來說配合物的逐級穩定常數隨著配位數的增加而減少。4、以N,O,F等電負性大(吸引電子能力強),半徑小,難被氧化(不易失去電子),不易變形(難被極化)的原子為配位原子的堿成為硬堿。反之則為軟堿,介于二者之間的為交界堿。5、硬酸多是電荷數較多,半徑較小,外層電子被原子核束縛得較緊而不易變形(極化率較小)的陽離子。反之則為軟酸,介于兩者之間的為交界酸。6、常見的酸和堿分類如下:硬酸軟酸交界酸酸金屬原子硬堿軟堿交界堿堿7、軟硬酸堿原則:軟親軟,硬親硬 第六章:沉淀溶解平衡第一節:溶解度和溶度積1、溶解度:在一定

25、溫度下,達到溶解平衡時,一定量溶劑中含有的溶質質量。2、常見無機化合物溶解性: 常見無機酸是可溶的,硅酸是難溶的; 氨、族氫氧化物,是可溶的; 是微溶的;其余元素的氫氧化物都是難溶的。 幾乎所有的硝酸鹽都是可溶的;是微溶的。 大多數醋酸鹽是可溶的;是難溶的。 大多數氯化物是可溶的;是微溶的;是難溶的。 大多數溴化物,碘化物是可溶的;是微溶的;是難溶的。 大多數硫酸鹽是可溶的;是微溶的;,是難溶的。 大多數硫化物是難溶的,第一主族,第二主族金屬硫化物和 是可溶的。 多數碳酸鹽,磷酸鹽,亞硫酸鹽是難溶的;第一主族(Li除外)和銨離子的這些鹽是可溶的。 多數氟化物是難溶的;第一主族(Li除外)金屬氟

26、化物,是可溶的;是微溶的。 幾乎所有的氯酸鹽,高氯酸鹽都是可溶的;是微溶的; 幾乎所有的鈉鹽,鉀鹽均是可溶的;是難溶的。2、 對于一般沉淀反應來說:,溶度積的通式是3、 難溶電解質的溶度積常數的數值在稀釋溶液中不受其他離子存在的影響,只取決于溫度。溫度升高,多數難溶化合物的溶度積增大。第二節:沉淀的生成和溶解1、 同離子效應:在難溶電解質的飽和溶液中,加入含有相同離子的強電解質時,難溶電解質的溶解度將降低。同離子效應使難溶電解質的溶解度降低。2、 鹽效應使難溶電解質溶解度增大。一般來說,若難溶電解質的溶度積很小時,鹽效應的影響很小,可忽略不計;若難溶電解質的溶度積較大,溶液中各種離子的總濃度也

27、較大時,就應考慮鹽效應的影響。3、 金屬硫化物的溶解平衡: , 稱為在酸中的溶度積常數。4、 某些難容硫化物的溶度積常數: 第七章:氧化還原反應 電化學基礎第一節:氧化還原反應基本概念1、 有電子得失或轉移的反應稱為氧化還原反應。2、 表示元素氧化態的數值稱為氧化數又稱氧化值。在單質中元素氧化值為零。在單原子離子中,元素氧化值等于離子所帶電荷數。在大多數化合物中,氫的氧化值為+1,只有在金屬氫化物中,氫的氧化值為-1。通常在化合物中氧的氧化值為-2,但是在等過氧化物中養的氧化值為-1,在氧的氟化物中,如中氧的氧化值為+2,+1。在所有氟化物中氟的氧化值為-1。堿金屬和堿土金屬在化合物中氧化值分

28、別為+1和+2。在中性分子中,各元素氧化值代數和為零。在多原子離子中,各元素氧化數代數和等于離子所帶電荷數。第二節:電化學電池1、 電池圖示:將發生氧化反應的負極寫在左邊,發生還原反應的正極寫在右邊;并按順序用化學式從左到右依次排列各個相的物質組成和狀態;用單垂線“”表示相與相間的界面,用雙折線“”表示鹽橋。2、 Faraday定律:在電化學電池中,兩極所產生或消耗的物質的物質的量與通過電池的電荷量成正比。當給定的電荷量通過電池時,電極上所產生或消耗的物質的物質的量正比于物質的摩爾質量被對應于半反應每摩爾物質每摩爾物質所轉移的電子數除的商。對于半反應,根據Faraday定律,第一:電極上沉淀出

29、或消耗掉的正比于通過電池的電荷量Q。Q越大越大。第二:當通過電池的電荷量Q一定時,正比于,為物質的摩爾質量。3、 Faraday常量表示一摩爾電子所帶的電荷量,F被稱為Faraday常量4、 當原電池放電時,兩極間的電勢差將比該電池的最大電壓要小。這是因為驅動電流通過電池需要消耗能量或者稱其為要做功,產生電流時,電池電壓的降低正反映了電池內所消耗的這種能量;而且電流越大,電壓降低越多。因此,只有電池中沒有電流通過時,電池才具有最大電壓又稱其為開路電壓。當通過原電池的電流趨近于零時,兩電極間的最大電勢差被稱為原電池的電動勢,用表示。5、 當電池中各物質均處于標準狀態時,測定的電動勢被稱為標準電動

30、勢,用表示。6、 可逆電池必須具備以下條件。第一:電極必須是可逆的,即當相反方向的電流通過電極是,電極反應必然逆向進行;電流停止,反應也停止。第二:要求通過電極的電流無限小,電極反應在接近于電化學平衡的條件下進行。7、 電池反應的標準摩爾Gibbs函數變。第三節:電極電勢1、 原電池的電動勢是構成原電池的兩個電極間的最大電勢差,即正極電勢減去負極電勢等于電池的電動勢:。2、 電極電勢的絕對值無法確定,常選取標準氫電極(簡寫為SHE)作為比較的基準,稱其為參比電極。參比電極中最常用的是甘汞電極。3、 各電對的標準電極電勢是以標準氫電極為參比電極并與各標準電極組成原電池時測得的電動勢。使待測半電池

31、中各物質均處于標準狀態下,將其與標準氫電極相連組成原電池,以電壓表測定該電池的電動勢并確定其正極和負極,進而可推算出待測半電池的標準電極電勢。4、 電極電勢高的電對為正極,電極電勢低的電對為負極。兩電極的標準電極電勢之差等于原電池的標準電極電勢。即.5、 ,。6、 如果電對的氧化型生成難溶化合物(配合物),則電極電勢變??;若還原型生成難溶化合物(配合物),則電極電勢變大;當還原型和氧化型同時生成難溶化合物(配合物),若()(氧化型)<()(還原型),則電極電勢變小,反之則變大。第四節:電極電勢的應用1、 某電對的越大,其氧化型的得電子能力(氧化性)越強,還原型失電子能力(還原性)越弱;反

32、之電對的越小,其氧化型的得電子能力(氧化性)越弱,還原型失電子能力(還原性)越強。2、 ,3、 元素電勢圖:當某種元素形成三種或三種以上氧化值的氧化物時,這些物種可以組成多種不同的電對,各電對的標準電極電勢可用圖的形式表示出來,這種圖叫做元素電勢圖。畫元素電勢圖,可以按元素氧化值由高到低的順序,把各氧化物的化學式從左到右寫出來,各不同氧化物之間用直線連接起來,在直線上表明不同氧化值物種所組成的電對的標準電極電勢。4、 歧化反應發生的一般規則:,若<則B能發生歧化反應 第二篇:物質結構基礎第八章:原子結構第一節:原子結構的Bohr理論1、電子的電量為,電子的質量為。2、 每種元素的原子輻射

33、都具有一定頻率成分構成的特征光譜,它們是一條條離散的譜線,被稱為線狀光譜,即原子光譜。3、氫原子光譜的頻率公式:4、Bohr原子結構理論;定態假設 原子的核外電子在軌道上運行時,只能夠穩定的存在于具有分立的,固定能量的狀態中,這些狀態稱為定態(能級),即處于定態的原子的能量是量子化的。此時原子并不輻射能量,是穩定的。躍遷規則 原子的能量變化(包括發射和吸收電磁輻射)只能在兩定態之間以躍遷的方式進行。在正常情況下,原子中的電子盡可能處于離核最低的軌道上。這時原子的能量最低,即原子處于基態。當原子受到輻射,加熱或通電時,獲得能量后的電子可以躍遷到離核較遠的軌道上去即原子被激發到高能量的軌道上,這時

34、原子處于激發態。處于激發態的電子不穩定,可以躍遷到離核較近的軌道上,同時釋放出光子。光的頻率取決于離核較遠的軌道的能量()與離核較近的軌道的能量()之差:第二節:微觀粒子運動基本特征1、實物粒子波長滿足,其中為實物粒子質量,為實物粒子運動速度,為動量。2、不確定原理:對運動中的微觀粒子來說,并不能同時準確確定它的位置和動量。其關系式為:,式中為微觀粒子位置(或坐標)的不確定度,為微觀粒子動量的不確定度,該式表明微觀粒子位置不確定度與動量不確定度的成績大約等于Plank常量的數量級。就是說,微觀粒子位置不確定度越小,則相應它的動量不確定度就越大。3、微觀粒子的波動性是大量微觀粒子(或者是一個粒子

35、千萬次運動)所表現出來的性質,可以說物質的運動是具有統計意義的概率波;在空間某個區域波強度(即衍射強度)大的地方,粒子出現的機會多,波強度小的地方粒子出現的機會少。從數學角度看,這里說的機會是概率,也就是說,在空間區域內任一點波的強度與粒子出現的概率成正比。第三節:氫原子結構的量子力學描述1、方程:式中是坐標的函數,是系統總能量,是勢能,是微觀粒子質量,是Planck常量。2、主量子數 在原子的電子中最重要的量子化性質是能量。原子軌道的能量主要取決于主量子數,對于氫原子和類氫原子,電子的能量值取決于。的取值為1,2,3,4,5等正整數。越大電子離核的平均距離越遠,能量越高。因此,可將值所表示的

36、電子運動狀態對應于K,L,M,N,O電子層角量子數 原子軌道的角動量有角量子數決定。在多原子電子中原子軌道的能量不僅取決于主量子數,還受角量子數的影響。受限制,只能取0到(-1)的整數,按照光譜學的規定,對應的符號為s,p,d,f,g。一定,取不同值代表同一電子層中不同狀態的亞層。角量子數還表明了原子軌道的分布角度形狀不同。=0,為s軌道,其角度分布為球形對稱;=1,為p軌道,其角度分布為啞鈴型;=2為d軌道,其角度分布為花瓣形。對多電子原子來說,相同,越大,其能量越大。磁量子數 決定角動量在磁場方向的分量。其取值受角量子數的限制,從-,0,+,共有(2+1)個取值。磁量子數決定原子軌道在核外

37、空間的取向。=0,只有0一個取值,表示s軌道在核外空間只有一種分布方向,即以核為球心的球形。=1,有+1,-1,0三個取值,表示p亞層在空間有三個分別沿x軸,y軸,z軸的取向軌道,即軌道。=2,有0,-1,+1,-2,+2五個取值,表示d亞層有五個取向的軌道,分別是軌道。自旋量子數 電子除軌道運動外,還有自旋運動。電子自旋運動的自旋角動量有自旋量子數決定。處于同一軌道上的電子自旋狀態只能有兩種,分別用自旋磁量子數和 來確定。正是由于電子具有自旋角動量,使氫原子光譜在沒有外磁場時會發生微小的分裂,得到了靠的很近的譜線。3、一個原子軌道可以用,一組三個量子數來確定,但是原子層中每個電子的運動狀態必

38、須用,四個量子數來確定。四個量子數確定之后,電子在核外空間的運動狀態就確定了。4、概率密度是空間某單位體積內電子出現的概率。電子在核外空間某區域內出現的概率等于概率密度與該區域體體積的乘積。5、電子云是概率密度的形象化描述。黑點密的地方電子出現的概率大;黑點稀疏的地方電子出現的概率小。6、電子云有等密度圖和界面圖兩種圖示。在電子云等密度圖中,每一個球面上的數字表示概率密度的相對大小。在電子云界面圖中,界面實際上是一個等密度面,電子在此界面內出現的概率高于90%,在此界面外出現的概率低于10%,通常認為在界面外發現電子的概率可忽略不計。 7、氫原子各種狀態的徑向分布函數圖中鋒數等于主量子數與角量

39、子數之差,即. 7、 原子軌道角度分布圖與電子云角度分布圖。 第四節:多電子原子結構1、 由Pauling近似能級圖發現:角量子數相同的能級的能量高低由主量子數決定,主量子數越大能量越高;主量子數相同,能級能量隨角量子數的增大而增大,這種現象稱為能級分裂;當主量子數與角量子數均不同時,有時出現能級交錯現象。 2、 Cotton原子軌道能級圖(見課本P240)概括了理論和實驗的結果,定性的表明了原子序數改變時,原子軌道能量的相對變化。由此圖可以看出不同于Pauling近似能級圖的點:反映出主量子數相同的氫原子軌道的兼并性。也就是對原子序數為1的氫原子來說,其主量子數相同的各軌道全處于同一能級點上

40、。反映出原子軌道的能量隨原子序數的增大而降低。反映出隨著原子序數的增大,原子軌道能級下降幅度不同,因此曲線產生了交錯現象。3、屏蔽效應:一個電子對另一個電子產生電荷屏蔽,使核電荷度該電子的吸引力減弱,即由核外電子云抵消了一些核電荷的作用。是核電荷減少數,稱為屏蔽常數,相當于被抵消的正電荷數。4、鉆穿效應:在多電子原子中每個電子既被其他電子所屏蔽,也對其余電子起屏蔽作用,在原子核附近出現概率較大的電子,可更多的避免其余電子的屏蔽,受到核的較強的吸引而更靠近核,這種進入原子內部空間的作用叫做鉆穿效應。就其實質而言,電子運動具有波動性,電子可在原子區域的任何位置出現,也就是說,最外層電子有時也會出現

41、在離核很近處,只是概率較小而已。5、主量子數相同時,角量子數越小的電子,鉆穿效應越明顯,能級也越低。6、基態原子核外電子排布規則: 能量最低原理:電子在原子軌道中的排布,要盡可能使整個原子系統能量最低。 Pauli不相容原理:同一原子軌道最多容納兩個自選方式相反的電子,或者說同一原子中不可能存在一組四個量子數完全相同的電子。 Hund規則:在相同或相同的軌道上分布的電子,將盡可能分占值不同的軌道且自旋平行。S層最多容納2個電子,p層最多容納6個電子,d層最多容納10個電子,f層最多容納14個電子,g層最多容納18個電子 全滿半滿最穩定。8、 原子核外電子排布:1s,2s,2p,3s,3p,4s

42、,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p出現d軌道時,電子按照 的順序在原子軌道上排布,若d軌道和f軌道均已出現,電子按照的順序在院子軌道上排布。第五節:元素周期表1、 能級與周期的關系:周期特點能級組對應的能級原子軌道數元素種類數一特短周期11s12二短周期22s2p48三短周期33s3p48四長周期44s3d4p918五長周期55s4d5p918六特長周期6634f5d6p1632七不完全周期77s5f6d7p16應有322、 元素的族:同族元素價電子數目相同。主族元素的價電子全部排布于最外層的軌道,盡管同族元素電子層數從上到下逐漸增加,但價電子排布完

43、全相同。主族序數等于價電子總數。除氦元素外稀有氣體元素最外層電子排布均為,呈現穩定結構,稱為零族元素,也稱為第八主族。前五個副族價電子數目對應族序數,而第一第二副族是根據軌道上是有1個或2個電子來劃分的,第8,9,10列元素被稱為第八族,價電子排布一般為3、 元素的分區: S區元素:包括第一,第二主族,最后一個電子填充在s軌道上,價電子排布為(第一主族)或(第二主族),屬于活潑金屬。P區元素:包括第三主族到第七主族及零族,最后一個電子填充在p軌道上,價電子排布為 (第三主族),(第四主族),(第五主族),(第六主族),(第七主族),(零族) d區元素:包括第三副族到第七副族,最后一個電子填充在

44、軌道上吧,價電子排布為(鈧,釔),(第四副族),(第五副族,鈮為),(第六副族,鎢為),(第七副族),鐵為,鈷為,鎳為,釕為,銠為,鈀為,鋨為,銥為,鉑為(第八族所有元素的價電子數等于列序數,可以為8,9,10)。一般而言,它們的區別主要在次外層的d軌道上,由于d軌道未充滿電子(鈀除外),他們可以不同程度的參與化學鍵的形成。 ds區元素:包括第一,第二副族。它們院子次外層為充滿電子的d軌道,最外層s層上有12個電子。電子層結構為(第一副族),(第二副族)。ds區元素族數對應s軌道上電子數。 f區元素:包括鑭系元素和婀系元素,最后一個電子填充在f軌道上,價電子排布為 第六節:元素性質的周期性1、

45、 原子半徑:原子半徑可以分為金屬半徑,共價半徑和Van der Waals半徑。金屬單質晶體中,兩個最近鄰金屬原子核的一半,稱為金屬原子的金屬半徑。同種元素的兩個原子以共價單鍵結合時,其核間距的一半稱為該原子的共價單鍵半徑。在分子晶體中,分子間以Van der Waals力結合,兩個原子核間距離的一半就是Van der Waals半徑。除金屬為金屬半徑(配位數為12),稀有氣體為 Van der Waals半徑,其余皆為共價半徑。2、 原子半徑變化規律: 同一周期,隨著原子序數的增加原子半徑逐漸減小,但長周期中部(d區)各元素的原子半徑隨電荷增加減小減慢。第一,第二副族元素(ds區)原子半徑略

46、有增大,此后又逐漸減小。 同一周期中原子半徑的大小受兩個因素制約:一是隨著核電荷數增加,原子核對核外層電子的吸引力增強,使原子半徑逐漸減??;二是隨著核外電子數的增加,電子間斥力增強,使原子半徑變大。因為增加的電子不足以完全屏蔽所增加的核電荷,所以從左到右,有效核電荷數逐漸增大,原子半徑減小。 在長周期中從左到右電子逐一填入亞層,對核的屏蔽作用較大,有效核電荷數增加較少,核對外層電子的吸引力增加不多,因此原子半徑減少緩慢。而到了長周期后半部,即第一,第二副族元素,由于電子構型,屏蔽效應顯著,所以原子半徑又略有增大。 鑭系,錒系元素中,從左到右,原子半徑也是逐漸減小,只是減小幅度更小。這是由于新增

47、加的電子填入亞層上,f電子對外層電子屏蔽效應更大,外層電子感受到的有效核電荷數增加更小,因此原子半徑減小緩慢。鑭系元素從鑭到镥原子半徑減小更緩慢的事實稱為鑭系收縮。鑭系收縮的結果使鑭系以后的該周期元素原子半徑與上一周期對應元素的原子半徑非常接近。導致和;和,和等在性質上極為相似,分離困難。同一主族中,從上到下,外層電子構型相同,電子層增加因素占主導地位,所以原子半徑逐漸增大 。副族元素原子半徑,從第四周期過渡到第五周期是增大的,但第五周期和第六周期同一族中過渡元素的原子半徑比較接近。3、 電離能:基態氣體原子失去一個電子成為帶一個正電荷的氣態離子所需要的能量稱為第一電離能,用表示。由+1價氣態

48、正離子失去電子成為+2價氣態正離子所需要的能量叫做第二電離能,用表示。以此類推還有第三電離能,第四電離能等等。隨著原子逐步失去電子所形成離子正電荷數越來越多,失去電子變得越來越困難。因此同一元素原子各級電離能逐漸增大。 4、 電離能大小反映原子失去電子的難易。電離能越小,原子失去電子越容易,金屬性越強;反之,電離能越大,原子失去電子越難,金屬性越強。電離能的大小主要取決于有效核電荷,原子半徑和原子電子層結構。 同一周期中,從堿金屬到鹵素,原子有效電荷數逐個增加,原子半徑逐個減小,原最外層上電子數逐個增多,電離能逐個增大。第一主族最小,稀有氣體最大,處于峰頂。長周期中部元素,即過渡元素,由于電子

49、加到次外層,有效核電荷增加不多,原子半徑減小緩慢,電離能僅略有增加。N,P,As和Be,Mg等的電離能較大,均比它們后面元素的電力能大是因為它們的原子結構分別是半滿和全滿狀態,比較穩定,失去電子相對較難,因此電離能也就越大。同一族從上到下,最外層電子數相同,有效核電荷增加不多,原子半徑增大成為主要因素,致使核對外層電子引力依次減弱,電子逐漸易于失去,電離能依次減小。5、 電子親和能:元素氣態原子在基態時獲得一個電子成為-1價氣態負離子所放出的能量稱為電子親和能。用A表示 6、 電子親和能的大小反映了原子的到電子的難易。非金屬原子的第一電子親和能總是負值,而金屬的電子親和能一般為較小負值或正值。

50、稀有氣體的弟子親和能均為正值。電子親和能的大小也取決于有效核電荷,原子半徑和原子電子層結構。7、 同一周期,從左到右,原子的有效電荷增大,原子半徑逐漸減小,同時由于最外層電子數增加,趨向于結合電子形成8電子穩定結構。元素的電子親和能負值在增大。鹵素的電子親和能呈現最大負值。堿土金屬由于半徑大又具有電子層結構難以結合電子,電子親和能為正值;稀有氣體元素具有8電子穩定結構,更難以結合電子,因此電子親和能為最大正值。同一主族,從上到下規律不如周期變化那么明顯,大部分呈現電子親和能負值變小的趨勢,部分呈相反趨勢。比較特殊的是N原子的電子親和能為正值,是P區元素除稀有氣體的唯一正值,只是由于具有半滿的p

51、亞層穩定電子層結構,加之原子半徑小,電子間排斥力大得電子困難。另外,值得注意的是,電子親和能的最大負值不是出現在F原子,而是Cl原子。這可能由于F原子半徑小,進入的電子會受到原有電子較強的排斥,用于克服電子排斥所消耗的能量相對更多。8、 電負性:元素原子在化合物中吸引電子的能力。電負性不是一個孤立原子的性質,而是在周圍原子的影響下分子中原子的性質。Puling把氫的電負性指定為2.2,在此基礎上,從相關分子鍵能數據出發,與氫的電負性對比,得到其他元素電負性數值。因此,各元素電負性數值是相對數值。Puling電負性標度稱為。其他電負性標度見課本P256. 9、 在Puling電負性標度中金屬元素

52、電負性一般在2.0以下,非金屬元素一般在2.0以上。同一周期從左到右,電負性依次增大,元素金屬性增強,非金屬性減弱;同一主族,從上到下,電負性依次變小,元素金屬性減弱,非金屬性增強。過渡元素電負性遞變不明顯,它們都是金屬,但金屬性都不及第一,第二主族元素。第九章:分子結構第一節:Lewis理論1、 分子或晶體中相鄰原子(或離子)之間的強烈吸引作用稱為化學鍵。2、 電負性相同或差值較小的非金屬元素形成的化學鍵稱為共價鍵,兩個原子之間必須共用電子對,即電子配對才能形成化學鍵,這是Lewis理論的核心,簡稱為電子配對理論。3、 在分子中,每個原子均應具有穩定的稀有氣體原子的8電子外層電子構型(He除

53、外),習慣上稱為“八隅體規則”。并不是所有分子中的原子都符合“八隅體規則”。4、 通常用短線表示共用電子對并將成鍵的元素符號連接起來,并在元素符號周圍用小黑點表示未成鍵價電子,這種描述分子結構的式子稱為Lewis結構式。如果原子間共用兩對電子或三對電子,可分別用兩條短線“”或三條短線“”表示。5、 Lewis結構式并不代表分子形狀,而僅僅代表成鍵方式和鍵的數目。第二節:價鍵理論1、 共價鍵的本質是由于原子軌道重疊,原子核間電子的概率密度增大,吸引原子核而成鍵。2、 價鍵理論基本要點:原子中自旋方式相反的未成對電子相互接近時,可相互配對形成穩定的化學鍵。一個原子有幾個未成對電子,便可與幾個自旋相

54、反的未成對電子配對成鍵。形成共價鍵時,成鍵電子的原子軌道必須在對稱性一致的前提下發生重疊,原子軌道重疊程度越大,兩核間電子的概率密度就越大,形成的共價鍵就越穩定。3、 共價鍵的特點:共價鍵具有飽和性 在以共價鍵結合的分子中,每個原子成鍵的總數或與其以共價鍵相連的原子數目是一定的,這就是共價鍵的飽和性。共價鍵具有方向性 除s軌道外,p,d,f軌道在空間都有一定的伸展方向,成鍵時只有沿著一定的方向取向,才能滿足最大重疊原則,這就是共價鍵的方向性。4、 共價鍵的鍵型:鍵和鍵 原子軌道沿核間連線方向進行同號重疊而形成的共價鍵稱為鍵;兩原子軌道垂直核間連線并相互平行而進行同號重疊所形成的共價鍵稱為鍵剩余

55、幾個p軌道形成幾個pp鍵,剩余幾個p電子形成幾個dp鍵。雙鍵中一個共價鍵是鍵,另外一個共價鍵是鍵;叁鍵中一個共價鍵是鍵,另外兩個都是鍵,它們相互之間成90°;至于單鍵,成鍵時通常軌道都是沿核間連線方向達到最大重疊的,所以都是鍵。配位鍵 共用的一對電子由一個原子單獨提供的共價鍵叫做配位鍵。配位鍵用箭頭“”而不用短線表示,以示區別。箭頭方向是從提供電子對的原子指向接受電子對的原子。配位鍵的形成條件:提供共用電子對的原子有孤對電子;接受電子對的原子有空軌道。第三節:雜化軌道理論1、 雜化是指在形成分子的過程中,若干不同類型能量相近的原子軌道重新組合成一組新的原子軌道。這種軌道重新組合的過程

56、稱為雜化,所形成的新軌道稱為雜化軌道。2、 雜化軌道類型:只有s軌道和p軌道參與的雜化稱為sp型雜化。根據參與雜化的p軌道數目的不同,sp型雜化又分為三種雜化方式:雜化 雜化是由1個s軌道和3個p軌道組合而成。每個雜化軌道含有s軌道成分和p軌道成分,雜化軌道間夾角為109.5°,空間構型為四面體。雜化 雜化是由1個s軌道和2個p軌道組合而成。每個雜化軌道含有s軌道成分和p軌道成分,雜化軌道間夾角為120°,空間構型為平面三角形。雜化 雜化是由1個s軌道和1個p軌道組合而成。每個雜化軌道含有s軌道成分和p軌道成分,雜化軌道間夾角為180°,空間構型為直線型。型雜化軌道間的夾角可用公式cos計算,為足化軌道間夾角,為雜化軌道中s軌道成分。spd型雜化 s軌道,p

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論