无机与化学(绪论)

1、无机与分析化学Inorganic and Analytical Chemistry主讲教师：张波Tel-mail: 教材：无机与分析化学于韶梅主编， 天津大学出版社（2007）；基础化学张星海主编，化学工业出版社（2007）； 参考书：无机与分析化学学习指导董元彦等主编，科学出版社（2006）；无机与分析化学实验叶芬霞主编，高等教育出版社（2004）；基础化学实验指导陆旋等主编，化学工业出版社（2007）；无机化学大连理工大学主编，高等教育出版社（2006）；无机及分析化学浙江大学编，高等教育出版社（2006）；无机化学与化学教程倪静安等编，高等教育出版社（2006）

2、；21. 化学的研究对象与内容化学的研究对象与内容2. 现代化学发展特点及趋势现代化学发展特点及趋势3. 无机与分析化学的内容和任务无机与分析化学的内容和任务4. 无机与分析化学的学习方法及考核要求无机与分析化学的学习方法及考核要求5. 实验室安全教育实验室安全教育3化学发展简史实用和自然哲学时期（公元前50万年） 原始社会发明生火，来改善饮食条件；利用燃烧来制作陶器，加工冶炼青铜金属；炼金术、炼丹时期（公元前后-公元1500年） 封建统治者为寻求长生不老药，促使道家炼“丹”（Pb3O4、HgS)；造纸、染色、酿造、火药发明；医化学时期（公元1500-1700年） 明代李时珍著本草纲目，记载药

3、物达1800多种；Paracelsu等人用化学方法合成药剂（主要无机物），医治疾病；燃素学说时期（公元1700-1774年） 一切能燃烧的物质里含有一种特殊的叫做燃素的物质，燃烧本质便是失去燃素；45近代化学的发展1748年，罗蒙诺索夫的质量不灭定律；1774年，拉瓦锡（Lavoisier)的氧化理论；18世纪末，普劳斯特(Proust)的定比定律；1803年，道尔顿（Dalton）倍比定律、当量定律、原子学说、相对分子原子量概念；1808年，盖吕萨克（Gay-Lussac)的气体反应体积定律；1811年，亚佛加德罗(Avogadro)定律和分子概念；1869年，门捷列夫的元素周期律； 物质结

4、构层次：物质结构层次：纳米纳米材料材料 单质单质化合物化合物夸克夸克质子质子中子中子电子电子星体星体宇宙宇宙原子原子(离子离子)分子分子微观微观宏观宏观原子核原子核6物质形态物质形态实物实物场（电磁场、引力场）场（电磁场、引力场）化学的研究对象化学的研究对象 在分子层次上研究物质的在分子层次上研究物质的组成组成、性质性质、结构结构、变化变化和和应用应用的科学。的科学。什么是化学?核心与特征：合成新物质核心与特征：合成新物质（区别于所有其他科学的特色区别于所有其他科学的特色） 美国化学文摘美国化学文摘2011年年10月登录的化学物质总数月登录的化学物质总数6000万。万。 物质的组成与结构（物质

5、的组成与结构（分离、鉴定和表征）分离、鉴定和表征）物质的性质与变化物质的性质与变化71）分子层次（）分子层次（molecular scale）不是传统的分子概念。不是传统的分子概念。2）组成（）组成（form）包括物质的）包括物质的定性组成定性组成和和定量组成定量组成。准确完整地把握化学的定义，应注意以下几点：准确完整地把握化学的定义，应注意以下几点： 离子晶体、原子晶体或金属晶体离子晶体、原子晶体或金属晶体 单原子分子单原子分子 气态原子或单核离子气态原子或单核离子 以共价键结合的传统意义的分子以共价键结合的传统意义的分子 聚合度不同的高分子聚合度不同的高分子包括包括定量组成：定量组成：元素

6、的质量百分比、原子个数比、化学式及分子式。元素的质量百分比、原子个数比、化学式及分子式。定性组成：定性组成：含有哪些元素。含有哪些元素。83）结构（）结构（structure）：包括）：包括原子结构原子结构、分子结构分子结构和和晶体结构晶体结构以及说明物质结构的各种以及说明物质结构的各种结构理论结构理论。4) 性质（性质（property）：包括）：包括物理性质物理性质和和化学性质化学性质。 物理性质如溶解性、热性质和某些谱学性质等在化学中应物理性质如溶解性、热性质和某些谱学性质等在化学中应用相当广泛，也是化学的研究内容。用相当广泛，也是化学的研究内容。5) 变化（变化（change）：）：化

7、学变化及与之相关的物理变化化学变化及与之相关的物理变化。 热化学、电化学和表面化学都是研究与化学过程相关的物热化学、电化学和表面化学都是研究与化学过程相关的物理过程。理过程。 科学技术的迅速发展使化学研究的内容、科学技术的迅速发展使化学研究的内容、方法和手段发生着深刻的变化。方法和手段发生着深刻的变化。92、现代化学发展特点及趋势现代化学发展特点及趋势 19世纪末世纪末物理学三大发现物理学三大发现1895X射线1896元素放射性1897电子之后之后20世纪起化学发展最快世纪起化学发展最快1060年代：年代：借助计算机，使结构化学、分子设计向新方向发展，借助计算机，使结构化学、分子设计向新方向发

8、展，更深揭示化学的本质。更深揭示化学的本质。70年代起：年代起：新化合物的发现和合成极为迅速（新化合物的发现和合成极为迅速（1991年为年为1200万种，万种，2011年达年达6000万种）万种）20世纪初：世纪初：相对论（相对论（1916）、量子力学建立（）、量子力学建立（1926）之后，）之后，现代化学基本理论形成并建立（价键、分子轨道、配位场、能带）。现代化学基本理论形成并建立（价键、分子轨道、配位场、能带）。50年代：年代：DNA双螺旋结构发现及其重组技术使用，双螺旋结构发现及其重组技术使用，使生物化学、分子生物学飞速发展，促使生命科学发展。使生物化学、分子生物学飞速发展，促使生命科学

9、发展。化学各分支学科与边缘学科的建立化学各分支学科与边缘学科的建立,产生了众多的分支学科。产生了众多的分支学科。无机化学无机化学(inorganic chemistry)有机化学有机化学(organic chemistry)分析化学分析化学(analytical chemistry)物理化学物理化学(physical chemistry)经典的四个经典的四个分支学科分支学科11化学化学9大类，大类，77分支分支无机化学无机化学8个个有机化学有机化学8个个无机合成化学无机合成化学无机物分离化学无机物分离化学元素无机化学元素无机化学配位化学配位化学金属簇化合物金属簇化合物物理无机化学物理无机化学稳

10、定同位素化学稳定同位素化学无机固体化学无机固体化学分析化学分析化学16个个物理物理化学化学14个个定性分析定性分析容量分析容量分析重量分析重量分析原子光谱法原子光谱法分子光谱法分子光谱法电分析化学电分析化学色谱法色谱法质谱分析质谱分析高分子高分子化学化学6个个有机合成有机合成金属有机及元金属有机及元素有机化学素有机化学天然产物化学天然产物化学物理有机化学物理有机化学有机固体化学有机固体化学有机光化学有机光化学有机分析化学有机分析化学立体化学立体化学核化学与核化学与放射化学放射化学9个个环境环境化学化学8个个生命生命化学化学5个个材料材料化学化学3个个12当今化学发展动向：当今化学发展动向：化学

11、的化学的“功功”与与“过过”创造了世界创造了世界改变了世界改变了世界更要保护世界更要保护世界 更深层次揭示化学反应、物质结构与性能关系的本质。更深层次揭示化学反应、物质结构与性能关系的本质。 进一步研究化学催化，生命过程中的化学问题。进一步研究化学催化，生命过程中的化学问题。 环境、资源、能源向化学提出建立洁净、节能、节源的环境、资源、能源向化学提出建立洁净、节能、节源的“绿色化学绿色化学”的合成与工艺。的合成与工艺。13化学创造了世界化学创造了世界1415B-2隐形轰炸机机身采用翼身融合、无尾翼的飞翼构型、机翼前缘交接于机头处，机翼后缘呈锯齿形。机身机翼大量采用石墨-碳纤维复合材料、蜂窝状结

12、构，表面有吸波涂层，发电机的喷口置于机翼上方。这种独特的外形设计和材料，能有效地躲避雷达的探测，达到良好的隐形效果。金刚石金刚石钻头16新物质层出不穷，如球碳、管碳、团簇化合物、笼合物等。新物质层出不穷，如球碳、管碳、团簇化合物、笼合物等。 富勒烯富勒烯C60 C50 中国科学院院士、厦门大学中国科学院院士、厦门大学教授郑兰荪领导和组织完成教授郑兰荪领导和组织完成 2004年年4月月30日出版的美国日出版的美国Science杂志发布了此项成果杂志发布了此项成果 化学改变了世界化学改变了世界18城市的大气污染酸雨水污染化学更要保护世界化学更要保护世界1920无机化学研究所有元素的研究所有元素的单

13、单质和化合物质和化合物（碳氢（碳氢化合物及其衍生物化合物及其衍生物除外）的除外）的组成、结组成、结构、性质和反应构、性质和反应规规律的学科。律的学科。研究研究物质组成成分物质组成成分及其含量及其含量的测定原的测定原理、测定方法和操理、测定方法和操作技术的学科。作技术的学科。分析化学u化学平衡化学平衡u原子、分子结构与晶体结构原子、分子结构与晶体结构u无机化合物的性质、制备方法和应用无机化合物的性质、制备方法和应用按任务分按任务分：u定性分析定性分析u定量分析定量分析u结构分析结构分析按方法分按方法分：u化学分析方法化学分析方法u仪器分析方法仪器分析方法3、无机与分析化学的内容与任务、无机与分析

14、化学的内容与任务分析化学部分以学习分析化学部分以学习定量化学分析定量化学分析为主，后续开设仪器分析、食品分析等专业课程。为主，后续开设仪器分析、食品分析等专业课程。Gary Christian, Analytical Chemistry, 6th Ed. (Wiley)Qualitative analysis is what.Quantitative analysis is how much.2122无机与分析化学 将无机化学与分析化学有机结将无机化学与分析化学有机结合的课程体系（化学分析多以无机合的课程体系（化学分析多以无机化学反应为基础）。化学反应为基础）。优点加强无机与分析的内在联系；加

15、强无机与分析的内在联系；避免内容的重复性，节约课时；避免内容的重复性，节约课时；理论与应用紧密联系，易于理理论与应用紧密联系，易于理解。解。缺点课程内容多，学习负担较重。课程内容多，学习负担较重。 无机与分析化学无机与分析化学不是不是化学学科发展的一门分支学科化学学科发展的一门分支学科物质结构物质结构配合物结构配合物结构酸碱平衡酸碱平衡沉淀平衡沉淀平衡氧化还原氧化还原配位平衡配位平衡三大模块内容：宏观三大模块内容：宏观 微观微观化学反应规律及在化学分析中的应用化学反应规律及在化学分析中的应用程度与方向程度与方向化学平衡（化学平衡（S G K） 影响因素影响因素 温度温度T 压力压力P 浓度浓度

16、C 热量热量Q 反应介质反应介质 功功W（体积功及电功）（体积功及电功）能量变化能量变化化学热力学（化学热力学（H U）速率速率化学动力学化学动力学原子结构原子结构 氢原子氢原子多电子原子多电子原子 周期律周期律 分子结构分子结构化学键本质化学键本质 结构理论结构理论晶体结构晶体结构无机反应主要类型无机反应主要类型理论部分理论部分酸碱滴定酸碱滴定重量分析重量分析沉淀滴定沉淀滴定氧化还原滴定氧化还原滴定配位滴定配位滴定无机与分析化学无机与分析化学课程主要内容课程主要内容23授课内容少，练习多，授课内容少，练习多，保证听懂，掌握。保证听懂，掌握。授课内容多，练习少，授课内容多，练习少，部分学生不一

17、定完全听懂，部分学生不一定完全听懂，需课后认真看书，做习题。需课后认真看书，做习题。学习由老师安排，学习由老师安排，家长督促。家长督促。老师大部分时间与学生老师大部分时间与学生相处，有问题可及时问。相处，有问题可及时问。 完全靠自觉完全靠自觉老师课后辅导时间较少，老师课后辅导时间较少，有问题要靠自己多思考，有问题要靠自己多思考，多与同学讨论。多与同学讨论。中学中学大学大学自主学习自主学习被动学习被动学习244. 无机与分析化学的学习方法及考核要求无机与分析化学的学习方法及考核要求重视实验技能的提高重视实验技能的提高注意问题如何提出注意问题如何提出解决的思路与方法解决的思路与方法借助怎样的理论与

18、实验借助怎样的理论与实验培养自学能力培养自学能力主动学习主动学习课外参考资料课外参考资料扩大知识面扩大知识面利用网上教学平台及网络资源学习利用网上教学平台及网络资源学习善于提出问题及发现矛盾善于提出问题及发现矛盾抓住重点与难点抓住重点与难点减少对教师的依赖心理及时消化所学知识及时消化所学知识充分利用实验课练习实验操作的基本技能25如何学好化学？如何学好化学？26考核要求考核要求平时成绩平时成绩出勤出勤课后作业课后作业笔试成绩笔试成绩课堂回答问题课堂回答问题满分满分（100）（50%）（50%）（20%）（15%）（15%）Laboratory safety is a must! Learn the rules. See Appendix D.275、实验