北大分析化学-引言和基本概念

引言和基本概念一.无机化学概况二.本课程的基本情况三.无机化学与元素周期表四.软硬酸碱原理Old

and

New

(GMWopinions)DisciplinaryscienceOrganicsynthesisCovalentbondsChemicalphysicsClassicalorganometallicBioMolecularrecognitionNon-covalentbondsMaterialsFunctionalElectronicsBiomaterialsInterdisciplinaryOriginoflife“Systems”NanoSomeNewTopicsinResearchOriginoflifeThebrain/cognitionSystemsSolutions(water)ImagingWaterCO2Environmental/GreenConservationSolarenergyPlantsandphotosynthesisElectrochemistryandenergystorageHealth-carecostreductionBiotechnology一.无机化学概况无机化学（Inorganicchemistry）的定义：Inorganicchemistryisthebranchofchemistryconcernedwiththepropertiesandbehaviorofinorganiccompounds.Thisfieldcoversallchemicalcompoundsexceptthemyriadorganiccompounds.

“元素周期表中除烃和烃的衍生物以外的所有化合物的结构、性质、反应和应用的科学。”“无机化学家感兴趣的化学”。（Huheey）例如：杂化材料,纳米化学，超分子化学例如，“有机金属化学”，配位化学的一个分支有机金属化学(organometallicchemistry)（常用）

金属有机化学(metal-organicchemistry)（不常用）中国：大多属有机化学研究领域；欧美：大多属无机化学研究领域无机化学特点：内容丰富，涉及的元素和重多化合物，结构与性质，反应多，体系庞杂，规律性差，被人戏称“无理化学”。Category:Inorganicchemistry,FromWikipedia,thefreeencyclopediaInorganicchemistryisacatch-alldisciplinethatcoverseverythinginchemistrythatisnotorganicchemistry./wiki/Category:Inorganic_chemistrySubcategoriesThiscategoryhasthefollowing8subcategories,outof8total.

A[+]Allotropy(2)C[+]Coordinationchemistry(1)G[+]Glasschemistry(3)I[+]Inorganicchemists(0)[+]Inorganiccompounds(13)Icont.[+]Inorganicreactions(1)[+]Isomerism(1)O[+]Organometallicchemistry(4)Inorganicchemistry118-ElectronruleAActinidesintheenvironment

Alkali

Allotropy

AmorphouscarbonBBioinorganicchemistry

BioorganometallicchemistryCCalcareoussinter

Calx

Catenation

Ceramicchemistry

Chemicaldecomposition

Chemicaltransportreaction

Complex(chemistry)

Complexmetalhydride

Compoundsofcarbon

Coordinationgeometry

Crystalfieldtheory

CrystallizationDDelectroncount

Diagonalrelationship

Dihydrogencomplex

DioxygencomplexEEarth(chemistry)

Electroncounting

EnzymemimicFFajans'rules

Fissionproducts(byelement)GGmelindatabaseHHSABtheory

HomolepticIIUPACnomenclatureofinorganicchemistry

IUPACnomenclatureofinorganicchemistry2005

Inertpaireffect

Innerspherecomplex

InorganicCrystalStructureDatabase(ICSD)

IonicpolarizationJJahn–Tellereffect

JonesreductorLLigandfieldtheoryLcont.Listofimportantpublicationsinchemistry

Long-livedfissionproductMMetalIonsinLifeSciences

Metal-inducedcrystallizationNNon-stoichiometriccompound

NuclearfissionproductOOxowall

OxophilicityPUser:Petergans/Sigel

User:Petergans/sandbox

Photoelectricflamephotometer

PolyhedralskeletalelectronpairtheoryRReactivityseriesSScorpionate

ligand

Silicatemineralpaint

Spectrochemicalseries

Spincrossover

Spinstates(delectrons)TTanabe-Suganodiagram

Tmligands

TrispyrazolylboratePagesincategory"Inorganicchemistry"Thefollowing62pagesareinthiscategory,outof62total.Thislistmaynotreflectrecentchanges(learnmore).

无机化学课程应该包含的主要内容

Descriptiveinorganicchemistry

1Coordinationcompounds

2Maingroupcompounds3Transitionmetalcompounds4Organometalliccompounds5Clustercompounds6Bioinorganiccompounds7Solidstatecompounds

Theoreticalinorganicchemistry

1Qualitativetheories2Molecularsymmetrygrouptheory

ThermodynamicsandinorganicchemistryMechanisticinorganicchemistry

1Maingroupelementsandlanthanides2Transitionmetalcomplexes

2.1Redoxreactions2.2Reactionsatligands

Characterizationofinorganiccompounds

X-raycrystallography,Ultraviolet-visible,IR,

NMR,EPR,Mössbauer,ElectrochemistrySyntheticinorganicchemistry无机化学元素与分离化学无机合成化学固体无机化学无机材料化学配位化学团簇化学有机金属化学生物无机化学物理与理论无机化学核化学化学-分子科学分子层次上研究物质的组成、结构、性质与转化核心概念与内容：分子内与分子间相互作用(化学键，弱作用)合成与反应结构与性质识别天然物质，创造新物质二.本课程的基本情况名称：无机化学、中级无机化学，高等无机化学？1、无机化学的发展（分子与纳米材料，固体材料，超分子，生物无机等）促进了无机化学的课程改革。2、普通化学(含基础无机化学，实验）(introduction)

元素周期表为基础,主族元素(一年级)，氧化物、卤化物、碱酸盐；酸碱性、氧化还原性、溶解性3、无机化学(本课程)以普通化学，有机化学，结构化学和物理化学为基础无机化学课程的主要争议无机化学中的交叉学科、新理论、新化合物、新表征手段以及每年大量的文献1.侧重Theoryorfacts?事实派:描述性化学最重要，因为事实是不变的,理论框架见仁见智,因此需要moreperspiration,lessinspiration理论派:理论是不断发展变化的。新的实验方法和表征方法不断获得新的结果，但实验的进步较理论慢。新的理论可以解释新的事实。基础无机化学侧重描述性内容，中级无机化学侧重理论和规律

2.侧重传统的基础知识还是现代无机化学的领域?基础课内容是否要updated?或者主要是掌握最基本的知识该无机化学教学体系中的问题与国内其他学校比较：基础无机较薄弱中级无机和基础无机的衔接和交融较差与美国、欧洲和香港的学校比较课程内容接近，实验和表征手段较弱

教材:教科书+参考书+文献要求:

1.抓脉络，分清楚了解、理解和综合应用三个层次2.课堂讲授，掌握基本概念和基本内容3.参考书和文献阅读(中英文)，侧重理解和分析提倡课堂讨论，活跃课堂气氛（征题）

“清晰表达”+“批判思考”

1.项斯芬，姚光庆，《中级无机化学》，2003年11月，北京大学出版社。2.GaryL.Miessler,DonaldA.Tarr,InorganicChemistry,3rded.,2004,PearsonEducation.3.D.F.Shriver,P.W.Atkins,InorganicChemistry,

4thed.,2006,OxfordUniversityPress.4.J.E.Huheey,etal,InorganicChemistry,PrinciplesofChemistryandReactivity,4thed.,1993,HarperCollinsCollegePublishers.5.F.A.Cottonetal,AdvancedInorganicChemistry,6thed.,1999,JohnWiley&Sons,Inc.6.C.E.Housecroft,A.G.Sharpe,Inorganicchemistry,3rded.,2008,PearsonPrenticeHall.7.W.L.Jolly,ModernInorganicChemistry,1991,McGraw-HillBookCompany.教科书和参考书教学内容和时间初步安排

时间内容第一周

2.22引言和基础无机化学概念归纳(2)第二周3.01配位化学基础和配位立体化学(2)第三周3.08配位化学基础和配位立体化学(1)配位场理论和电子光谱(1)第四周

3.15配位场理论和电子光谱(2)第五周

3.22配合物反应机理和动力学(2)第六周

3.29非金属原子簇化合物(2)第七周

4.05清明节放假第八周

4.12期中考(2)第九周

4.19金属原子簇，金属金属键

(2)第十周

4.26生物无机化学(2)第十一周

5.03有机金属化学（I）(2)第十二周

5.10有机金属化学（II）(2)第十三周

5.17配位催化反应(2)第十四周

5.24无机固体化学(2)第十五周

5.31前沿无机化学相关文献阅读(2)第十六周

6.07习题课(1)，复习总结(1)第十七周

6.16考试(2)教学环节安排(除课堂讲授外)习题与课堂练习（部分批改）(10分)期中考 (30分)期末考 (60分)答疑:每周两次每章讲课的内容可上网查找:ftp:///gaosong或者化学院主页教师ftp无机化学高松答疑(交流、讨论)高松(化学楼A-822)Email:gaosong@

时间:

周五下午4-6点杨展澜老师（化学楼A-816）Email:yzl@

时间:周五下午2-4点三.无机化学与元素周期表sblock(碱金属和碱土金属)dsblock(铜锌分族)fblock(镧系和锕系)pblockdblock(过渡金属)

无机化学(中级)s,ds,f,p,d的意义是什么?基础无机noblemetals非金属（浅色）和金属（黑体）在周期表中的分布

讨论:H在周期表中的位置?1s1第七周期元素：87钫(fāng)88镭(léi)89锕(ā)90钍(tǔ)91镤(pú)92铀(yóu)93镎(ná)94钚(bù)95镅(méi)96锔(jú)97锫(péi)98锎(kāi)99锿(āi)100镄(fèi)101钔(mén)102锘(nuò)103铹(láo)104鑪(lú)105𨧀(dù)106𨭎(xǐ)107𨨏(bō)108𨭆(hēi)109䥑(mài)110鐽(dá)111錀(lún)112鎶(gē)[暂定]

In、Ir、Sb、Eu、Ce、Er、Ge、Dy、Zn、Sm等10项原子量新值现都已被CAWIA正式确认为原子量的国际新标准值

(1908.7-2006.12)

CCME学生献给北大化学百年的礼物

元素的世界之元素档案掀开尘封的档案探究元素的奥秘抓住每一丝线索追寻隐匿的踪迹元素的世界之元素家族

这是一个独特的家族每个成员都性格各异虽无长幼尊卑但却如禁卫军般排列有序周期表中的化合物类型和Lewis酸碱原子簇合物在周期表中的分布(1)(原子簇合物:含MM键)Cl-,F-,OH-CO,CH2CH2原子簇合物在周期表中的分布(2)元素中不稳定海中的稳定区域(海拔高度代表稳定性)稳定岛理论是核子物理中的一个理论推测，核物理学家推测具有“魔数”数目的质子和中子的原子核的化学元素特别稳定。假如这个猜测正确的话，那么特定的超铀元素的同位素比其它同位素要稳定，这些同位素的放射性衰变过程可能非常慢。

(格伦·西奥多·西博格

)锝（Tc)TechnetiumTechneto~artificial人造元素（？）“第一个人造元素”

1914年，当发现元素的X射线光谱与它的原子序数之间的简单关系后，曾有人预言43号“类锰”元素的存在。意大利人佩若尔（C.Perrier）和西格雷（E.G.Segre)1937年在回旋加速器中由氘核轰击Mo原子产生，共22种同位素.1962年，99

Tc从非洲的沥青铀矿中分离，238U裂变产物97Tc的T1/2=61day,98Tc的T1/2=4.2106year,99Tc的T1/2=2.1105year$2000/g(1960年）$60/g(目前市场价）化学性质：与Re类似transactinide(锕后元素)的合成113和115新元素的报道(2003-2004年)：俄国和美国核科学家在回旋加速器中用钙的同位素4820Ca轰击24395Am观察到4个115号元素，几十毫秒后放出粒子，得到113号，113在1秒后再衰变为其他元素112号的半衰期为20微秒，即0.00002秒99年劳伦斯实验室关于118元素的报道，实验不能重复，没有被承认60年代“稳定岛”的假设?部分人造元素的半寿期序号9596979899100101102103104105106107符号AmCmBkCfEsFmMdNoLrRfHaUnhUnsHalflife433yr3.4105yr320d350yr20.5d100d1.27h3.1m31s4.3s1.5s0.9s4.7ms四.软硬酸碱原理元素在周期表中的酸碱性规律2.Lewis酸碱3.软硬酸碱在无机化学中的应用反应的类型？Ni+4CONi(CO)4R3N+BF3R3NBF3元素周期表中酸性和碱性元素的分布区域1.元素在周期表中的酸碱性第一过渡系金属的氧化态和酸性的关系2.Lewis酸碱(电子酸碱)

A+:BA:B

酸碱酸碱加合物BCl3,BF3PPh3,NH3,R2O,R2S酸缺电子碱富电子Lewis酸碱的分子轨道示意图

AlCl3(Lewis酸)作为傅-克烷基化反应的催化剂(Hard

andSoftAcidsandBases，HSAB）用于Lewis酸碱和

Brønsted酸碱对硬酸Al3+的配位能力F

Cl

Br

I

对软酸Hg2+的配位能力F

<Cl

Br

I

3.软硬酸碱原理在无机化学中的应用

硬，软和交界酸和碱结合的稳定常数亲石元素：CaCO3,Li2CO3,CaF2,TiO2,ZrO2,

亲硫元素:As2S3,HgS,Cu2S,Cd,Zn,Co,Fe,

Sb,BiHardacidsprefertobindtohardbases,softacidsprefertobindtosoftbases.

HardBorderlineSoftAcids:H+,Li+,