无机化学与化学分析-1.ppt

1、无机化学与化学分析,第一章 化学发展史,科学总是从自然界中得到启发而诞生，又总是在自然界的不断启发下而得到发展。化学的发展也不例外。从“天火”联想到“燃素”，进而演化成氧化还原理论；从天然物质的分离，到强大的有机合成化学的建立；从小分子化合物的研究，到超分子化学的飞跃等等在这些化学发展史的里程碑上，无一不隽刻着来自自然的启迪。,无机化学与化学分析,1.1 化学发展的历程,1、化学的发展始于无机化学：早期研究的对象是简 单的无机化合物。 2、1828年德国Whler（武勒）合成尿素，标志着有机化学的开始，形成研究与生命有关的C元素化学，即以C元素为基本组成的C，H，O，N化合物化学。 19世纪初

2、有机化学开始发展，100年后建成了完整而庞大的体系。,无机化学与化学分析,无机化学的复兴,现代无机化学始于化学键理论的建立。 现代仪器在无机化学的应用，形成现代无机化学体系。配位化学成为无机化学的重要学科。 受有机，物化，电化学，催化，生化等学科的渗透，无机化学研究内容大大拓展。 1950年代开始，无机化学进入复兴时期。,无机化学与化学分析,无机化学与化学分析,夹心化合物被合成 金属卡宾(metalcarbene) 金属卡拜(metalcarbyne) 金属有机基础理论的提出与发展 -络合物理论 缺电子键理论 分子轨道理论 前线轨道匹配理论等,金属有机化学进入大发展时期,无机化学与化学分析,化

3、 学,无机化学,有机化学,配位化学,金属有机化学,ML键,MC键,无机化学与化学分析,金属有机和配位化学是介于有机化学和无机化学之间的三级学科。 原子簇化学则来自与配位化学与金属有机的发展，是两学科间发展起来的边缘科学。 金属簇合物通常包含MM键。它的定义包含以下几个要素： 金属原子间有明显的相互作用。 金属原子组成完整或欠完整的多面体结构。 分子中有离域化的多中心键。,无机化学与化学分析,金属簇化学的产生与发展 在经典的金属有机，无机配合物及元素有机化合物中，有些化合物含多个中心原子，成为多核结构的化合物。中心原子间形成多面体骨架。 1857年，陆森黑盐是金属簇合物的第一例。,Fe4S3(N

4、O)7-,1907年Ta6Cl14 1920年Mo6Cl12,这些都是金属簇合物的早期零星发现的代表。,无机化学与化学分析,羰基金属簇,金属硫簇,硼原子簇,广义的原子簇概念,1、中心原子相互成键 2、中心原子形成完整或欠完整多面体结构 3、电子结构为离域化的多中心键,无机化学与化学分析,化学,人,自然,人、自然和化学,无机化学与化学分析,1.2 分子工程,从单分子到分子聚集体,从分子设计到晶体工程,无机化学与化学分析,从分子设计到晶体工程,来自生物体系自组装的灵感 基因推动下的分子或基团识别与复制， 从而以最经济方式得到精致的活性中心与复杂的外围结构,如何去排列原子？,如何合成有序结构的化合物

5、？,配体设计？,配体的配位信息为金属所识别从而按一定规律与方向组装， 得到人们要求的有序结构或特定结构。,无机化学与化学分析,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 !,无机化学与化学分析,无机化学与化学分析,无机化学与化学分析,三角盆架形结构,无机化学与化学分析,Cuboctahedron,Cu12(tapp)8,无机化学与化学分析,金属树

6、枝状分子,无机化学与化学分析,Mn(IV) S=3/2,Mn(III) S=2,Spin Totale S=10,Mn12O12(CH3COO) 16(H2O)42CH3COOH 4H2O,无机化学与化学分析,无机化学与化学分析,1.3 几个需说明的概念,1.3.1 测量单位,表1-1 SI基本物理量及其单位,1960年，第11届国际计量大会提出了国际单位制（SI）度量衡的统一，便于交流,无机化学与化学分析,1,物理量的符号都用斜体字母，单位的符号都用正体字母,2,物质的量 将物质的量与组成该物质的基本单元（如原子、分子等粒子）的数目关联起来的SI单位叫“mole”，1mol用来表达一定量的物

7、质，其中基本单元的数目精确地等于12g碳-12同位素中12C原子的数目。该定义中“基本单元的数目”就是阿伏加德罗常数（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,无机化学与化学分析,3,浓度 物质的量浓度（通常简称为浓度）：等于物质的量除于溶液的体积。用符号c表示，最常用的单位是moldm3或molL1。 例如，物质B的物质的量浓度： c(B) = n(B) / V 质量分数：用来表示混合物中某种物质的含量或纯化合物中某

8、种成分（元素）的含量。用符号w表示，是个量纲一的量，其单位为1。 例如，在5 g KCl与95 g水配成的溶液中，KCl的质量分数 w(KCl) = 5 102 例如，KCl中K的质量分数 w(K) = 39.10 gmol1 / 74.55 gmol1 = 52.45 102,无机化学与化学分析,1.3.2 误差,1,系统误差（systematic errors）和无规误差（random errors）,系统误差：测量仪器本身固有的误差。 无规误差：测量人员读取仪器读数的能力有限的，这种局限 性导致结果偏高或偏低。,2,精密度（precision）和准确度（accuracy）,精密度：是指同

9、一被测的量在数次测量中数值接近的程度。 如果每次测量值与多次测量平均值的偏离小，则测 量的精密度高。反之，测量的精密度低。 准确度：指测量值与“真实”值接近的程度。,无机化学与化学分析,精密度与准确度之间的联系,无机化学与化学分析,1.3.3 有效数字,数 字,精确数字（exact number）无限大位有效数字,不精确数字（inexact number）所有测量数字 有效数字用于表达和处理这类不精确数字 所有测量结果的数字都由若干位确定数字加一位 可疑数字组成。 有效数字 = 若干位确定数字 + 一位可以数字,1,无机化学与化学分析,例题1-1,4.0 g与4.00 g有什么差别？,非零数字

10、都是有效数字，如123 g； 非零数字之间的“0”都是有效数字，如70008 g； 数字中第一个非零数字之前的“0”都不是有效数字，如0.00657 cm； 小数点之后处于数字末尾的“0”都是有效数字，0.0400 g； 整数数字以“0” 或几个“0” 结尾时，这个或这些“0” 可能是，也可能 不是有效数字，如180 g 和 10800 g； pH、pK这类数值中小数的位数才是有效数字的位数。 如，pH c(H3O+) / (molL1) 11.20 6.3 1012,无机化学与化学分析,2,数字计算中处理有效数字的规则,乘除运算 乘积和商中有效数字的位数取两个运算数字中精确度小的那个数 字的有效数字的位数。,例题1-2,一矩形木块的长、宽、高分别为14.79 cm，12.11 cm和5.05 cm，求该木块的体积V。 解答：V = 14.79 cm 12.11 cm 5.05 cm = 904 cm3,相对误差大,无机化学与化学分析,加减运算 和值与差值中，小数点之后的位数取运算数字中小数位数最少的那个数字的小数位。,例题1-3,求下列三个质量之和：15.02 g，9986