無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析-1.ppt

1、無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,第一章 化學(xué)發(fā)展史,科學(xué)總是從自然界中得到啟發(fā)而誕生，又總是在自然界的不斷啟發(fā)下而得到發(fā)展?；瘜W(xué)的發(fā)展也不例外。從“天火”聯(lián)想到“燃素”，進(jìn)而演化成氧化還原理論；從天然物質(zhì)的分離，到強(qiáng)大的有機(jī)合成化學(xué)的建立；從小分子化合物的研究，到超分子化學(xué)的飛躍等等在這些化學(xué)發(fā)展史的里程碑上，無一不雋刻著來自自然的啟迪。,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,1.1 化學(xué)發(fā)展的歷程,1、化學(xué)的發(fā)展始于無機(jī)化學(xué)：早期研究的對(duì)象是簡(jiǎn) 單的無機(jī)化合物。 2、1828年德國(guó)Whler（武勒）合成尿素，標(biāo)志著有機(jī)化學(xué)的開始，形成研究與生命有關(guān)的C元素化學(xué)，即以C元素為基本組成的C，H，O，N化合物化學(xué)。 19世紀(jì)初

2、有機(jī)化學(xué)開始發(fā)展，100年后建成了完整而龐大的體系。,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,無機(jī)化學(xué)的復(fù)興,現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)始于化學(xué)鍵理論的建立。 現(xiàn)代儀器在無機(jī)化學(xué)的應(yīng)用，形成現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)體系。配位化學(xué)成為無機(jī)化學(xué)的重要學(xué)科。 受有機(jī)，物化，電化學(xué)，催化，生化等學(xué)科的滲透，無機(jī)化學(xué)研究?jī)?nèi)容大大拓展。 1950年代開始，無機(jī)化學(xué)進(jìn)入復(fù)興時(shí)期。,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,夾心化合物被合成 金屬卡賓(metalcarbene) 金屬卡拜(metalcarbyne) 金屬有機(jī)基礎(chǔ)理論的提出與發(fā)展 -絡(luò)合物理論 缺電子鍵理論 分子軌道理論 前線軌道匹配理論等,金屬有機(jī)化學(xué)進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,化

3、 學(xué),無機(jī)化學(xué),有機(jī)化學(xué),配位化學(xué),金屬有機(jī)化學(xué),ML鍵,MC鍵,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,金屬有機(jī)和配位化學(xué)是介于有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)之間的三級(jí)學(xué)科。 原子簇化學(xué)則來自與配位化學(xué)與金屬有機(jī)的發(fā)展，是兩學(xué)科間發(fā)展起來的邊緣科學(xué)。 金屬簇合物通常包含MM鍵。它的定義包含以下幾個(gè)要素： 金屬原子間有明顯的相互作用。 金屬原子組成完整或欠完整的多面體結(jié)構(gòu)。 分子中有離域化的多中心鍵。,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,金屬簇化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展 在經(jīng)典的金屬有機(jī)，無機(jī)配合物及元素有機(jī)化合物中，有些化合物含多個(gè)中心原子，成為多核結(jié)構(gòu)的化合物。中心原子間形成多面體骨架。 1857年，陸森黑鹽是金屬簇合物的第一例。,Fe4S3(N

4、O)7-,1907年Ta6Cl14 1920年Mo6Cl12,這些都是金屬簇合物的早期零星發(fā)現(xiàn)的代表。,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,羰基金屬簇,金屬硫簇,硼原子簇,廣義的原子簇概念,1、中心原子相互成鍵 2、中心原子形成完整或欠完整多面體結(jié)構(gòu) 3、電子結(jié)構(gòu)為離域化的多中心鍵,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,化學(xué),人,自然,人、自然和化學(xué),無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,1.2 分子工程,從單分子到分子聚集體,從分子設(shè)計(jì)到晶體工程,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,從分子設(shè)計(jì)到晶體工程,來自生物體系自組裝的靈感 基因推動(dòng)下的分子或基團(tuán)識(shí)別與復(fù)制， 從而以最經(jīng)濟(jì)方式得到精致的活性中心與復(fù)雜的外圍結(jié)構(gòu),如何去排列原子？,如何合成有序結(jié)構(gòu)的化合物

5、？,配體設(shè)計(jì)？,配體的配位信息為金屬所識(shí)別從而按一定規(guī)律與方向組裝， 得到人們要求的有序結(jié)構(gòu)或特定結(jié)構(gòu)。,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,J.-M. Lehn, Proc. Natl.Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 5394,Self-assembly: tetrahedral vs octahedral,Polypyridyl type ligand,Oligo Helicate: Lets twist !,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,三角盆架形結(jié)構(gòu),無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,Cuboctahedron,Cu12(tapp)8,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,金屬樹

6、枝狀分子,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,Mn(IV) S=3/2,Mn(III) S=2,Spin Totale S=10,Mn12O12(CH3COO) 16(H2O)42CH3COOH 4H2O,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,1.3 幾個(gè)需說明的概念,1.3.1 測(cè)量單位,表1-1 SI基本物理量及其單位,1960年，第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)提出了國(guó)際單位制（SI）度量衡的統(tǒng)一，便于交流,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,1,物理量的符號(hào)都用斜體字母，單位的符號(hào)都用正體字母,2,物質(zhì)的量 將物質(zhì)的量與組成該物質(zhì)的基本單元（如原子、分子等粒子）的數(shù)目關(guān)聯(lián)起來的SI單位叫“mole”，1mol用來表達(dá)一定量的物

7、質(zhì)，其中基本單元的數(shù)目精確地等于12g碳-12同位素中12C原子的數(shù)目。該定義中“基本單元的數(shù)目”就是阿伏加德羅常數(shù)（NA） NA = 6.02214 1023 1 mol 12C = 6.02214 1023 12C 原子 = 12.0000 g 1 mol 16O = 6.02214 1023 16O 原子 = 15.9949 g,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,3,濃度 物質(zhì)的量濃度（通常簡(jiǎn)稱為濃度）：等于物質(zhì)的量除于溶液的體積。用符號(hào)c表示，最常用的單位是moldm3或molL1。 例如，物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度： c(B) = n(B) / V 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：用來表示混合物中某種物質(zhì)的含量或純化合物中某

8、種成分（元素）的含量。用符號(hào)w表示，是個(gè)量綱一的量，其單位為1。 例如，在5 g KCl與95 g水配成的溶液中，KCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù) w(KCl) = 5 102 例如，KCl中K的質(zhì)量分?jǐn)?shù) w(K) = 39.10 gmol1 / 74.55 gmol1 = 52.45 102,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,1.3.2 誤差,1,系統(tǒng)誤差（systematic errors）和無規(guī)誤差（random errors）,系統(tǒng)誤差：測(cè)量?jī)x器本身固有的誤差。 無規(guī)誤差：測(cè)量人員讀取儀器讀數(shù)的能力有限的，這種局限 性導(dǎo)致結(jié)果偏高或偏低。,2,精密度（precision）和準(zhǔn)確度（accuracy）,精密度：是指同

9、一被測(cè)的量在數(shù)次測(cè)量中數(shù)值接近的程度。 如果每次測(cè)量值與多次測(cè)量平均值的偏離小，則測(cè) 量的精密度高。反之，測(cè)量的精密度低。 準(zhǔn)確度：指測(cè)量值與“真實(shí)”值接近的程度。,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,精密度與準(zhǔn)確度之間的聯(lián)系,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,1.3.3 有效數(shù)字,數(shù) 字,精確數(shù)字（exact number）無限大位有效數(shù)字,不精確數(shù)字（inexact number）所有測(cè)量數(shù)字 有效數(shù)字用于表達(dá)和處理這類不精確數(shù)字 所有測(cè)量結(jié)果的數(shù)字都由若干位確定數(shù)字加一位 可疑數(shù)字組成。 有效數(shù)字 = 若干位確定數(shù)字 + 一位可以數(shù)字,1,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,例題1-1,4.0 g與4.00 g有什么差別？,非零數(shù)字

10、都是有效數(shù)字，如123 g； 非零數(shù)字之間的“0”都是有效數(shù)字，如70008 g； 數(shù)字中第一個(gè)非零數(shù)字之前的“0”都不是有效數(shù)字，如0.00657 cm； 小數(shù)點(diǎn)之后處于數(shù)字末尾的“0”都是有效數(shù)字，0.0400 g； 整數(shù)數(shù)字以“0” 或幾個(gè)“0” 結(jié)尾時(shí)，這個(gè)或這些“0” 可能是，也可能 不是有效數(shù)字，如180 g 和 10800 g； pH、pK這類數(shù)值中小數(shù)的位數(shù)才是有效數(shù)字的位數(shù)。 如，pH c(H3O+) / (molL1) 11.20 6.3 1012,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,2,數(shù)字計(jì)算中處理有效數(shù)字的規(guī)則,乘除運(yùn)算 乘積和商中有效數(shù)字的位數(shù)取兩個(gè)運(yùn)算數(shù)字中精確度小的那個(gè)數(shù) 字的有效數(shù)字的位數(shù)。,例題1-2,一矩形木塊的長(zhǎng)、寬、高分別為14.79 cm，12.11 cm和5.05 cm，求該木塊的體積V。 解答：V = 14.79 cm 12.11 cm 5.05 cm = 904 cm3,相對(duì)誤差大,無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析,加減運(yùn)算 和值與差值中，小數(shù)點(diǎn)之后的位數(shù)取運(yùn)算數(shù)字中小數(shù)位數(shù)最少的那個(gè)數(shù)字的小數(shù)位。,例題1-3,求下列三個(gè)質(zhì)量之和：15.02 g，9986