无机与分析化学PPT课件
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无机及分析化学课件
酸碱反应
酸碱反应是指酸和碱之间的中和 反应，生成盐和水。
沉淀反应
沉淀反应是指溶液中的离子结合 成难溶于水的沉淀，从溶液中析 出的过程。
氧化还原反应
氧化数的概念
氧化数是表示原子或分子氧化态的数 值，用于表示原子或分子在氧化还原 反应中的得失电子数。
氧化还原反应的概念
氧化还原反应是指电子转移的反应， 其中氧化剂获得电子，还原剂失去电 子。
气体为参考态。
化学反应的动力学原理
1 2
反应速率的概念
反应速率是描述化学反应快慢的物理量，单位为 摩尔每升每秒（mol/L·s）。
反应速率方程
反应速率与反应物浓度的关系可以用反应速率方 程来表示。
3
活化能的概念
活化能是表示化学反应速率快慢的物理量，单位 为焦耳每摩尔（J/mol）。
酸碱反应与沉淀反应
04 无机化合物的分类与性质
金属元素及其化合物
金属元素概述
金属元素是具有金属光泽、导电、导热性能良好 的元素，通常在周期表中占据一定的位置。
金属单质
金属单质具有金属键合，表现出良好的导电、导 热和延展性。
金属化合物
金属化合物种类繁多，包括氧化物、硫化物、卤 化物等，具有独特的物理和化学性质。
非金属元素及其化合物
杂化合物。
配合物的结构
02
配合物的结构通常由中心原子或离子和配位体组成，配位体通
过配位键与中心原子或离子结合。
簇合物的结构
03
簇合物是由多个原子或离子通过共价键结合形成的复杂化合物，
具有独特的结构和性质。
05 分析化学简介
分析化学的定义与任务
总结词
分析化学是一门研究物质组成、结构和性质的学科，其任务是通过实验手段获 取物质的化学信息。
无机与分析化学 PPT课件
第41页/共64页
•从动力学的角度来看，决定反应速率 的一步是氮分子在催化剂表面的吸附分 解反应，这一步所需要的活化能相当高， 反应速率慢。 •而催化剂表面的氨的脱附所需要的活化能 很低，因而反应速率快。
第42页/共64页
化学吸附 表面反应
脱附
N2 2(Fe) 2N(Fe) H2 2(Fe) 2H(Fe) N(Fe) H(Fe) NH(Fe) (Fe) NH(Fe) H(Fe) NH2(Fe) (Fe) NH2(Fe) H(Fe) NH3(Fe) (Fe) NH3(Fe) NH3 (Fe)
• 焓减、熵减、体积减少的反应；
*从热力学角度考虑：应高压、低温为佳。
• 但该反应的活化能Ea=326.4kJ.mol-1，反应速率在常温下非常慢，无可操作 性；
• 高压对成本的要求较高，能耗大；
第37页/共64页
有关的热力学数据：
组分
fHm0(kJ.mol-1) 温度S与m氨o(产J率.K之-间1.的m关o系l：-1)
二氧化硫的反应等； • 多相催化：反应物与催化剂不同相，一般催化剂为固相。 *多相催化的过程较复杂，含吸附、反应、解吸等过程；与复杂的吸附机理、
传质速率、反应活性等诸多因素有关。
第30页/共64页
第31页/共64页
催化反应举例：
• 2SO2+O2
2SO3 无催化剂参加的反应，活化能较大；
• 若用NO为催化剂，则上述反应可认为分成下列两个活化能较小、反应速率 较快的反应：
15.3
81.5
86.5
89.9
95.4
98.3
2.2
52
64.2 71
84.2
92.6
0.4
25.1
•从动力学的角度来看，决定反应速率 的一步是氮分子在催化剂表面的吸附分 解反应，这一步所需要的活化能相当高， 反应速率慢。 •而催化剂表面的氨的脱附所需要的活化能 很低，因而反应速率快。
第42页/共64页
化学吸附 表面反应
脱附
N2 2(Fe) 2N(Fe) H2 2(Fe) 2H(Fe) N(Fe) H(Fe) NH(Fe) (Fe) NH(Fe) H(Fe) NH2(Fe) (Fe) NH2(Fe) H(Fe) NH3(Fe) (Fe) NH3(Fe) NH3 (Fe)
• 焓减、熵减、体积减少的反应；
*从热力学角度考虑：应高压、低温为佳。
• 但该反应的活化能Ea=326.4kJ.mol-1，反应速率在常温下非常慢，无可操作 性；
• 高压对成本的要求较高，能耗大；
第37页/共64页
有关的热力学数据：
组分
fHm0(kJ.mol-1) 温度S与m氨o(产J率.K之-间1.的m关o系l：-1)
二氧化硫的反应等； • 多相催化：反应物与催化剂不同相，一般催化剂为固相。 *多相催化的过程较复杂，含吸附、反应、解吸等过程；与复杂的吸附机理、
传质速率、反应活性等诸多因素有关。
第30页/共64页
第31页/共64页
催化反应举例：
• 2SO2+O2
2SO3 无催化剂参加的反应，活化能较大；
• 若用NO为催化剂，则上述反应可认为分成下列两个活化能较小、反应速率 较快的反应：
15.3
81.5
86.5
89.9
95.4
98.3
2.2
52
64.2 71
84.2
92.6
0.4
25.1
无机及分析化学课件(第四版)第一章
总结词
根据不同的分类标准，分析化学可以分为多种类型。按分析对象可以分为无机分析和有机分析，这是根据被测物质中是否含有碳元素来划分的。按分析方式可以分为化学分析和仪器分析，前者依赖于化学反应进行定量或定性分析，后者则利用各种精密仪器对物质进行测量。另外，根据待测组分的含量，分析化学可分为常量分析、微量分析和痕量分析。
分子结构
分子由原子通过化学键连接而成，分子的几何构型和成键方式决定了分子的性质。常见的分子结构有共价键、离子键和金属键。
晶体结构
晶体是由原子或分子在空间周期性排列形成的固体，晶体的性质与原子或分子的排列方式密切相关。晶体分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
分子结构和晶体结构
酸和碱之间的反应称为酸碱反应，反应中质子转移是酸碱反应的本质。酸和碱的相对强弱可以通过电离常数来衡量。
实验数据处理和误差分析
实验安全
01
实验安全是实验过程中的首要问题，需要遵守实验室安全规定，正确使用实验器材和防护用品。
环境保护
02
环境保护是每个实验者应尽的责任，需要合理处理实验废弃物，减少对环境的污染。
实验安全和环境保护的实验实例
03
通过具体的实验实例，如实验室安全规定、废液处理等，来掌握实验安全和环境保护的方法。
04
无机及分析化学实验基础
1
2
3
掌握实验基本操作技术是进行无机及分析化学实验的基础，包括称量、加热、冷却、萃取、蒸发、结晶等操作。
实验基本操作技术
在进行实验基本操作时，需要注意安全、准确、快速、环保等原则，避免误差和事故的发生。
实验基本操作技术的注意事项
通过具体的实验实例，如硫酸铜晶体的制备、碘的萃取等，来掌握实验基本操作技术。
根据不同的分类标准，分析化学可以分为多种类型。按分析对象可以分为无机分析和有机分析，这是根据被测物质中是否含有碳元素来划分的。按分析方式可以分为化学分析和仪器分析，前者依赖于化学反应进行定量或定性分析，后者则利用各种精密仪器对物质进行测量。另外，根据待测组分的含量，分析化学可分为常量分析、微量分析和痕量分析。
分子结构
分子由原子通过化学键连接而成，分子的几何构型和成键方式决定了分子的性质。常见的分子结构有共价键、离子键和金属键。
晶体结构
晶体是由原子或分子在空间周期性排列形成的固体，晶体的性质与原子或分子的排列方式密切相关。晶体分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
分子结构和晶体结构
酸和碱之间的反应称为酸碱反应，反应中质子转移是酸碱反应的本质。酸和碱的相对强弱可以通过电离常数来衡量。
实验数据处理和误差分析
实验安全
01
实验安全是实验过程中的首要问题，需要遵守实验室安全规定，正确使用实验器材和防护用品。
环境保护
02
环境保护是每个实验者应尽的责任，需要合理处理实验废弃物，减少对环境的污染。
实验安全和环境保护的实验实例
03
通过具体的实验实例，如实验室安全规定、废液处理等，来掌握实验安全和环境保护的方法。
04
无机及分析化学实验基础
1
2
3
掌握实验基本操作技术是进行无机及分析化学实验的基础，包括称量、加热、冷却、萃取、蒸发、结晶等操作。
实验基本操作技术
在进行实验基本操作时，需要注意安全、准确、快速、环保等原则，避免误差和事故的发生。
实验基本操作技术的注意事项
通过具体的实验实例，如硫酸铜晶体的制备、碘的萃取等，来掌握实验基本操作技术。
无机与分析化学课件
稳定。
例外：Pt，W
三、核外电子的排布和元素周期系
➢电子的分布
按三原则，利用能级图的填充顺序，写出原子的电子排布式 能级组由低（n，l）至高(n，l)、由左至右的次序填入诸能级。 然后在各轨道符号的右上角用数字表示该轨道上的电子数，没有 填入电子的全空轨道则不必列出。 例如，基态钛原子（Z=22）的电子分布为（右上角数字为填入 的电子数）：
周期
短周期（一，二，三） 长周期（四，五，六，七）
•按照各元素原子核外电子排布的顺序排列就形成了元素周期表
族
周
期 IA
0
H 1 氢 IIA
Li Be 2 锂铍
He
s区
p区
IIIA IVA VA VIAVIIA 氦
B C N O F Ne
d区
f区
硼碳 氮氧氟氖
Na Mg 3 钠 镁 IIIB IVB VB VIBVIIB VIII
0
1 ⅡA
Ⅲ A Ⅳ A ⅤA ⅥA Ⅶ A
2
3
Ⅲ B ⅣB ⅤB Ⅵ B Ⅶ B ⅦB ⅠB ⅡB
4 s区
5
ns1-ns2
6
d区 (n-1)d1-8 ns2
ds区 (n-1)d10 ns2
p区 ns2 np1-6
7
镧系
锕系
f 区 (n-2)f1-14 (n-1)d0-1 ns2
例 写出下列各原子序数的电子层构型，并指出元素所在周期 表中的周期、族、元素名称及元素符号。 (1) Z = 18；(2) Z = 24；(3) Z = 29；(4) Z = 80
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，为第四周期ⅥB族、d区元 素；
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，为第四周期ⅠB族、ds区元素
《无机与分析化学》PPT课件
H+:OH- + :NH3 (H2O)
以H+为标准时，OH-的碱性强于NH3
Ag+:OH- + 2:NH3
[Ag(NH3)2]+ + :OH-
以Ag+为标准时，NH3的碱性强于OH-
4.1.1 酸碱质子理论（proton theory of acids and bases）
1. 相关概念
酸和碱不是彼此分隔的，而是统一在对质子的关系上：
⑶ 盐的水解
H+
H 2 O (l ) (a A q H c ) A O c (H a
H+
N 4 (H a q H 2 O ( l ) H 3 O (a q N 3 ( )H a
H+
C2 O u ) 4 2 ( H H 2 O (H l3 ) O (a q C)u2 O (3 O ( a ))H q
2. 酸碱强度
• 酸碱强度与溶剂有关
HAc在水中是弱酸，而在液氨溶剂中是强酸。这是因 为NH3比H2O接受质子的能力强得多。
H+
HA H c 2 O ( a (H l q 3 O ) ()a q ) ( a ) A q c
H+
HA N c 3 (( l H ) a N 4 q (H a ) q A ( a ) ) c q
HA + H2O = H3O+ + A-
(半反应) (半反应)
(酸碱反应)
H+ + A-(碱1) = HA(酸1) H2O(酸2) = HO-(碱2) + H+
A- + H2O = HO- + HA
(半反应) (半反应)
无机化学及无机分析课件PPT
criterion for the spontaneous process
3.4 平衡状态和标准平衡常数 Equilibrium
and standard equilibrium constant
什么是化学热力学？
Chemical thermodynamics 热力学是研究各种形式能量相互转化时遵循的规律。
Df
H
θ m
(298K)
/ kJ mol1
0.000
+1.987
-17.6
0.000
-241.80
-285.84
-271
-92.31
-36.40
+25.9
-411.15
-287
多数化合物的△fHθ m值<0，说 明由参考状态单质形成化合物 时放热。
由△fHθ m值可判断化合物的相对 稳定性： △fHθ m值负值越大，化 合物越稳定。
4 热和功 (heat and work)
★ 热（Q） 体系与环境之间由于存
在温差而传递的能量。热不 是状态函数。 ★功(W )
体系与环境之间除热之 外以其他形式传递的能量。
环境 热
Q﹥
Q﹤
体系
功不是状态函数。
体积功：
W pex V2 V1
w﹥
w﹤
功
pex DV
前者是指某一具体的物理状态(例如气态、液态或某种 形式的固态)，后者则指同时满足特定温度(273.15K)和特定 压力(101.325 kPa)的一种条件。
3 标准摩尔生成焓（standard molar enthalpy of formation ）
指在温度T下,由参考状态 单质生成1mol物质B的标准摩 尔焓变。
3.4 平衡状态和标准平衡常数 Equilibrium
and standard equilibrium constant
什么是化学热力学？
Chemical thermodynamics 热力学是研究各种形式能量相互转化时遵循的规律。
Df
H
θ m
(298K)
/ kJ mol1
0.000
+1.987
-17.6
0.000
-241.80
-285.84
-271
-92.31
-36.40
+25.9
-411.15
-287
多数化合物的△fHθ m值<0，说 明由参考状态单质形成化合物 时放热。
由△fHθ m值可判断化合物的相对 稳定性： △fHθ m值负值越大，化 合物越稳定。
4 热和功 (heat and work)
★ 热（Q） 体系与环境之间由于存
在温差而传递的能量。热不 是状态函数。 ★功(W )
体系与环境之间除热之 外以其他形式传递的能量。
环境 热
Q﹥
Q﹤
体系
功不是状态函数。
体积功：
W pex V2 V1
w﹥
w﹤
功
pex DV
前者是指某一具体的物理状态(例如气态、液态或某种 形式的固态)，后者则指同时满足特定温度(273.15K)和特定 压力(101.325 kPa)的一种条件。
3 标准摩尔生成焓（standard molar enthalpy of formation ）
指在温度T下,由参考状态 单质生成1mol物质B的标准摩 尔焓变。
无机及分析化学[全]ppt课件
![无机及分析化学[全]ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/9513af63fd0a79563d1e72ad.png)
47ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分子可以通过膜，水中的无机盐、重金属离子、 有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分
开来。
p
p >
淡水
盐水
48
反渗透法净化水
【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通 过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?
溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tf* 。 原因：溶液的蒸气压下降。
36
溶液的凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。
溶剂 的凝 固点 下降 示意 图
pº (kPa)
p
0.6105
△p
纯水A'
B'溶液
A
B
△Tf
37
Tf Tf*(273K)
373K
T
小结：
溶液的沸点上升和凝固点下降的原因都是溶液的蒸气压下降。而溶液的蒸气压下降服 从拉乌尔定律，那么这两种特性也服从拉乌尔定律与溶液的质量摩尔浓度成正比： △Tb=Kb× b(B) △Tf=Kf× b(B)
38
1.3.1.4 溶液的渗透压
39
渗透作用产生的条件： •半透膜存在； •膜两侧溶液的浓度不相等。
40
半透膜的作用：只许溶剂分子通过，溶质分子不能通过。 初始：溶剂分子扩散速度 V纯水 > V糖水
渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水 = v糖水渗透停止。 糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。
10
1.1.9 质量分数
反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分子可以通过膜，水中的无机盐、重金属离子、 有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分
开来。
p
p >
淡水
盐水
48
反渗透法净化水
【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通 过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?
溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tf* 。 原因：溶液的蒸气压下降。
36
溶液的凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。
溶剂 的凝 固点 下降 示意 图
pº (kPa)
p
0.6105
△p
纯水A'
B'溶液
A
B
△Tf
37
Tf Tf*(273K)
373K
T
小结：
溶液的沸点上升和凝固点下降的原因都是溶液的蒸气压下降。而溶液的蒸气压下降服 从拉乌尔定律，那么这两种特性也服从拉乌尔定律与溶液的质量摩尔浓度成正比： △Tb=Kb× b(B) △Tf=Kf× b(B)
38
1.3.1.4 溶液的渗透压
39
渗透作用产生的条件： •半透膜存在； •膜两侧溶液的浓度不相等。
40
半透膜的作用：只许溶剂分子通过，溶质分子不能通过。 初始：溶剂分子扩散速度 V纯水 > V糖水
渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水 = v糖水渗透停止。 糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。
10
1.1.9 质量分数
无机及分析化学-PPT课件精选全文
溶液的浓度 0.02080 mol/L
四位有效数字
溶液的浓度 0.10 mol/L
二位有效数字
被测物含量 56.12％
四位有效数字
平衡常数 K＝1.8x10
二位有效数字
pH值(注) 12.08
二位有效数字
pH值
5.1
一位有效数字
注：
考虑pH值的有效数字时，因为pH值是氢离子浓度 的负对数，所以pH值的有效数字位数只考虑小数点后 数字个数，小数点前面的数字不是有效数字，因为它实 际上只反映了氢离子浓度的数量级。
化学是一门以实验为基础的科学：Chem-is-try
化学在21世纪焕发着新的青春
20世纪化学的标志性成果 1. 合成氨技术 2.三大合成高分子材料:塑料、橡胶、纤维。 3.药物的发明
化学发展的现状（ 21世纪）
化学和其他学科交叉,形成了许多新兴学科:
如地球化学、环境化学、化学生物学、药物化学等 化学已经成为生命、农业、医学、材料、环境等学科 的基础。
(±0.2)+(±0.0002)≈±0.2
所以计算结果的正确表示应为 36.5 。有效数字36.5 正好 与0.2的绝对误差相匹配。
(2)乘除法 例如，以下三个有效数字进行乘除法运算时 0.024×8.156 12.576 ＝0.015564885…… 因为每个数据的最后一位数字均为可疑数字，若最后一位有1
在有效数字中，数字“0”具有双重意义：(1)作为普通 数字使用，它是有效数字；(2)只起定位作用，它不是有效 数字。
例如，测得以下数据：
试剂的体积 12mL (量筒量取)
二位有效数字
试样的质量 0.6283g (分析天平称取) 四位有效数字
滴定液体积 23.58mL (滴定管读取) 四位有效数字
无机与分析化学ppt课件 第一篇 化学反应原理
体解积：分以数CH。4的分体积、体积分数为例。
解法一：思路，
V(CH4)
n(CH4)RT， p总
需先求出n(CH4a)
19
n(CH4) = x(CH4)·n总
47.0
100m ol= 94.0m ol
47.0+ 2.0+ 0.80+ 0.20
9 4 .0 m o l 8 .3 1 4 k P aL K -1m o l-1 2 9 8 K
➢定压过程：始态、终态压力相等，并且过程中始终保 持这个压力。p1=p2
➢定容过程：始态、终态容积相等，并且过程中始终保 持这个容积。V1=V2
a
37
途径： 系统从始态变为终态所经历的过程总和，被称为途径。
状态函数的特点是： 其变化值只取决于系统的起始状态和终了状态，而与系
统变化所经历的具体途径无关。
p=98.70kPa V=2.50L
298K时，p(H2O)=3.17kPa
Mr (Zn)=6a5.39
15
(98.703.17)kPa2.50L n(H2) = 8.314JK-1mol-1298K
=0.0964mol
Zn(s) + 2HCl ZnCl2 + H2(g)
65.39g
1mol
m(Zn)=?
n =n1+ n2+
p
nRT V
a
10
分压的求解：
pB
nBRT V
p
nRT V
pB p
nB n
xB
pB
nB n
pxBp
x B B的摩尔分数
a
11
例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气 体的混合物。取样分析后，其中
解法一：思路，
V(CH4)
n(CH4)RT， p总
需先求出n(CH4a)
19
n(CH4) = x(CH4)·n总
47.0
100m ol= 94.0m ol
47.0+ 2.0+ 0.80+ 0.20
9 4 .0 m o l 8 .3 1 4 k P aL K -1m o l-1 2 9 8 K
➢定压过程：始态、终态压力相等，并且过程中始终保 持这个压力。p1=p2
➢定容过程：始态、终态容积相等，并且过程中始终保 持这个容积。V1=V2
a
37
途径： 系统从始态变为终态所经历的过程总和，被称为途径。
状态函数的特点是： 其变化值只取决于系统的起始状态和终了状态，而与系
统变化所经历的具体途径无关。
p=98.70kPa V=2.50L
298K时，p(H2O)=3.17kPa
Mr (Zn)=6a5.39
15
(98.703.17)kPa2.50L n(H2) = 8.314JK-1mol-1298K
=0.0964mol
Zn(s) + 2HCl ZnCl2 + H2(g)
65.39g
1mol
m(Zn)=?
n =n1+ n2+
p
nRT V
a
10
分压的求解：
pB
nBRT V
p
nRT V
pB p
nB n
xB
pB
nB n
pxBp
x B B的摩尔分数
a
11
例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气 体的混合物。取样分析后，其中
无机与分析化学第四章物质结构简介-PPT课件
物质的性质由其结构决定，而物质由分子组成，分子由原子组成 ，因此，分子结构和原子结构是物质结构的基本内容。 §4—1 原子结构 一、玻尔理论 1. 氢原子光谱 近代原子结构理论的研究和确立都是从氢原子光谱开始的： 一只装有低压H2的放电管，通过高压电流，氢原子被激发后所发 出的光经过分光镜。在可见、紫外、红外光区可得到一系列按波长 次序排列的不连续的线状光谱，即氢原子光谱。（如下图）。而日 光通过分光镜得到连续的带状光谱。
2 2 2 2 8 m 2 2 2 ( EV ) 0 2 x y z h
式中：E—总能量 V—势能,表示原子核对电子的吸引能 m—电子的质量 Ψ —波函数 ， h—普朗克常数 ， x,y,z—空间坐标 解方程可求得 Ψ 和E.。 将直角坐标变换为球坐标，用变分法解得波函数的一般形式： Ψ n, l, m（r，θ，φ）= R n， l （r）﹒Yl，, m（θ，φ） 其中，R （r）是波函数的径向部分，叫径向波函数，它只随电子离核的距离r 而变化，含有n, l两个量子数；Y（θ，φ）是波函数的角度部分，叫角度波函数， 它随角度（θ，φ）变化，含有l, m两个量子数。
第四章 物质结构简介
【特征】①不连续的线状光谱：从红外区到紫外区呈现多条具有 特征波长的谱线 ②从长波到短波， Hα 至 Hε 等谱线间的距离越来越小（ n 越来 越大）表现出明显的规律性。 1 1 频率 R ( ) , ( n 3 , 4 , 5 , . . . )
2 2 2 n
式中R为里德堡常数。而且某一瞬间一个氢原子只能放出一条谱 线，许多氢原子才能放出不同的谱线。 为什么氢原子光谱是不连续的线状光谱？按照麦克斯威的电磁理 论，绕核运动的电子应不停地连续地辐射电磁波，得到连续光谱； 由于电磁波的辐射，电子的能量将逐渐减小，最终会落到带正电的 核上。可事实上，原子稳定的存在着。为解决这一问题，1913年， 年轻的丹麦物理学家玻尔，吸收了量子论的思想，建立了玻尔原子 模型，即玻尔理论。
2 2 2 2 8 m 2 2 2 ( EV ) 0 2 x y z h
式中：E—总能量 V—势能,表示原子核对电子的吸引能 m—电子的质量 Ψ —波函数 ， h—普朗克常数 ， x,y,z—空间坐标 解方程可求得 Ψ 和E.。 将直角坐标变换为球坐标，用变分法解得波函数的一般形式： Ψ n, l, m（r，θ，φ）= R n， l （r）﹒Yl，, m（θ，φ） 其中，R （r）是波函数的径向部分，叫径向波函数，它只随电子离核的距离r 而变化，含有n, l两个量子数；Y（θ，φ）是波函数的角度部分，叫角度波函数， 它随角度（θ，φ）变化，含有l, m两个量子数。
第四章 物质结构简介
【特征】①不连续的线状光谱：从红外区到紫外区呈现多条具有 特征波长的谱线 ②从长波到短波， Hα 至 Hε 等谱线间的距离越来越小（ n 越来 越大）表现出明显的规律性。 1 1 频率 R ( ) , ( n 3 , 4 , 5 , . . . )
2 2 2 n
式中R为里德堡常数。而且某一瞬间一个氢原子只能放出一条谱 线，许多氢原子才能放出不同的谱线。 为什么氢原子光谱是不连续的线状光谱？按照麦克斯威的电磁理 论，绕核运动的电子应不停地连续地辐射电磁波，得到连续光谱； 由于电磁波的辐射，电子的能量将逐渐减小，最终会落到带正电的 核上。可事实上，原子稳定的存在着。为解决这一问题，1913年， 年轻的丹麦物理学家玻尔，吸收了量子论的思想，建立了玻尔原子 模型，即玻尔理论。
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运用上述定义时，须遵循以下几条规则：
在离子型化合物中，元素原子的氧化数等于该原子的 离子电荷数； 在共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大的元 素原子后，在两原子中留下的表观电荷数即为它们的 氧化数。 分子或离子的总电荷数等于各元素的氧化数的代数和， 分子的总电荷数为零。
氧化数与电子转移
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu H2 + 0.5 O2 H 2 O
2个 “e” 的转 移
共价键
“形式电荷” +1 -2 （电子偏移情况的反映）
称为“氧化数”
规则： 化合物中各元素氧化数的代ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和为零。
1）单质中，元素的氧化数等于零。（N2 、H2 、O2 等） 2）二元离子化合物中，与元素的电荷数相一致。 NaCl CaF2
+1,-1 +2,-1
3) 共价化合物中，成键电子对偏向电负性大的元素。
且可为分数、零，它只要求化合物的形式电荷为 零即可。
• 原子价只是用于较简单的分子，对于复杂分子，
不知道结构就无法知晓其原子价。而氧化数只是
一种形式电荷，不必知道分子结构。
氧化还原的特征
化学反应分类： 非氧化还原反应：在反应过程中，元素的氧化 数不变，如：酸碱反应、沉淀反应、配合反 应、复分解反应。 氧化还原反应：在反应过程中，反应物与生成 物中有的元素的氧化数发生变化。
氧化态：同一元素高氧化态物质称为氧化态 还原态：同一元素低氧化态物质称为还原态
歧化反应：氧化剂与还原剂是同一种物质
同一种元素不同氧化数的两种物质构成的氧化 还原体系，称氧化还原电对。 表示形式：氧化态/还原态 如：Cu2+/Cu， Fe3+/Fe2+，MnO4－/Mn2+……
共轭关系：
氧化态 + ne = 还原态
配平原则：氧化剂和还原剂得失电子数相等
方法要点： 1）根据实验，确定产物、反应物在溶液体系中的存在 形式，写出相应的离子反应式（弱电解质、有机物、气 体以分子式表示） 2）将反应物分成两个半反应，即氧化剂的还原反应和 还原剂的氧化反应 3）按物料、电荷平衡原则配平两个半反应 4）根据得失电子数相等的原则确定各个半反应的系数 5）根据反应条件确定反应的酸碱介质，分别加入H+、 OH-、H2O，使方程配平
可见：氧化态与还原态是建立在得失电子的关系上得 电子的物质：氧化数降低、是氧化剂、本身被还原失 电子的物质： 氧化数升高、是还原剂、本身被氧化 氧化还原反应是两个或两个以上氧化还原电对共同作 用的结果，所有的氧化还原反应都可以找到相应的氧 化还原电对。
氧化还原方程式的配平
氧化还原反应方程式的配平 （1）氧化数法（中学学过） （2）离子电子法－－本法适用于溶液中的反应
氧化还原作用： •氧化还原反应：使某些元素的氧化态发生改变的反应。 其本质是就是电子的得失，（氧化剂与还原剂之间的 反应） •氧化（oxidation）：氧化数升高的过程 •还原（reduction）：氧化数降低的过程 •氧化剂：氧化数降低的反应物 •还原剂：氧化数升高的反应物 这两种物质相互依存、这两个过程也相互依存，在同 一个反应中同时发生。
2MnO4- + 5SO32- + 16H+ + 5H2O = 2Mn2+ + 8H2O + 5SO42- + 10H+ 即：2MnO4- + 5SO32- + 6H+ = 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O
O: -2 (H2O 等）； －1 （H2O2); -0.5 (KO2 超氧化钾） H: +1, 一般情况； －1， CaH2 、NaH
思考题： 确定氧化数
（1）Na2S2O3
Na2S4O6
+2
+2.5
（2）K2Cr2O7 CrO5
+6
+10
（3）KO2
KO3
-0.5 -1/3
注意：1） 同种元素可有不同的氧化数； 2） 氧化数可为正、负和分数等； 3） 氧化数不一定符合实际元素的电子转移情况。
无机与分析化学
基本概念
原子价和氧化数：
1. 原子价的概念：
元素原子能够化合或置换1价原子(H)或1价 基团(OH－)的数目。
2．氧化数的概念(Oxidation Number)：
1970年，IUPAC 对氧化值作了以下定义： 氧化数是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数由假 设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得 (电子偏移情况的“形式电荷”数）。 由于化合物中组成元素的电负性不同，原子结合时， 电子对总是要移向电负性大的一方，从而使化合物中 组成元素原子带有正或负电荷，这些所带的形式电荷 就是该原子的氧化数。 氧化数就是化合物中每元素所带的形式电荷，只说明 现象，不一定符合本质。
• 氧化数反映了元素在化合物中的氧化态，因此氧化数又往 往被称为“氧化态”。
• 引入氧化数是为了利于讨论氧化还原反应。
原子价与氧化数： • 理论基础：原子价——离子键与共价键（共享电
子对的概念、表征形成单键的能力）； 氧化数——电负性和现代价键理论;
• 两者之间的联系： 原子价一般不变；而氧化数为形式电荷，可变
S2O32-
O -O S O-
S的氧化数为＋2， S
+4, (+6) 0, (-2)
• 氧化数是按一定规则指定的形式电荷的数值，它可以是负 数、正数，也可以是分数或零；(原子价一般为整数)
• 在化合物中，某一元素的氧化数是该元素的平均氧化数；
• 需要指出的是氧化数的概念并非人为的形式规定，它是有 实验事实为依据的。例如：实验证实，使1 mol MnO4- 还 原为MnO2 时，需得到 3 mol 电子；而还原为 Mn2+ 时， 需5 mol 电子，它们相应的氧化数变化分别是：(+7) – (+4) = 3 及 (+7) – (+2) = 5。
例1：配平酸性介质下KMnO4溶液与Na2SO3的反应 [解] 先写出相应的离子反应式：
MnO4- + SO32- + H+ Mn2+ + SO42写出半反应： SO32- SO42- + 2e (反应物缺氧)
MnO4- + 5e Mn2+ (生成物缺氧) 配平半反应：
SO32- + H2O SO42- + 2H+ + 2e (1) MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O (2) 得失电子数相等：(1) 5 + (2) 2得