Ce0.5+xZr0.4-xLa0.1O1.95-Al2O3催化劑催化燃燒柴油車碳顆粒的研究無機化學(III)

田之悅四川大學化學學院2016年9月InorganicChemistry緒論Introduction開啟化學之門關于化學本課程學習的目的本課程的內容、授課安排什么是化學？簡話化學發展化學在自然科學中的定位現代化學的若干基本問題化學的作用和未來什么是化學？sciencethatdealswiththeproperties,composition,andstructureofsubstances(elementsandcompounds),thereactionsandtransformationsthattheyundergo,andtheenergyreleasedorabsorbedduringtheseprocesses.---《EncyclopaediaBritannica2010》

化學是研究物質的組成、結構、性質，化學反應以及其中能量變化的科學簡話化學發展史

古代化學（18世紀初葉之前）

近代化學（18~19世紀末）

現代化學（20世紀初~）簡話化學發展史⑴實用和自然哲學時期⑵煉金術、煉丹術時期⑶醫藥化學時期⑷燃素說時期

古代化學（18世紀初葉之前）⑴實用和自然哲學時期

古代化學（18世紀初葉之前）50萬年前，原始社會，火的利用公元前3000年，奴隸社會，以實用化學工藝為特征古埃及：煉鐵，鞣質皮革，提取香料，制陶公元前2000年，中國銅的冶煉，殷代青銅器公元前一世紀，中國發明了造紙術⑴實用和自然哲學時期

古代化學（18世紀初葉之前）關于宇宙結構問題，最早的見解是我國商末出現在“易經”中的“八卦”和“五行”學說公元前5世紀，安培多克爾(Empedocles)提出宇宙是有水、火、氣、土“四原質”構成的公元前400年，德謨克利特提出樸素的原子論公元前4世紀，亞里斯多德提出冷、熱、干、濕“四原性學說”⑵煉金術、煉丹術時期

古代化學（18世紀初葉之前）封建社會，中國道家化學煉丹（Pb3O4,HgS）公元二世紀，東漢魏伯陽著有世界最早煉丹術文獻公園四世紀，東晉葛洪著有煉丹術巨著，發現了反應的可逆性(HgS?Hg,Pb3O4?

Pb)⑶醫藥化學時期（公園1500~公元1700年）

古代化學（18世紀初葉之前）16世紀初，歐洲資本主義工業的發展迫使化學走上正路煉丹術改革，化學方法制成藥劑（無機物）明代李時珍“本草綱目”列有中藥材，礦物1000余種并附有制備方法，性質介紹⑷燃素說時期（公園1700~公元1774年）

古代化學（18世紀初葉之前）波義耳(Boyle)提出各種物質的微粒都是由基本粒子的不同聚集體構成的，認為火是由一種實在的具不同重量的火微粒構成的1700年，德國的斯塔爾(Stahl)提出“燃素說”，清除了“原性”學說拉瓦錫(Lavoisier)提出燃燒的氧學說，近代化學由此萌芽

近代化學（18世紀~19世紀末）1748年，羅蒙諾索夫的質量不滅定律1774年，拉瓦錫的氧化理論18世紀末，普勞斯特的定比定律1803年，道爾頓倍比定律，原子學說，相對原子量的概念1808年，蓋-呂薩克的氣體反應體積定律1811年，阿佛加德羅定律和分子的概念1869年，門捷列夫的元素周期律

現代化學(20世紀~)原子結構模型理論模型的建立和發展核化學的產生和發展分析化學的發展現代有機化學和物理化學的發展高分子化學的建立與發展無機固體化學的新生物理化學及量子化學的誕生和發展2016年7月，大連理工大學，中國化學會第30屆學術年會召開一共46個分會（其中兩個分會為化學教育分會）1.表面物理化學2.分析裝置及交叉學科新方法3.納米傳感新原理新方法4.生物分析和生物傳感5.分子與固體化學6.金屬有機框架化學7.無機化學前沿8.稀土材料化學及應用9.有機化學10.高分子11.應用化學一共46個分會（其中兩個分會為化學教育分會）12.高等和職業教育中的化學教育13.化學基礎教育14.核化學與放射化學15.表界面結構調控與催化：實驗和理論16.晶體工程17.流變學18.電子結構理論方法的發展與應用19.化學中的量子與經典動力學20.光電功能器件21.π-共軛材料22.有機光伏的機遇和挑戰一共46個分會（其中兩個分會為化學教育分會）23.復雜樣品分離分析24.超分子組裝與軟物質材料25.化學信息學與化學計量學26.環境化學27.光化學28.化學生物學29.電化學材料30.化學電源31.膠體與界面化學32.

多孔功能材料33.綠色化學一共46個分會（其中兩個分會為化學教育分會）34.公共安全化學35.納米表征與測量36.納米材料合成與組裝37.納米催化38.納米生物效應與納米藥物化學39.納米碳材料40.納米體系理論與模擬41.納米材料與器件42.能源納米材料物理化學43.質譜分析44.化學動力學45.物理有機46.燃燒化學化學在自然科學中的定位徐光憲先生觀點:化學是一門中心科學1.化學是一門承上啟下的中心科學2.化學又是一門社會迫切需要的中心科學3.化學是與信息、生命、材料、環境、能源、地球、空間和核科學等都緊密的聯系、交叉和滲透的中心科學化學是一門中心學科領頭學科中心學科（二傳手）朝陽學科數學、物理學化學生命科學信息科學量子力學相對論復雜系統科學合成化學分析化學物理化學理論化學材料科學環境科學納米科學能源科學現代化學的若干基本問題以可持續發展為目標的綠色化學化學反應理論的研究在研究生物活性及光電磁物理功能與結構和化學性質關系基礎上合成功能化合物生命體系中的化學過程與人類健康相關的分析方法和超快速、超微量、在位活體分析和檢測手段分子以上層次化學與納米化學以及化學反應中的尺度效應化學的作用和未來化學與國防化學對健康和生命的貢獻化學與衣—服裝食—農業、食品住—住房、家庭陳設品和建筑材料行—交通工具、燃料1、化學是一門實用的科學環境的保護能源的開發和利用新材料的研制生命科學2、目前全球關注的四大熱點問題化學的作用和未來3、化學與其他學科交叉滲透—環境科學1995年諾貝爾化學獎得主是三位大氣環境科學家Molina（墨西哥）,Rowland（美國）,cruzen（荷蘭）。他們首先提出了平流層臭氧破壞的化學機制，包括NOX和CFCs理論。這些理論對南極“臭氧洞”的發現并導致《蒙特利爾議定書》的簽訂，為保護全球環境做出了重大貢獻化學的作用和未來

無機化學的定義

無機化學的地位

是在原子和分子層次上研究無機物的組成、性質、結構和反應的科學是化學科學的基礎和母體，其它許多化學分支大都是從其中分化、衍生、生長起來的。無機化學的歷史

古時金銀銅的煉制以及煉丹術各種元素的發現和1869年門捷列夫周期表配位化學理論建立

Pauling的化學鍵理論的建立硼氫化合物的缺電子理論、夾心型化合物的合成、原子簇合物的合成本課程的內容及授課安排1.化學反應基本原理2.物質結構基礎理論3.元素化學基本知識成績評定平時成績：30%（作業，小論文）半期考試：30%期末成績：40%1.?無機化學?

傅獻彩編

2.?無機化學?

宋天佑主編3.?現代基礎化學?

朱裕貞主編參考書聯系方式電話/p>

E-mail:zhiyuetian@126.com

tianzy@QQ:1029356647

你的任何問題和疑惑都會得到及時回答！第一章物質的狀態物態：物質的存在狀態，簡稱物態或物相。實物……超導態中子態

超固態等離子態固態液晶態液態氣態第一節氣體一、理想氣體(idealgas)什么叫理想氣體？分子之間無相互作用力；分子本身不占有體積，僅為質點；分子間碰撞和氣體分子與器壁間的碰撞為彈性碰撞。理想氣體實際上是不存在的！高溫、低壓，接近理想氣體行為。

描述氣體性質的物理量：

壓強(p)

體積(V)

溫度(T)

物質的量(n)17世紀中葉，英國科學家波義耳(R.Boyle)：波義耳：n，T一定，V∝1/P波義耳定律：V∝1/P溫度恒定時，一定量氣體的壓力和它的體積成反比P~V圖18世紀末，蓋-呂薩克(Gay-Lussac)：

恒壓下，氣體體積隨溫度升高而膨脹實驗氣體隨溫度的膨脹率都是一樣的，是攝氏溫度的線性函數當壓力恒定時，一定量氣體每升高1℃，其體積膨脹了0℃時體積的1/273.蓋-呂薩克定律：壓力恒定時，一定量氣體的體積與它的熱力學溫度成正比。一個世紀后（19世紀），熱力學第二定律熱力學溫標的建立V∝T19世紀末，法國科學家克拉帕龍(Clapeyron):P：帕(Pa)；V：m3；T：K；R=8.314J.mol-1.K-1

摩爾氣體常數（R）10203040502468圖2CON2H2二、氣體分壓定律(1801年，Dalton)某組分氣體單獨存在且占有總體積時,其具有的壓強.氣體分壓：混合氣體的總壓等于各組分氣體的分壓之和。p1p3p2分壓的求解：(摩爾分數)某組分氣體單獨存在且具有總壓時,其所占有的體積,用Vi表示.

Amagat分體積定律分體積：V1V3V2混合氣體的總體積等于各組分氣體的分體積之和。三、氣體擴散定律1828年，英國物理學家格拉罕姆(Graham)指出，同溫同壓下，氣體的擴散速度與其密度的倒數的平方根呈正比。氣體擴散速度密度氣體密度ρ與相對分子質量Mr成正比1945年８月６日8時15分，保羅·蒂貝茨駕駛“愛諾拉·蓋伊”B29轟炸機在日本廣島投擲下了第一顆用于實戰的原子彈“小男孩”，其距地面550米高度爆炸。“小男孩”為鈾彈，長3米，直徑0.7米，重4噸，爆炸當量1.5萬噸TNT。核爆炸造成廣島92%的建筑物被毀，距爆心2.8千米內被夷為平地，人員損失達14萬。“小男孩”原子彈保羅·蒂貝茨

制造原子彈的關鍵，是如何獲得足夠數量的裂變燃料—高濃縮鈾－235(0.72%)或钚－239。①鈾同位素分離方法因為鈾－235和鈾－238的化學性質完全相同，在天然純鈾中分離鈾－235和鈾－238兩種同位素，獲得高濃縮的鈾－235是一項極其困難的事。只能采用物理分離方法，在研制原子彈初期，鈾同位素分離的方法主要有三種：電磁分離法、氣體擴散法和離心分離法。這三種方法都具有同等成功的可能，但分離的效率都很低。

氣體擴散法：質量較輕的氣體分子運動的平均速率大些，通過多孔膜擴散進入抽空空間的數目相對多一些，從而得到濃集。圖

氣體擴散分離原理

用鈾的氣體化合物UF6作為擴散濃縮的化合物。235UF6分子的質量數為349，相比238UF6分子的質量數352而言，分離因數很小，經一級擴散后理想的濃縮度只提高4.3‰，為了得到高濃縮鈾－235，必須采用多級擴散方式。

生產濃縮度99%的235UF6，約需4000級，氣體擴散法的關鍵技術是多孔分離膜的制造。多孔膜的孔徑約0.01~0.03μm，而且多孔膜的材料必須耐腐蝕、小孔還要防堵塞等，因此多孔膜的制造極其困難。圖5-39中國第一個生產濃縮鈾的氣體擴散工廠四、氣體分子的速率分布和能量分布1、氣體分子的速率分布2、氣體分子的能量分布五、實際氣體狀態方程①氣體分子自身體積不容忽視，如1mol氣體分子的體積為b，則：

P（V-nb）=nRT②氣體分子的相互引力不容忽視，造成氣體碰撞器壁時產生的壓力要比理想氣體小，

則：

(P+P內)(V-nb)=nRT1mol的實際氣體：a是同分子間引力有關的常數，b是同分子自身體積有關的常數，統稱為范德華常數，均可由實驗確定。氣體a/(Pa.m6.mol-2)104×b/(m3.mol-1)H20.02480.266N20.1410.391O20.1380.318CO20.3640.426H2O0.5540.305

六、氣體液化

什么叫液化？液化的條件？氣體變成液體的過程叫液化，氣體液化必須降溫和加壓才能實現。氣體液化是否一定要具備降溫和加壓？降溫——液化加壓——不一定能液化（必須將溫度降低到一定值）48.1℃21.5℃13.1℃35.5℃32.5℃408012016020024028040501001101206070809031.1℃臨界溫度（criticaltemperature):（TC）加壓下使氣體液化的最高溫度。臨界壓力(criticalpressure):（PC）氣體在臨界溫度時液化時所需最低壓力。臨界體積(criticalvolume):（VC）在TC

、PC下，

1mol氣體物質所占體積。極性強、分子大的分子，易液化。一些物質的臨界參量物質Tc/Kpc/MPa

Vm,c/10-6m3·mol-1He5.260.22958H233.31.3065N2126.23.3990O2154.45.0474H2O647.422.1256CH4190.74.6499C2H4283.15.12124C6H6562.64.92260C2H5OH516.36.38167臨界現象Tb

（沸點）

<

室溫Tc

<

室溫，室溫下加壓不能液化Tb<

室溫，

Tc>

室溫，室溫下加壓可液化Tb>

室溫Tc>

室溫，在常溫常壓下為液體

第二節液體(liquid)一、液體的蒸發(evaporation)1、蒸發過程什么叫蒸發？

液體分子的無秩序運動和氣體相似。當一個分子運動到接近表面并且具有適當的方向和足夠大的動能，它可以掙脫鄰近分子的引力逃逸到液面上方的空間變