医用化学第一二章

医用化学基础授课教师：胡钧第一章绪论一、化学及其发展简史

自然科学中重要的基础学科，研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门自然科学。

以研究的手段、目的和任务的不同，分为无机化学、有机化学、分析化学、生物化学等。什么是化学？化学：以实验为基础，研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门自然学科。化学在哪？化学无处不在。化学又是如何开始的？火火的使用实际上就是一种化学变化。普罗米修斯盗天火炼金术炼金术（中世纪化学哲学思想）炼金术(Alchemy)是中世纪的一种化学哲学的思想和始祖，是化学的雏形。其目标是通过化学方法将一些基本金属转变为黄金，制造万灵药及制备长生不老药。现在的科学表明这种方法是行不通的。但是直到19世纪之前，炼金术尚未被科学证据所否定。近代化学之父----拉瓦锡安托万－洛朗·拉瓦锡（1743.8.26-1794.5.8）法国著名化学家，近代化学的奠基人之一，“燃烧的氧学说”的提出者。1743年8月26日生于巴黎，因其包税官的身份在法国大革命时的1794年5月8日于巴黎被处死。拉瓦锡与他人合作制定出化学物种命名原则，创立了化学物种分类新体系。拉瓦锡根据化学实验的经验，用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作，特别是他所提出的新观念、新理论、新思想，为近代化学的发展奠定了重要的基础，因而后人称拉瓦锡为近代化学之父。拉瓦锡之于化学，犹如牛顿之于物理学。X射线、放射性和电子是19世纪末的三大发现。原子核之父----卢瑟福欧内斯特·卢瑟福被公认为是二十世纪最伟大的实验物理学家，在放射性和原子结构等方面，都做出了重大的贡献。他还是最先研究核物理的人。除了理论上非常重要以外，他的发现还在很大范围内有重要的应用，如核电站、放射标志物以及运用放射性测定年代。他对世界的影响力极其重要，并正在增长，其影响还将持久保持下去。他被称为近代原子核物理学之父。二、化学和医学的关系1、人体内的生理变化和物质变化是以化学反应为基础。糖、蛋白质、脂肪、核酸、维生素、无机盐、水生物化学2、药物的化学结构和性质决定着药物的作用和疗效。碳酸氢钠、葡萄糖酸钙、青霉素G3、运用化学的原理和方法诊断疾病。三、学习化学的方法无机化学、有机化学和化学实践三部分，主要内容是医学专业必需的化学知识。无机化学部分的重点是基本概念、基本原理、元素及其化合物的性质和应用、有关化学的基本计算等。有机化学部分的重点是有机化合物的概念、结构、官能团、重要化合物的命名、性质和应用等。课前预习，上课认真听讲，课后多复习，多练习。多听、多记、多思、多问、多看、多练思考题1、化学的定义。2、化学和医学的关系。第二章元素及化合物元素：具有相同的核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。化合物：化合物由两种或两种以上的元素组成的纯净物（区别于单质）。下列哪种是化合物？氧气 水煤气 水铁 钢 二氧化碳葡萄糖 空气 NaCl元素：具有相同的核电荷数（即原子核内质子数）的一类原子的总称。1、原子的组成质子每个质子带一个单位正电荷核外电子每个电子带一个单位负电荷中子不显电性原子原子核2、核电荷数=质子数=核外电子数3、核外电子排布

元素核外电子最少的有1层，最多的有7层，最外层电子数最多不超8个，只有1层的不超2个。4、原子的核外电子排布，特别是最外层的电子数目，与元素的化学性质有密切关系。一、元素周期律Na11钠H1氢He2氦Li3锂Be4铍B5硼C6碳N7氮O8氧F9氟Ne10氖Mg12镁Al13铝Si14硅P15磷S16硫Cl17氯Ar18氩IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA01231-18号元素周期表的结构随着原子序数的递增，原子核外电子的排布呈现周期性变化（一）核外电子排布呈周期性变化（二）原子半径呈周期性变化随着原子序数的递增，原子半径呈现周期性变化（三）化合价呈周期性变化+1+2+3+4+5+6+7-1-2-3-4随着原子序数的递增，元素化合价呈现周期性变化元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化。这个规律称元素周期律。元素性质的周期性变化是核外电子排布周期性变化的必然结果，即原子结构决定元素性质。二、元素周期表按原子序数递增的顺序由左到右排成横行，把不同横行中最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行，这样得到一个表，称为元素周期表。元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映了元素之间相互联系的规律（一）元素周期表的结构1.周期具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列的一个横行称为一个周期。7个周期，序数用1、2、3、4、5、6、7表示，周期的序数等于该周期元素原子具有的电子层数。周期1234567元素种数288181832分类短周期长周期不完全周期（结构：三短、三长、一不全）1817161514131098765211211111010910810710610510489-1038887121143176541882MLk382LK22K186858483828154535251504936353433323156553837201980797877767574737257-714847464544434241403930292827262524232221周期的结构短周期长周期不完全周期第六周期中57号镧到71号镥[lǔ]，共15种元素，它们的电子层结构和性质非常相似，总称镧系元素。第七周期中有锕[ā]系元素。为了使周期表结构紧凑，将镧系元素放在周期表的同一格里，锕系元素也放在周期表的同一格里，并按原子序数递增的顺序，把它们另列在周期表的下方。2.族元素周期表纵行称为族。18纵行。8、9、10三个纵行称为第Ⅷ族，其余15纵行各为一族。族分为主族和副族。有短周期元素和长周期元素共同构成的族称为主族，完全有长周期元素构成的族为副族。族序数用罗马数字表示。主族元素在族的序数后面标一个A，副族元素在族的序数后面标一个B。稀有气体称为0族。主族元素的最高正化合价等于它所在的族序数，非金属元素的最高正化合价与它的负化合价的绝对值之和等于8.11010910878777646454428272611211110710610510489-10380797574737257-714847434241403930292524232221858483828153525150493534333231171615141398765865436181028887565538372019121143176541882MLk382LK22K1IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB主族副族Ⅷ族零族族的结构结构：（七主、七副、零八族）族的分类主族副族零族Ⅷ族包含元素长、短周期元素长周期元素稀有气体元素8、9、10纵行表示ⅠA,ⅡA等ⅠB,ⅡB等0Ⅷ个数7711原子结构决定反映元素性质决定反映元素在表中位置反映决定元素在周期表中的位置与原子结构的关系a.周期序数＝电子层数b.主族序数＝最外层电子数练习：（1）已知硫原子结构示意图，指出硫元素在周期表的位置。（2）某元素位于第二周期，第ⅦA族，它是___元素。原子结构周期表位置决定反映练习：（1）已知硫原子结构示意图，指出硫元素在周期表的位置。（2）某元素位于第二周期，第ⅦA族，它是___元素。第三周期，第VIA族氟某元素核外有3个电子层，最外层有7个电子，它处在周期表中第几周期、第几主族？是什么元素？练习：1、第三周期第IVA族的元素原子序数是：2、Na元素的原子序数为11，相邻的同族元素的原子序数是：3、短周期元素中，族序数＝周期序数的元素有：族序数等于周期序数2倍的元素有：周期序数＝族序数2倍的有：143，19H，Be，AlC，SLi元素周期歌（二）周期表中元素性质的递变规律1.同周期元素性质的递变规律电子层数相同，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，失去电子的能力逐渐减弱，得到电子的能力逐渐增强。同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。2.同主族元素性质的递变规律最外层电子数相同，但从上到下，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，失去电子能力逐渐增强，而得到电子能力逐渐减弱。同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。金属性：H＜Li＜Na＜K＜Rb＜Cs＜Fr原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次增大原子半径依次增大失电子能力依次增大失电子能力依次增大非金属性依次增强得电子能力依次增大得电子能力依次增大非金属性依次增强金属性依次增强金属性依次增强思考：周期表中什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强，为什么？周期表左下方的钫[fāng]金属性最强，右上方的氟非金属性最强。从原子结构的角度预测金属性与非金属性的递变规律A、同一周期，从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。B、同一主族，从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。（三）元素周期表和元素周期律的意义门捷列夫，19世纪俄国化学家，他发现了元素周期律，并就此发表了世界上第一份元素周期表。1、预言未知元素的存在与性质2、对于工农业生产的指导意义4、哲学思想方法的体现3、学习研究化学的重要工具类铝（Ea）镓（Ga）1871年门捷列夫预言1875年布瓦发现镓后测定原子量约为69原子量约为69.72比重约为5.9~6.0比重约为5.94熔点应该很低熔点为30.1℃不受空气的侵蚀灼热时略起氧化灼热时能分解水气灼热时确能分解水气能生成类似明矾的矾类能生成结晶很好的镓矾可用分光镜发现其存在镓是用分光镜发现的最高价氧化物Ea2O3最高价氧化物Ga2O3门捷列夫的预言和以后的实验结果取得了惊人的一致

类铝（镓）的发现：1875年，法国化学家布瓦博德朗在分析比里牛斯山的闪锌矿时发现一种新元素，命名为镓，测得镓的比重为4.7，不久收到门捷列夫的来信指出镓的比重不应是4.7，而是5.9~6.0，布瓦博德朗是唯一手里掌握金属镓的人，门捷列夫是怎样知道镓的比重的呢？经重新测定镓的比重确实是5.94，这结果使他大为惊奇，认真阅读门捷列夫的周期论文后，感慨地说“我没有什么可说的了，事实证明了门捷列夫理论的巨大意义”。根据元素周期表预言新元素的存在元素周期表的研究历程：1829、1864、1865、1866、1869、1905、1916…1866年纽兰兹在伦敦化学会上报告他的发现时，一位教授讥讽：“如果纽兰兹先生把元素按字母顺序排列，也可能出现这种情况。”纽兰兹一气之下终止了研究。1871年门捷列夫继续研究并且修订周期表。修订铟、铀原子量、预言类铝、类硅并得到证明。理论得到认可。1906年逝世前一年再次发表他修订的元素周期表寻找用于制取农药的元素寻找半导体材料寻找催化剂、耐高温、耐腐蚀的合金材料A、B、C、D四种元素在周期表中分别处于元素x的四周(如下图)，已知X元素最高价氧化物的化学式为X2O5，且五种元素中有一种元素的原子半径是它们所处的同族中最小的。试确定：

各元素的符号：解析本题的关键是确定X。X2O5中X为+5价，为ⅤA族元素，又知五种元素中有一种元素是同族中原子半径最小的，只能是B，第ⅤA族的第一种元素是N，所以X为P，D为As，A为Si，C为S。生物元素指组成生命体的化学元素。常量元素：占人体质量分数万分之一以上，主要用11种，H、O、C、N、Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg，都是必需元素。微量元素：分为必需微量元素、非必需微量元素及有害微量元素。有Fe、I、Cu、B、F、Si、Mn、Cr、V、Co、Ni、Mo、Zn、Se等。第二节卤族元素元素周期表中第ⅦA族元素称为卤族元素，简称卤素。包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）。卤素氟氯溴碘氧化性逐渐减弱相同点：最外层7个电子易得一个电子，不同点：核电荷数递增电子层数递增原子半径依次增大得电子能力逐渐减弱核电荷数电子层排布元素符号FClBrI91735532,72,8,72,8,18,72,8,18,18,7原子结构性质决定具氧化性一、氯气卤素均为典型非金属元素，单质具有很强的化学活泼性，自然界以化合态形式存在。（一）氯气的性质双原子分子，分子式为Cl2。常态呈黄绿色，密度为空气2.5倍，易液化，能溶于水。有剧毒，具有强烈的刺激性气味。＋17287＋17288ClCl-+e卤素原子卤素离子得到一个电子半径增大1.氯气与金属的反应能与绝大多数金属反应生成盐。2Na+Cl2＝2NaCl（白色）点燃2Fe+3Cl2＝2FeCl3

（棕色）

点燃干燥的氯气在常温下不与铁反应，可用钢瓶贮存液氯2.氯气与非金属的反应在一定条件下，能与氢气、磷等非金属反应，但不能和氧气、碳等直接化合。氯气与氢气的反应，常温无光照时，反应缓慢。有光照或加热时，反应剧烈。H2+Cl2=2HCl光照3.氯气和水的反应氯气溶于水形成黄绿色的氯水Cl2+H2O=HCl+HClOHClO为强氧化剂，具有氧化、漂白和消毒杀菌的作用。HClO不稳定，见光易分解放出氧气。2HClO=2HCl+O24.氯气与碱的反应氯气与碱反应生成氯化物、次氯酸盐和水2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (工业制漂白粉)工业用氯气和消石灰Ca(OH)2制漂白粉。漂白粉为混合物，有效成分为Ca(ClO)2，又称漂白精。原理：Ca(ClO)2+2H2O=Ca(OH)2+2HClO （工作原理）失效：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO(二)氯气的用途重要的化工原料，制造农药，合成盐酸等，制造氯仿等有机溶剂，消毒。二、卤素单质的性质（一）卤族元素的结构特点及物理性质氟氯溴碘非金属性逐渐减弱相同点：最外层7个电子易得一个电子，不同点：核电荷数递增电子层数递增原子半径依次增大得电子能力逐渐减弱核电荷数电子层排布元素符号FClBrI91735532,72,8,72,8,18,72,8,18.18,7具氧化性单质状态颜色密度沸点溶解度F2气体淡黄色逐逐逐Cl2气体黄绿色渐渐渐Br2液体红棕色增增减I2固体紫黑色大大小卤素单质主要物理性质不易溶于水，易溶于酒精、汽油、四氯化碳等有机试剂（二）卤素单质的化学性质单质都是活泼的非金属，都能与金属、非金属、水、碱等物质发生反应。1.卤素与金属的反应生成金属卤化物，按F2、Cl2、Br2、I2的顺序反应能力减弱。氟、氯能与绝大多数金属直接化合，溴、碘在常温下可与活泼金属直接化合，与其它金属需在加热的条件下才能反应。氟化物最稳定，碘化物最不稳定，稳定性随着氟化物、氯化物、溴化物、碘化物的顺序递减。化合价均为-1价。Ｍ+Ｘ2＝MXn

2Fe+3Cl2＝2FeCl3Cu+Cl2＝

CuCl22Fe+3Br2＝2FeBr3Cu+Br2＝CuBr2

Fe+I2

＝FeI2

2Cu+I2

＝2CuI2.卤素与氢气的反应单质反应方程式条件及现象气态氢化物稳定性氢化物水溶液酸性F2黑暗H2+F2=2HF暗处、爆炸很稳定氢氟酸-弱酸Cl2光照H2+Cl2=2HCl光照或加热、爆炸稳定盐酸-强酸Br2高温H2+Br2=2HBr高温，缓慢化合较稳定氢溴酸-强酸I2高温H2+I2=2HI高温、缓慢化合，可逆不稳定氢碘酸-强酸稳定性减弱酸性增强卤素单质与氢气反应性质的比较3.卤素与水的反应2F2+2H2O=4HF+O2

↑Br2、I2与水的反应与Cl2相似，但比较微弱。反应按F2、Cl2、

Br2、I2逐渐减弱。Br2+H2O=HBr+HBrOCl2+H2O=HCl+HClO4.卤素与碱的反应生成卤化物、次卤酸盐和水。反应能力按F2、Cl2、

Br2、I2逐渐减弱。X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O3X2+6NaOH=5NaX+NaXO3+3H2O(X=Cl、Br、I)5.卤离子的检验离子检验试剂主要实验现象Cl－AgNO3溶液、稀硝酸生成白色沉淀，不溶于稀硝酸Br－AgNO3溶液、稀硝酸