《工程化学基础》教案物质的化学组成和聚集状态
物质的聚集状态教学案
物质的聚集状态教学案姓名： 班级： 组号：一、教学目标1.知道不同聚集状态物质的一些特性，根据物质的存在状态进行分类，知道固、液、气态物质的一些特性。
2.了解影响气体体积的主要因素，初步学会运用气体摩尔体积等概念进行简单的计算。
3.引导学生从微观角度理解化学物质的存在状态，在原有基础上提升对化学物质的认识，同时为后续内容的学习打好必要的基础。
二、教学重点、难点教学重点、难点：理解气体摩尔体积等概念并进行简单的计算 三、教学过程【导入新课】我们在日常生活中，经常接触到很多物质，比如我们呼吸需要的氧气、补充水份的白开水、建筑用的砖头等等。
它们并不是由单个原子或分子构成的，而是它们的聚集体。
今天我们这节课就来学习下物质的聚集状态 【自主学习】知识点1.物质的聚集状态阅读课本第9页到第10页之间的知识，试着填写下空格。
1.物质具有 的聚集状态，常见物质的聚集状态有 、 、 。
2.固态物质可以分为 和 。
其中 具有规则的几何外形和固定的熔点， ，不具有规则的几何外形和固定的熔点。
3.影响物质聚集状态的外界因素： 和 表1 不同聚集状态物质的微观结构与性质 物质的聚集状态微观结构微粒的运动方式 宏观性质 固态微粒排列，微粒间的空隙 。
在 的位置上 。
有 的形状，几乎不能被 液态微粒排列 ，微粒间的空隙可以没有 的形状，但不易被气态 微粒之间的距离 可以没有 的形状，且容易被小提示：气体微粒间的距离大概是气体微粒直径的10倍左右。
知识点2.影响物质体积及其影响物质体积的因素【小组探究1】1.仔细阅读课本P11页并结合下图，思考以下问题：（注意：方框表示物质占有的体积；一个小球表示一个微粒数；小球大小表示微粒的大小；小球的距离表示微粒间的距离）（1）V1，V3相比哪个体积大？为什么？（2）V1，V2相比哪个体积大？为什么？（3）V1，V4相比哪个体积大？为什么归纳总结：根据上面3问，你认为影响物质体积的因素有哪些？阅读课本P11-P12并结合合作探究1完成下列空白1.影响物质体积的因素⑴. 外因：、⑵．内因：、、⑶．固液态物质的体积主要由、决定。
工程化学第2章物质的化学组成和聚集状态
上述各类材料体系可根据用户 不同用途及要求选择合成，发光颜 色主体为红、蓝、绿等过渡色。
上海科润光电材料有限公司
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录音磁头合金： (Co0. 90 Fe0. 06 Ni0. 02 Nb0. 02 )78 Si22–x Bx 计算机储存元件：(GdCo，GdFe) ，一种非晶态材料
形状记忆合金： Ti50 Ni
O CO
2-
CO CH2 CH2
O Ca
N CH2
O
N CH2
CO CH2
CH2
O CO
[CaY]2– 配离子
螯合物的稳定性很强
螯合物的稳定性很强是因为螯合效应的结果。
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配合物的结构与性能
具有相同化学组成的配合物往往有不同的空间结构， 并表现出不同的性能。
例如 Cl
NH3
Pt
Cl
NH3
顺式-二氯·二氨合铂(Ⅱ)
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另外，还有多中心键型金属有机化合物，如含桥 连烷基的[Al(CH3)2C6H5]2，[Be(CH3)2]n，多核羰基金属 化合物 [Mx(CO)y] 等。
事实上，周期表中除惰性气体以外的绝大多数元素 都可以与有机基团中的碳以各种方式结合，硼、磷、 砷和硅等的有机化合物一般也包括在金属有机化合物 范围之内；对过渡金属，可形成 M–O，M–S，M–P 或 M–N键，如 Pd(PPh3)4（Ph指苯基），Al(OC3H7)3 等， 也常划为金属有机化合物。所以金属有机的范围在不 断扩大，也说明科学和人的认识都是不断发展的。
1.2.1 物质的聚集状态 (教案)
1.2.1 物质的聚集状态（教案）高一化学教学案第一单元丰富多彩的化学物质第1课时物质的聚集状态教学目标：1. 知道物质的聚集状态以及聚集状态对物质性质的影响。
2. 了解影响气体体积的主要因素，初步学会运用气体摩尔体积等概念进行简单的计算。
3.掌握阿伏加德罗定律及其推论。
教学重点：气体摩尔体积的理解，阿伏加德罗定律及其推论。
教学难点：气体摩尔体积概念的建立，阿伏加德罗定律及其推论的理解。
教学过程：一、导入新课[引入]例如常温常压下，水呈现三种状态，液态的水、固态的冰和气态的水蒸气。
那么，同学们还知道哪些物质存在不同的聚集状态？[讨论并归纳]二氧化碳和干冰；氧气和贮存在钢瓶里的液氧；固态的钢铁和液态的钢水、铁水等。
二、推进新课教学环节一：物质的聚集状态[板书]一、物质的聚集状态1、常温常压下，物质存在三种状态：气态、液态和固态。
[提问]同学们，你们知道吗？生活经验告诉我们：固体有一定的形状，液体没有一定的形状，但有固体的体积，气体没有固定的形状和体积；气体容易被压缩，固体、液体不容易被压缩。
为什么固态、液态和气态物质的某些性质存在差异？这与物质的微观结构特点有何联系？[归纳]物质的状态，主要与构成物质的微粒的运动方式、微粒之间的距离有关。
[展示]图片1[讨论]根据图片，归纳整理出不同聚集状态的物质的特征。
[归纳]固体：排列紧密，间隙很小，不能自由移动，只能在固定位置上振动，有固定的形状，几乎不能被压缩。
液体：排列较紧密，间隙较小；可以自由移动，没有固定的形状，具有流动性，不易被压缩。
气体：间距很大，排列无序；不规则，可以自由移动，没有固定的形状，容易被压缩。
[投影]不同聚集状态物质的结构和性质[交流与讨论]通过学习，我们已经知道，1 mol任何微粒的集合体所含的微粒数目都相等，约为6.02×1023个，1mol微粒的质量往往不同。
那么，1mol物质的体积是否相同呢?[提问]1mol任何物质的质量，我们都可以用摩尔质量做桥梁把它计算出来。
工程化学
⑶化学气相沉积特点： ①在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间 的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。 1-1-1 相对原子质量和相对分子质量 ②涂层的化学成分可以随气相组成的改变而变化 ，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。 ③可以控制涂层的密度和涂层纯度。 ④绕镀件好。可在复杂形状的基体上以及颗粒材 料上镀膜。适合涂覆各种复杂形状的工件。由于 它的绕镀性能好，所以可涂覆带有槽、沟、孔， 甚至是盲孔的工件。 ⑤可以通过各种反应形成多种金属、合金、陶瓷 和化合物涂层。
主要内容
ONOSCNNCS阴离子 3. 核反应类型 配体 亚硝酸根 硫氰酸根 异硫氰酸根 O S N 配位原子
2016/4/28
常见多齿配体 名称 分子式
O C
-
O C
主要内容
-
缩写符号 (OX) (en)
O
O
草酸根
乙二胺 1. 镧系、锕系元素通性
2.
(o-phen) 邻菲罗啉 我国稀土元素资源和提取
2016/4/28
⑵缩合聚合物： 缩聚反应：由一种或两种以上的单体，通过缩合 形成高分子化合物，同时脱去水、卤化氢或醇 等小分子的反应 缩聚反应的特点：
1-1-1 相对原子质量和相对分子质量
① 所用单体至少有两个相互作用的官能团。
② 缩聚反应是通过一连串的缩合反应来完成的。
③ 反应过程中有小分子析出，高聚物的化学组成
N
N
3. 核反应类型
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N
N
联吡啶 乙二胺 四乙酸
(bpy)
(H4edta)
配位数——与一个形成体成键的配位 原子总数
主要内容
配位体
配位个体
工程化学教案
《工程化学》教案总纲一、课程性质及教学目的：《工程化学》是全校非化学化工专业理工科本科生校级必修课，是素质教育的重要课程之一。
工程化学是从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发,密切联系现代工程技术中遇到的如材料的选择和寿命、环境的污染与保护、能源的开发与利用、信息传递、生命科学发展等有关化学问题，深入浅出地介绍有现实应用价值和有潜在应用价值的基础理论和基本知识，使学生在今后的实际工作中能有意识的运用化学观点去思考、认识和解决问题。
该课程的任务是激发学生学习化学的兴趣，将化学的思维方法和能力传授给学生，通过介绍化学理论在工程实际中的应用，把化学对人类进步的影响逐渐渗透到学生的脑海中，从而提高学生的化学素质。
二、课程内容：工程化学课程内容包含绪论、物质的化学组成和聚集状态、化学反应原理、水溶液中的化学反应和水体保护、电化学基础、物质结构基础等六部分。
纵观工程化学所含内容可知，该课程内容较为庞杂。
具有三多的特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多，由于该课程具有上述特点，加之微观结构看不见、摸不到。
因此，教师感到难教，学生感到难学。
三、教学对象：非化学化工类理工科本科新生。
四、教学时间：第一学期或第二学期五、教学指导思想：1.从工程实际和生活实际的角度出发讲授《工程化学》，体现21世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。
2.严格按《工程化学》教学大纲及《工程化学实验大纲》进行教学，注意课程内容的准确定位和整体优化，注重课程的趣味性和实用性。
3.开设的实验及课堂讨论应有利于激发学生的学习兴趣、有利于培养学生分析问题、解决问题及知识创新的能力。
六、教学重点：1.系统与环境、反应进度、化学计量数；2.气体分压定律，大气相对湿度，等离子体；3. 稀溶液的依数性；3.晶体及其性质；4.热力学第一定律；5.焓与焓变，熵与熵变，吉布斯函数变；6.盖斯定律；7.化学反应等温式；8.浓度（压力）、温度等因素对化学平衡的影响；9.浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响；10.酸碱质子理论；11.酸碱解离平衡常数；12.缓冲溶液及有关pH计算；13.溶度积及溶度积规则的应用；14.难溶电解质稳定平衡常数；15.四个量子数的意义、符号及电子组态表示的意义；16.杂化轨道理论；17.周期系元素原子的核外电子分布的一般规律；18.分子间作用力；19.氧化还原反应和原电池的关系；20.电极电势的计算及其应用；21.金属腐蚀原理与防护措施。
《工程化学基础》第1章
据说美国科学家从油菜花上采集花粉的蜜蜂的腿 上收集花粉，再从227 kg 花粉中，分离出15 mg 芸苔 素交酯，这是一种极其有效的植物激素，可以促进 细胞分裂和增大，能成倍地加速粮食作物的生长。 化学家们已经合成出一些类似的化合物，农学家正 在试验。
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3. 化学的任务
化学的任务是认识世界信息物质
独角金草的克星——独角金酮 独角金草是危害棉花的寄生草。它的种子可以在土 壤中休眠几年。只有当被寄生植物的根部释放出一种 特殊的化学物质时才会发芽。然后这种寄生的杂草就 会把根依附到棉株的根部，去大肆夺取本该属于棉花 的营养物质。
OH H H O H O O O
O
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芸苔素交酯：(一种甾体结构化合物)
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反应通式表述了化学反应的两个特征：
(1) 质量守恒
(2) 能量变化
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五、物质的量
克分子，摩尔
1971年，第14届国际计量大会（CGPM）选择了物 质的量作为 7 个基本的物理量（长度、质量、时间、 电流、热力学温度、发光强度和物质的量）之一。用 以计量原子、分子、电子、光子等物质的量。
符号记为 n，单位为摩尔(mol)。 n 与阿佛加德罗常数 NA 和粒子数 N 的关系是 n = N / NA，其中 NA = 6. 02×1023 mol–1。 摩尔质量（符号为M）：M = m/n，单位为 kg· mol–1
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六、反应进度
4
课程理论
1. 活动课程 2. 结构课程 3. 三要素课程 4. 情意中心课程 5. 三支柱课程
5
学习《工程化学基础》的目的 使学生理解以下三个方面内容： ① 物质的组成无论多么复杂，它们最终都是由原子 组成的； ② 原子是运动的、相互作用着的；电子的运动与光 子有关。 ③ 物质的性质与物质的结构有关，化学变化时能量 与质量紧密联系，不可分割，能量是物质存在的又一 种表现形式。
物质的聚集状态教案
1-1-3物质的聚集状态（共2课时第1课时）一教学目标1．知道固、液、气态物质的一些特性2．使学生在了解气体的体积与温度和压强有密切关系的基础上，了解气体摩尔体积的概念3．通过气体摩尔体积的教学，培养学生分析、推理、归纳的能力4．通过本节内容的教学，使学生主动参与教学过程，激发学生的学习兴趣二重点、难点气体摩尔体积的概念三课前准备1．学生了解物质的量、摩尔质量、物质的质量之间的关系2．学生了解温度与压强对气体体积的影响3．运用多媒体课件，辅助课堂教学，加强教学的直观性四教学过程一、物质的聚集状态1．有三种聚集状态2．不同聚集状态物质的结构和性质（复习提问）物质的量、粒子总数、物质的质量之间的关系（设问）当物质的量相等时，不同物质的体积是否相同（给出一张表格）计算1mol物质在273K、101kPa下的体积(引导) 启发学生分析数据，发现规律（师生共同活动）总结规律1．在相同条件下，1mol气体所占的体积比1mol固体或液体所占的体积大得多2．在相同条件下，1mol固体或液体的体积各不相同，而1mol气体的体积却几乎完全相同（设问）为什么有上述规律，物质的体积是由什么因素决定的呢？（师生共同活动）由实例引导得出决定物质体积大小有三个因素：⑴物质粒子数的多少⑵物质粒子本身的大小⑶物质粒子之间距离的大小（观察）固体、液体粒子间的示意图，得出结论：相同粒子数的固体、液体的体积主要由粒子大小决定气体粒子间的示意图，得出结论：相同粒子数的气体的体积主要由粒子之间的距离决定（引导思考）影响气体粒子间的距离的因素主要有哪些？（观察）给气体加热和给气体加压看现象得出结论：⑴温度越高，体积越大⑵压强越大，体积越小（归纳）当温度和压强一定时，不同气体之间的距离一定，而气体粒子本身的大小可忽略。
即当温度和压强一定时，粒子数相同的不同气体的体积相同。
（得出结论）二、阿伏加德罗定律：在相同的温度和相同的压强下，相同体积的任何气体都含有相同的分子数目。
物质的聚集态教案
物质的聚集态教案教案标题: 物质的聚集态一、教学目标:1. 理解物质的三种基本聚集态：固体、液体和气体，并能够用简单的语言描述它们的特征；2. 掌握物质在不同聚集态之间的转变过程，并理解背后的物质结构和运动规律；3. 培养学生利用观察、实验和推理等科学方法，了解物质的聚集态本质。
二、教学内容:1. 观察固体、液体和气体的特征；2. 理解物质聚集态的本质差异；3. 学习固体、液体和气体之间的相互转变过程；4. 探索物质聚集态转变的原因和规律。
三、教学步骤:引入：1. 利用一个日常生活中的例子，例如水的沸腾，引发学生思考物质的不同聚集态。
探究:2. 分组讨论，学生以小组为单位发现并记录不同物质的聚集态特征；3. 学生分享并集中展示各组的观察结果；4. 教师通过提问引导学生总结固体、液体和气体的特征，并进行概念性讲解。
巩固:5. 通过展示一些简单的实验，例如固体的熔化、汽油的挥发等，引导学生进一步理解物质聚集态之间的相互转变；6. 学生进行实验记录和数据整理，分小组分享实验结果，并进行思考与讨论。
拓展:7. 学生进行小组实验，根据不同条件下物质聚集态的变化，设计并进行自己感兴趣的实验；8. 学生以小组为单位展示实验结果和思考，并进行同伴评价和总结；9. 教师进行巩固性讲解，解释物质聚集态转变的原因和规律。
四、教学资源:1. 教学投影仪、实验器材和材料；2. 相关书籍、PPT和视频等多媒体资料；3. 学生实验记录表和小组分享反思表。
五、教学评估:1. 课堂观察：观察学生参与度、合作态度和实验记录等；2. 学生实验报告：根据实验结果、结论和思考评估学生对于物质聚集态的理解；3. 学生小组分享和同伴评价。
六、教学延伸:1. 培养学生对物质聚集态转变的规律和原理的深入理解，鼓励学生进行更复杂的实验设计与探究；2. 拓展学生的思维和认识，引导学生思考物质聚集态的应用和相关技术发展。
注意事项:1. 确保实验安全，提前做好实验操作演示，明确相关注意事项；2. 学生在进行实验时，要按照实验操作步骤和规定完成，注意观察记录和数据整理的准确性；3. 在引导学生讨论和分享时，教师要灵活控制教学节奏，引导学生关注关键点和思维深度。
《物质的聚集状态》参考教案
第一单元物质的聚集状态一、学习目标1.知道不同聚集状态物质的一些特性，根据物质的存在状态进行分类，知道固、液、气态物质的一些特性。
2.了解影响气体体积的主要因素，初步学会运用气体摩尔体积等概念进行简单的计算。
3.引导学生从微观角度理解化学物质的存在状态，在原有基础上提升对化学物质的认识，同时为后续内容的学习打好必要的基础。
二、教学重点及难点理解气体摩尔体积等概念并进行简单的计算三、设计思路本课时设计先从学生熟悉的“三态”这一宏观特征引入，探究影响物质体积的微观原因，让学生体验从宏观到微观的研究方法，从而引出“气体摩尔体积”的概念，通过一定的讨论、辨析，初步理解“气体摩尔体积”这一重要概念。
四、教学过程[导入]日常生活中接触到的物质丰富多彩，例如自由流动的空气、香气扑鼻的咖啡、晶莹剔透的水晶等等。
这些物质都是由大量原子、分子、离子等微观粒子聚集在一起构成的。
物质有哪些常见的聚集状态呢？气态、液态和固态。
不同状态的物质物理性质上有哪些差异？固体有固定的形状，液体没有固定的形状，但有固定的体积，气体没有固定的形状和体积；气体容易被压缩，而固体、液体不易被压缩。
为什么固态、液态和气态物质之间存在这些差异？如何解释这种差异呢？结构决定性质。
指导学生阅读、分析教材表1-3，形成认识：由于微观结构上的差异，三种不同聚集状态的物质各有独特的性质。
[过渡] 通过上一节课的学习，我们知道，1 mol任何物质的粒子数目都相等，约为6.02×1023个，1 mol物质的质量若以克为单位，在数值上等于构成该物质的粒子的相对原子(分子)质量。
那么，1 mol物质的体积有多大呢?若已知物质摩尔质量，即1 mol物质的质量，要知道其体积，还需要什么条件?密度。
由于气体的体积受温度和压强的影响较大，要比较1mol不同物质的体积，我们需要规定为同一温度和同一压强，化学上将0℃，1.01×105Pa规定为标准状况。
浙大《工程化学》教学大纲
教学大纲第一章 绪论了解化学学科的地位和作用，明确《工程化学基础》（第二版）的编写特色、教学目的和教学要求。
掌握系统和环境、聚集状态和相、物质的量、化学计量数、反应进度等概念；明确化学反应中的质量守恒和能量变化。
第二章 物质的化学组成和聚集状态物质世界在组成、结构、性质以及聚集状态上是一个连续变化的整体，任何形式的分类只是便于说明问题和进行研究。
无机物与有机物、整比化合物与非整比化合物、简单化合物与高分子化合物、固体与液体、晶体与非晶体等等，他们之间没有明显的界限。
通过相关知识的学习，既要学会相对地看问题，又要学会系统地看问题。
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如：不符合正常化合价的化合物、原子簇、分子簇、高分子化合物、配位化合物、生物大分子和自由基。
2．物质的聚集状态掌握气体、液体、固体、等离子体这四种典型的物质聚集状态的宏观性质，在此基础上进一步学习稀溶液的依数性、非晶体、液晶、表面活性剂的性质和应用，理解表面能的重要作用。
通过对书中所列无机物和有机高分子化合物三态等知识的学习，明确物质聚集状态的多样性和物质结构的复杂性。
通过对液体燃料、固体废弃物、气溶胶、大气污染等知识点的学习，确立保护环境、珍惜资源的生活理念和生活方式。
第三章物质的结构和材料的性质原子和原子结合态单元是稳定存在的介观层次单元粒子，它们决定了物质和材料的性质和功能。
物质的聚集状态 教学设计
物质的聚集状态教学设计物质的聚集状态教学设计教学目的：1.在了解气体的体积与温度和压强有密切关系的基础上，了解气体摩尔体积的概念2.通过气体摩尔体积和有关计算的教学，培养分析、推理、归纳、总结的能力。
教学重点：气体摩尔体积的概念教学方法：探究法教具：投影仪课时：2教学过程第一课时〔引入〕C＋O2＝＝CO2微观6.02×10236.02×10236.02×10231mol1mol1mol宏观12g32g44g通过上节课的学习，我们利用物质的量把宏观可称量的物质与微观微粒联系起来。
但是我们平常所见到的物质，都不是单个原子或分子，而是它们的聚集体。
物质的聚集状态主要有三种：气态、液态、固态。
许多物质在不同的温度和压强下，可以呈现不同的聚集状态。
【板书】不同聚集状态物质的结构与性质物质的聚集状态微观结构微粒的运动方式宏观性质固态微粒排列紧密，微粒间的空隙很小在固定的位置上振动有固定的形状，几乎不能被压缩液态微粒排列较紧密，微粒间的空隙较小可以自由移动没有固定的形状，不易被压缩气态微粒间的距离较大可以自由移动没有固定的形状，容易被压缩【过渡】对于气体，无论是实验室或生产中都是使用它的体积而不是质量，那么如何利用物质的量把宏观可量度的体积与微观微粒数联系起来呢？我们已经知道，1mol任何微粒的集合体所含的微粒数目都相同，1mol 微粒的质量往往不同。
已知1mol物质的质量，由物质的密度，我们可以求出它们的体积〔投影〕1mol不同物质的体积物质状态微粒数摩尔质量g•mol－1密度g•cm－3体积cm3Al固6.02×102326.982.709.99Fe固6.02×102355.857.867.10H2O液6.02×102318.020.99818.0C2H5OH液6.02×102346.070.78958.4H2气6.02×10232.0160.0899g•L－122.4N2气6.02×102328.021.25g•L－122.4CO气6.02×102328.011.25g•L－122.4请根据上述数据分析物质存在的状态与体积的关系〔结论〕1mol不同的固态或液态物质的体积在相同状态下（标准状况：0℃，101kPa），1mol气体的体积。
《工程化学》教案
《工程化学》教案总纲一、课程性质及教学目的：《工程化学》是全校非化学化工专业理工科本科生校级必修课，是素质教育的重要课程之一。
工程化学是从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发,密切联系现代工程技术中遇到的如材料的选择和寿命、环境的污染与保护、能源的开发与利用、信息传递、生命科学发展等有关化学问题，深入浅出地介绍有现实应用价值和有潜在应用价值的基础理论和基本知识，使学生在今后的实际工作中能有意识的运用化学观点去思考、认识和解决问题。
该课程的任务是激发学生学习化学的兴趣，将化学的思维方法和能力传授给学生，通过介绍化学理论在工程实际中的应用，把化学对人类进步的影响逐渐渗透到学生的脑海中，从而提高学生的化学素质。
二、课程内容：工程化学课程内容包含绪论、物质的化学组成和聚集状态、化学反应原理、水溶液中的化学反应和水体保护、电化学基础、物质结构基础等六部分。
纵观工程化学所含内容可知，该课程内容较为庞杂。
具有三多的特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多，由于该课程具有上述特点，加之微观结构看不见、摸不到。
因此，教师感到难教，学生感到难学。
三、教学对象：非化学化工类理工科本科新生。
四、教学时间：第一学期或第二学期五、教学指导思想：1.从工程实际和生活实际的角度出发讲授《工程化学》，体现21世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。
2.严格按《工程化学》教学大纲及《工程化学实验大纲》进行教学，注意课程内容的准确定位和整体优化，注重课程的趣味性和实用性。
3.开设的实验及课堂讨论应有利于激发学生的学习兴趣、有利于培养学生分析问题、解决问题及知识创新的能力。
六、教学重点：1.系统与环境、反应进度、化学计量数；2.气体分压定律，大气相对湿度，等离子体；3. 稀溶液的依数性；3.晶体及其性质；4.热力学第一定律；5.焓与焓变，熵与熵变，吉布斯函数变；6.盖斯定律；7.化学反应等温式；8.浓度（压力）、温度等因素对化学平衡的影响；9.浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响；10.酸碱质子理论；11.酸碱解离平衡常数；12.缓冲溶液及有关pH计算；13.溶度积及溶度积规则的应用；14.难溶电解质稳定平衡常数；15.四个量子数的意义、符号及电子组态表示的意义；16.杂化轨道理论；17.周期系元素原子的核外电子分布的一般规律；18.分子间作用力；19.氧化还原反应和原电池的关系；20.电极电势的计算及其应用；21.金属腐蚀原理与防护措施。
工程化学第1章物质的聚集状态
子态。
1.1气态
分子或粒子间的距离较远，相互吸引力较弱，
分子作无规则运动，无固定体积和形状。
基本特征：压缩性和扩散性。 理想气体和实际气体 理想气体符合以下两点假设：
1.气体分子只有位置而无体积。
2.气体分子间没有相互吸引力。
1.1.1理想气体的状态方程
1. 状态方程
理想气体遵守的三个涉及体积的关系式：
n Π cRT RT V
或Байду номын сангаас
ΠV nRT
应用 反渗透 测定高分子物质的摩尔质量
总结 1、稀溶液定律满足条件：难挥发、非电解质和 稀溶液。 2、各种难挥发溶液也都具有以上四种现象。 3、对于易挥发溶液，蒸汽压升高，沸点降低。
渗透：水或溶剂通过半透膜从低浓度一侧进 入高浓度一侧，称为渗透现象。
图1-7溶液的渗透压现象
P13
• 渗透现象进行到一定时，到达渗透平衡。这时， 半透膜两边液面差所表示的静压力称为渗透压。 造成渗透压的原因是：半透膜两边溶液的蒸气压 不等。 • 渗透压是阻止渗透作用所需施加于溶液的最小压 力，如果对所加外压力大于渗透压，则水分子将 反过来由溶液向纯水渗透，这个过程称为反渗透。 • 渗透压计算公式：Π =cRT
溶液的渗透压
П= cB×R×T
溶液
纯水 半透膜 渗透压是为维持被 半透膜所隔开的溶液与纯 溶剂之间的渗透平衡 而需要的额外压力。
显示渗透压现象的简单装置
1886年，荷兰物理化学家范特霍夫(J. H. van t . Hoff) 提出了稀溶液的渗透压与温度以及溶质浓度 的关系式：
实验发现，难挥发的非电解质稀溶液的渗透压 与溶液的物质的量浓度及热力学温度成正比。
要指：半导体、激光、光导、超导和纳米材料。
物质的聚集状态教案
物质的聚集状态教案教案标题：物质的聚集状态教学目标：1. 了解物质的三种聚集状态：固体、液体和气体。
2. 掌握物质在不同聚集状态下的特征和性质。
3. 能够通过实验和观察来判断物质的聚集状态。
4. 培养学生的观察、实验和探究能力。
教学重点：1. 物质的三种聚集状态的特征和性质。
2. 实验和观察方法。
教学准备：1. 实验器材：烧杯、试管、温度计、水、冰块、盐、石蜡等。
2. 实验材料：水、冰块、盐、石蜡等。
3. 教学多媒体课件。
教学过程：Step 1：导入（5分钟）通过展示一些日常生活中的物质，如水、冰块、盐、石蜡等，引导学生思考这些物质有什么共同点和不同点。
Step 2：概念讲解（15分钟）讲解物质的三种聚集状态：固体、液体和气体。
重点介绍每种状态的特征和性质，如形状、容积、可压缩性等。
通过图片和示意图来帮助学生理解。
Step 3：实验观察（20分钟）安排实验，让学生通过实验和观察来判断物质的聚集状态。
例如：实验1：将一些水倒入烧杯中，观察其形状和容积。
实验2：将一些水倒入试管中，加入冰块，观察水的变化。
实验3：将一些石蜡加热，观察其变化。
Step 4：总结归纳（10分钟）让学生回顾实验结果，总结不同聚集状态下物质的特征和性质，并与之前的概念讲解进行对比。
引导学生思考为什么物质会存在不同的聚集状态。
Step 5：拓展应用（15分钟）通过一些拓展问题和情境，让学生应用所学知识解决问题。
例如：为什么水汽会凝结成水滴？为什么在高山上水会沸腾的温度较低？Step 6：小结（5分钟）对本节课的内容进行小结，并强调物质的聚集状态对日常生活的影响和应用。
教学延伸：1. 学生可以自行设计实验来观察不同物质的聚集状态，加深对概念的理解。
2. 学生可以通过网上或图书馆的资源，了解更多关于物质的聚集状态的知识，并进行研究报告或展示。
教学评估：1. 教师观察学生在实验中的表现和观察结果，评估其对物质聚集状态的理解程度。
2. 提供一些选择题或简答题，考察学生对概念的掌握和应用能力。
《工程化学基础》课程教学大纲
《工程化学基础》教学大纲一、课程基本情况英文名称： Engineering Chemistry Foundation课程编号： F111730110032总学时：32 讲课学时：26 实践学时：6总学分：2课程性质：必修考核方式：考查适用对象：土木工程专业先修课程：无参考文献：《工程化学基础》,陈林根，高等教育出版社，2018.8《工程化学基础》,童志平，高等教育出版社，2015.7《大学化学实验》,王清华，化学工业出版社，2014.9二、课程目标本课程是土木工程类专业的必修课。
涉及物质的化学组成、化学结构和化学反应、酸碱理论、金属腐蚀、材料保护等相关知识。
通过本课程的学习，使学生达到如下课程目标：1.能阐明物质变化和能量变化的观点，能理解化学反应的本质，能在工程实际中运用所学的化学基础理论知识和技能。
支撑毕业要求1-12.能理解化学组成的复杂性，能阐明物质的化学组成和聚集状态，能结合实际情况运用化学的观点去解决工程问题和分析工程问题。
支撑毕业要求2-13.能阐述酸碱理论的基本概念，掌握pH 值的测定，能阐明水质质量状况和水体污染的控制手段，能分析相关水质指标。
能应用防止金属腐蚀和高分子材料老化的防护方法。
支撑毕业要求4-1三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一：绪论支撑课程目标2(建议2学时)教与学要求：本知识单元要求学生能了解化学学科的地位和作用，明确学习“工程化学基础”的要求。
了解物质层次及其运动理论；明确原子和分子等原子结合态单元是介观粒子的概念。
理解系统和环境，聚集体和相等概念，明确敞开系统、封闭系统、孤立系统及相的划分。
明确化学反应中的质量守恒和能量变化，掌握化学计量数的概念。
明确反应进度的概念，掌握物质的量的符号、单位。
教与学方法：讲授知识点1:科学与技术主要内容：了解科学与技术的基本内容。
知识点2:化学与现代科技主要内容：化学的研究内容、发展历程和趋势；掌握一些基本概念，物质的层次、系统和环境、聚集体和相、质量守恒和能量变化、物质的量、反应进度等概念，了解反应进度表达式的导出。
物质的聚集状态教案
物质的聚集状态教案教案标题：物质的聚集状态教学目标：1.了解物质的三种聚集状态：固体、液体、气体；2.掌握不同聚集状态下物质的特点和性质；3.能够进行实验观察，判断物质的聚集状态。
教学准备：1.幻灯片或黑板；2.实验器材和实验原料。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾物质的分类，询问学生是否还记得物质可以分为哪几种。
2. 引入新课，解释物质的聚集状态是指物质的微观粒子之间的排列方式。
二、讲解（15分钟）1. 固体的特点和性质：(1) 微观粒子排列紧密，固定在一起；(2) 形状固定，体积不可变；(3) 难以压缩和流动；(4) 有一定的硬度和强度。
2. 液体的特点和性质：(1) 微观粒子排列较紧密，但可以流动；(2) 体积不可变，形状可变；(3) 难以压缩，但可以流动；(4) 有一定的粘度和流动性。
3. 气体的特点和性质：(1) 微观粒子之间距离较大，自由运动；(2) 体积可变，形状可变；(3) 容易被压缩和流动；(4) 无定形，无固定形状。
三、实验观察（20分钟）1. 实验一：固体和液体的比较实验材料：玻璃杯，水，冰块，蜡烛。
实验步骤：(1) 向玻璃杯中加入一些水，观察水的形状并记录；(2) 加入适量的冰块，观察水的变化并记录；(3) 在水中点燃蜡烛，观察火焰的状况并记录。
实验结果：(1) 水在玻璃杯中呈现流动状态；(2) 冰块的形状较固定，但能够融化成水；(3) 蜡烛燃烧时，火焰形状不固定，但火焰的热量能够传递给玻璃杯和水。
2. 实验二：液体和气体的比较实验材料：玻璃烧杯，水，醋，气球。
实验步骤：(1) 向玻璃烧杯中加入适量的醋，观察醋的状态并记录；(2) 吹气进入气球，观察气球的状态并记录。
实验结果：(1) 醋在玻璃烧杯中呈现流动状态；(2) 吹气进入气球后，气球膨胀成固定的形状，但可以放出气体。
四、总结（10分钟）1. 教师总结不同聚集状态下物质的特点和性质，并引导学生进行回顾。
五、课堂练习（10分钟）1. 练习题：判断下列物质的聚集状态（填液、固、气）。
大学物质的聚集状态教案
课时：2课时教学目标：1. 了解物质的三种聚集状态（固态、液态、气态）及其基本特性。
2. 掌握物质的聚集状态转变的条件和过程。
3. 理解不同聚集状态物质在化学反应中的特点。
4. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
教学重点：1. 物质的聚集状态及其基本特性。
2. 物质的聚集状态转变的条件和过程。
教学难点：1. 物质聚集状态转变的内在机制。
2. 不同聚集状态物质在化学反应中的特点。
教学准备：1. 多媒体课件2. 实验室器材：试管、酒精灯、烧杯、玻璃棒、加热器等3. 教学案例教学过程：第一课时一、导入1. 提问：生活中常见的物质有哪些聚集状态？2. 引导学生回顾初中阶段所学的物质聚集状态知识。
二、新课讲授1. 固态物质a. 物理性质：有固定的形状和体积，分子间作用力较大。
b. 化学性质：不易发生化学反应。
2. 液态物质a. 物理性质：有一定的体积，无固定的形状，分子间作用力较小。
b. 化学性质：容易发生化学反应。
3. 气态物质a. 物理性质：无固定的形状和体积，分子间作用力很小。
b. 化学性质：容易发生化学反应。
三、实验演示1. 演示物质从固态到液态、液态到气态的转变过程。
2. 学生观察实验现象，分析物质的聚集状态转变条件。
四、课堂小结1. 总结物质的三种聚集状态及其基本特性。
2. 强调物质聚集状态转变的条件和过程。
第二课时一、复习巩固1. 回顾物质的三种聚集状态及其基本特性。
2. 分析不同聚集状态物质在化学反应中的特点。
二、案例分析1. 举例说明物质聚集状态转变在实际生活中的应用。
2. 学生分组讨论，分析案例中物质的聚集状态转变原因。
三、课堂小结1. 总结物质聚集状态转变的内在机制。
2. 强调不同聚集状态物质在化学反应中的特点。
四、布置作业1. 完成课后习题，巩固所学知识。
2. 查阅资料，了解物质聚集状态转变在科学研究中的应用。
教学反思：本节课通过理论讲解、实验演示、案例分析等多种教学手段，帮助学生全面了解物质的聚集状态及其基本特性。
《工程化学基础》教案物质的化学组成和聚集状态
《工程化学基础》教案-第2章1第二章物质的化学组成和聚集状态工程化学2目录一物质的化学组成二固体三液体和液晶四气体和等离子体第2章物质的化学组成与聚集状态目录3物质实物场无机物有机物单质及简单化合物氧化物酸碱盐复杂化合物配合物团簇超分子无机高分子无机固体材料等简单化合物烃及其衍生物醇醛羧酸酯等有机高分子天然高分子糖类DNA蛋白质等合成高分子合成塑料橡胶纤维复杂化合物超分子金属有机物质的分类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成一物质的化学组成4配合物是以金属正离子或中性原子作为中心有若干个负离子或中性分子按一定的空间位置排列在其周围形成的复杂化合物英语中称做Coordination Compound或 Complex Compound意为协同化合物或复杂化合物1 配位化合物第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成5[ Pt NH34 NO2 Cl ] CO3中心离子内界配离子外界K4 [ Pt Cl6 ]外界内界配离子配位体中心离子配位原子配位体概念说明第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成6配位化合物的命名二苯合铬0Cr C6H62八羰合二钴0Co2 CO8硫酸二乙二胺合铜Ⅱ[Cu en2 ] SO4氯化乙酸根二氨合铜Ⅱ[Cu NH32 CH3COO ] Cl氯化二氯一水三氨合钴Ⅲ[Co NH33 H2O C12 ] Cl四碘合汞Ⅱ酸钾K2 [Hg I4 ]六氯合铂Ⅱ酸钾K4 [Pt Cl6 ]乙二胺四乙酸合镁Ⅱ酸钠Na2 [Mg Y]二氯二羟合锌Ⅱ酸H2 [Zn OH2 C12]第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成7Cu2H2NH2NNH2NH2CH2 CH2CH2 CH2CaONCH2COOONOCOCH2CH2CH2COCH2CH2CO2-[CaY]2 配离子多齿配体与螯合物螯合物的稳定性很强螯合物的稳定性很强是因为螯合效应的结果第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成8反式-二氯二氨合铂ⅡPtH3N ClCl NH3PtNH3ClCl NH3顺式-二氯二氨合铂Ⅱ例如具有抗癌活性无活性配合物的结构与性能具有相同化学组成的配合物可能有不同的空间结构并表现出不同的性能第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成9 团簇是指由几个至上千个原子分子或其结合态粒子聚集而形成的相对稳定的介观聚集体它的研究在20世纪80年代后迅速发展团簇的空间尺度在纳米109 m量级左右2团簇金属簇如 LinCunHgn非金属簇如 CnNnArn分子簇如 H2OnNaCln常规 FeCoNi 等是铁磁性的但它们的团簇可以是超顺磁性的第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成10磁性材料的磁性随温度的变化而变化当温度低于居里点时材料的磁性很难被改变而当温度高于居里点时材料将变成顺磁体paramagnetic其磁性很容易随周围的磁场改变而改变如果温度进一步提高或者磁性颗粒的粒度很小时即便在常温下磁体的极性也呈现出随意性难以保持稳定的磁性能这种现象被就是所谓超顺磁效应SuperparaMagnetic Effect第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成11金刚石石墨C60 的结构示意图c C60 原子数为 202428323650607084120其中 C60 的丰度最高C70 次之C60 是1985年发现的a 金刚石b 石墨碳团簇第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成12Smalley R ECurl R F 和英国化学家 Kroto H W 因对开拓这个新领域的贡献荣获1996年诺贝尔化学奖CsC60H W 克鲁托Harold W KrotoR E 史沫莱Richard E SmalleyR F 柯尔Robert F Curl发现C60的三位科学家第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成131991年发现了碳纳米管也称布基管碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的纳米微管多层碳管各层之间的间隔为石墨的层间距碳管两头可以是空的也可被半个C60或更大的球碳所封闭外部直径只有几到几十纳米密度是钢的 16而强度却是钢的100倍碳纳米管的结构示意图第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成太空天梯14约简后其原子数目不成整数比这类化合物称为非整比化合物LaH2 76Fe1x OSn1xO2PbO1 883非整比化合物第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成15阳离子过剩或阴离子短缺的化合物Zn1x O NaCl1x由混杂缺陷产生的非整比化合物Na12xCaxClCa1xYx F2xZr1x Ca xO2xLix Si1x AlO2究其原因是晶体中存在着缺陷阳离子短缺或阴离子过剩的化合物Cd1xS UO2x第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成16非整比化合物等在材料中十分重要可以控制或改善无机固体材料的光电声磁热力学等性质彩色电视发光材料用的红粉绿粉和蓝粉Y2O2SEu3Y2O2STb3Ca Sr10PO46C12Eu3第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成录音磁头合金Co0 90 Fe0 06 Ni0 02 Nb0 02 78 Si22x Bx 非整比化合物不定组成与整比化合物定组成水二氧化碳等是一对矛盾他们代表着物质形成的两种方式各自发挥着自己的作用17由金属原子和有机基团中碳原子键合而成含金属碳键MC的化合物称金属有机化合物如 C2H52 ZnC6H5TiOC3H73C2H54PbRMgXR为烷基X为卤素金属有机化合物大体分三类1离子型化合物2σ键化合物3非经典键化合物4金属有机化合物第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成181离子型化合物碱金属和碱土金属所形成的烃基化合物多为离子型其通式为RMR2M具有离子化合物的典型特征可以看作烃 R-H 的盐类它们一般不溶于烃类溶剂具有异乎寻常的反应活性对空气敏感遇水剧烈水解第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成192σ键化合物第 IIIAVIIA 族和第 IBIIB 族元素与有机基团主要以σ共价键结合形成化合物如 R2HgC2H54PbCH33SnCl 等具有挥发性对空气稳定一般溶于非极性溶剂第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成203非经典键化合物包括由过渡元素与不饱和基团通过金属轨道和π电子之间相互作用而生成的π配合物如 CrC6H62FeC5H52二茂铁[KPdCl3CH2CH2]过渡元素与羰基等配合形成同时含σ键和π键的金属有机化合物如羰基金属MCOn第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成21金属有机化合物是电子光学磁性等功能材料超纯材料和精细陶瓷等许多工业加工中的重要物质基础金属镍粉与 CO 反应得到液态 NiCO4在稍高温度下分解便得到纯镍Ni s 4 CO NiCO4 l43 oC50 oC金属有机化合物应用实例第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成挥发性四羰基镍的毒性比一氧化碳还大22MC 键 CC 键容易在 MC 处断裂例如三丁基铝 A1C4H93 热分解得到金属铝膜CO 键 MO 键易在 CO 键处断裂SiOC2H54 SiO2 H2O [CH] 碳氢化合物700℃化学气相沉积Chemical Vapor Deposit CVD第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成23高分子化合物简称高分子又称高聚物它的相对分子质量高达几千甚至几百万5高分子化合物n HCHO nOH OHCH2nn H2O世界上第一个合成高分子是1907年诞生的酚醛树脂无机高分子有机高分子天然高分子纤维素蛋白质淀粉木质素合成高分子第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成24聚氯乙烯的分子是由许多氯乙烯加聚结合而成单体链节多分散性高分子化合物相对分子质量大小不等的现象简写ClCH2 CHn聚合物nCH2 CHCl CH2 CH CH2ClCH CH2ClCHCl聚合聚合度加成聚合与缩合聚合第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成25n H2NCH26NH2己二酸己二胺n HOOCCH24COOH2n1 H2O聚酰胺66 或尼龙66]n OH聚酰胺66经过缩聚反应制得H [ NHCH26NH CO CH24CO聚合度为2n聚合度是以链节数来计量的在聚酰胺化学式中名称后的第一个数字6指二元胺的碳原子数第二个数字6指二元酸的碳原子数第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成26碳链高分子化合物主链中均是 CC 键主链中引入了 ON 等杂元素不但有 CC 键还有 COCN 键杂链高分子化合物主链中仅含有 SiPO等元素而没有 C 原子元素有机高分子化合物高分子化合物的分类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成27一些高分子化合物及其单体CF2CF2 聚四氟乙烯聚苯乙烯聚异戊二烯ClCHCH2 聚氯乙烯CH3 CHCH2 聚丙烯CH2CH2聚乙烯单体化学式名称CH2 CH2 n[ ]CH CH2 n[ ]CH3CH CH2 n[ ]ClCH CH2 n[ ]CF2 CF2 n[ ]CH2 CH2 n[ ]C CHCH3CHCH2CH2CCHCH2CH3第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成28CH2CHCN聚丙烯腈聚环氧乙烷聚甲基丙烯酸甲酯H2NCH26NH2HOOCCH24COOH 聚酰胺单体化学式名称O[ ] nNHCH25CCH2 C n[ ]COOCH3CH3CH2 CH2 n[ ]ONHCH25COCH2CCOOCH3CH3CH2CH2OO ONHCH26NHC CH24C[ ] nH OHCH CH2CNn[ ]第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成29聚二甲基硅氧烷HCHO 酚醛树脂HO CH2 CH2OH 聚对苯二甲酸乙二醇酯聚丙烯酰胺单体化学式名称CH2 CH2 n[ ]C OH2NCCO OCH2 CH2 n[ ]O OOHCH2 n][Si O n[ ]CH3CH3Si OHOHCH3CH3OHCOOHCHOOCH2CH C NH2O第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成30CH2CHCNCH2CHCHCH2单体化学式ABS名称CH CH2 x[ ]CNCH2 CH2 y[ ]CH CH CH CH2 z[ ]CHCH2第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成31高分子化合物的命名4 以高分子化合物的主要用途或最初用途表示命名如乙烯-丙烯共聚物称乙丙橡胶聚酰胺高聚物称尼龙或锦纶1在单体或组成特征前面加聚Po1y-2在单体后面加树脂多为天然高分子化合物现在也将某些合成高分子化合物称作树脂如酚醛树脂脲醛树脂环氧树脂聚氯乙烯树脂等3英文缩写如ABS是以其单体丙烯腈Acrylonitrile丁二烯Butadiene和苯乙烯Styrene英文名称的第一个字母大写组合来表示PE是聚乙烯Polyethylene的英文缩写第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成32一些常见高分子化合物的名称SBRBRIREPRButadiene-styrene rubbercis-14-Polybutadiene rubber cis-14-Polyisoprene rubber Ethylene-propylene rubber 丁苯橡胶顺丁橡胶异戊橡胶乙丙橡胶丁二烯苯乙烯共聚物顺聚丁二烯顺聚异戊二烯乙烯丙烯共聚物橡胶PETPPAPANPVAPoly ethylene terephthalatePoly hexamethylene adipamide Polyacrylonitrile Poly vinyl acetal涤纶的确良锦纶66或尼龙66腈纶维纶聚对苯二甲酸乙二醇酯聚己二酰己二胺聚丙烯腈聚乙烯醇缩乙醛纤维PEPPPVCPSABSPolyethylene PolypropylenePoly vinyl chloride PolystyreneAcrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer聚乙烯乙纶聚丙烯丙纶聚氯乙烯氯纶聚苯乙烯腈丁苯共聚物聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物塑料英文缩写英文名称习惯名称或商品名称化学名称高分子材料第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成33构成生命的物质种类很多有脂维生素激素血红素叶绿素等生物小分子有蛋白质核酸糖类等生物大分子6生物分子第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成341自由基OH O2 NO第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成35蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子相对分子质量可从一万到数百万多肽链由氨基酸通过肽键酰胺键CONH共价连接而成各种多肽链都有自己特定的氨基酸顺序2 蛋白质第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成36人体细胞含有 3 000 至 10 000 种以上的蛋白质人体蛋白质由20 种氨基酸组成除脯氨酸外其它 19 种均是α-碳上有一个氨基NH2 的有机羧酸α-氨基酸氨基酸结构通式RCHNH2COOH氨基酸可分为脂肪族芳香族和杂环族三类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成3710987654321序号赖氨酸蛋氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苏氨酸半胱氨酸丝氨酸丙氨酸甘氨酸LysMetIleILeuLValVThrTCysSerSAlaAGlyG英文缩写CH2CH2CH2CH2NH2 CH2CH2SCH3CHCH3 CH2CH3CH2CHCH3 2CHCH3 2CHOHCH3R基团的结构NH2COOHCHH H3CNH2HOCH2NH2COOHCH NH2COOHCHHSCH220 种氨基酸的名称和结构第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成3820191817161514131211序号脯氨酸组氨酸谷氨酰胺精氨酸苯丙氨酸天冬酰胺天冬氨酸酪氨酸色氨酸中文名称PrOPHisGlnGluArgPheFAsnAspTyrTrp英文缩写 R基团的结构CH2CH2CH2COOHCH2COOHCH2NH CH2 OHCH2CH2CH2 NHCNHNH2CH2CH2CONH2N NHCH2NH HCOOH续表表中带者为人体必需氨基酸第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成39除甘氨酸外其余 19 种氨基酸的α- 碳原子都与 4 个不相同的基团相连这种结构的化合物在空间有两种不同的排布这两种不同的排布化合物不能重叠它们之间的关系就象实物和镜像左手和右手的关系C HH2NHOOCRCCOOHNH2HR手性分子第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成40生物界 10101012 数量级的蛋白质种类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成简单蛋白质完全由氨基酸组成结合蛋白质除蛋白质外还有非蛋白质成分辅基或配基41第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成血红蛋白由四个亚基构成每个亚基由一条肽链和一个血红素分子构成血红蛋白血红素分子是一个具有卟啉结构的小分子在卟啉分子中心由卟啉中四个吡咯环上的氮原子与一个亚铁离子配位结合珠蛋白肽链中第8位的一个组氨酸残基中的吲哚侧链上的氮原子从卟啉分子平面的上方与亚铁离子配位结合当血红素不与氧结合的时候有一个水分子从卟啉环下方与亚铁离子配位结合而当血红素载氧的时候就由氧分子顶替水的位置42蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构指的是蛋白质分子中所有原子在三维空间中的排布维持蛋白质分子构象的化学键有氢键盐键疏水键Van der Waals 力和二硫键蛋白质的空间结构主要包括蛋白质的二级结构三级结构和四级结构第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成43在α-螺旋结构中多肽链中各肽键平面通过α-碳原子的旋转围绕中心轴形成一种紧密螺旋盘曲构象绝大多数蛋白质分子中所存在的α-螺旋几乎都是右手螺旋第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成44第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成45蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构tertiary structuer是指蛋白质主要指球状蛋白分子在二级结构的基础上进一步卷曲折叠而构成的一种不规则的特定的更复杂的空间结构无规卷曲α-螺旋β-折迭β-转角第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成463 核酸核酸因首先发现于细胞核并且具有酸性而得名它们由磷酸脱氧核糖或核糖有机碱组成DNA 和 RNA 之间主要是戊醛糖和嘧啶碱有区别第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成47嘧啶碱嘌呤碱含氮有机碱戊醛糖H3PO4H3PO4酸RNADNA 核酸组成NNNOH2NNNNNNH2HHH腺嘌呤A 鸟嘌呤G 腺嘌呤A 鸟嘌呤G NNNNOH2NNNNNH H H CH3 H H H N N O O N N NH2 O N N NH2 O N NOHHH胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 胞嘧啶C 尿嘧啶UO OHOHHOH2C-D-2-脱氧核糖HOH2C O OHOH OH-D-核糖DNA和RNA的组成单元第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成48在 DNA 分子中存在 4 种脱氧核糖核苷其结构如下HNNNNNH2NNNOH2NOOHHOH2CHOH2C O OHOOHHOH2C OOHHOH2CCH3HNNOONNNH2O脱氧胞苷脱氧胸苷脱氧腺苷脱氧鸟苷胞嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷腺嘌呤脱氧核苷鸟嘌呤脱氧核苷第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成49蛋白质逆转录酶转录酶 RNA酶复制DNA酶复制翻译酶中心法则示意图核酸是遗传信息的携带者与传递者中心法则第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成50复制DNA→DNA表达DNA→mRNA→蛋白质中心法则的补充RNA的反转录RNA的自我复制DNA指导的蛋白质合成第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成51 基因是一个特定的 DNA 片段基因第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成一个基因通常有 1 000 5 000 个碱基对一个 DNA 分子可以含有多达上万个基因人体的 46 条染色体大约含 100 万个基因人类基因组计划核心就是测定人类基因组的全部 DNA 序列从而获得人类全面认识自我的最重要的生物信息根据基因图谱使药物治疗个性化提示预防措施精确用药52基因芯片的检测速度之所以这么快主要是因为基因芯片上有成千上万个微凝胶可进行并行检测内嵌基因芯片的基因检测装置基因芯片又称 DNA 芯片含有成千上万的网格状密集排列的基因探针每个基因探针包含着由若干个核苷酸组成的 DNA 片段目前已经可以在一枚邮票大小的基因芯片上布满 40 100 万种基因探针根据碱基互补配对原则捕捉相应的 DNA从而对遗传物质进行分子检测基因芯片第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成53基因工程DNA 重组技术即提取或合成不同生物的遗传物质DNA在体外切割拼接和重新组合然后通过载体将重组的DNA分子引入受体细胞使重组DNA在受体细胞中得以复制与表达基因工程基因工程的直接目的就是改造生物第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成对于外周血管阻塞病人导入血管内皮生长因子基因可使局部血管增生形成侧肢循环来恢复血供对于晚期恶性肿瘤患者将一些细胞因子基因导入体内通过增强机体免疫功能而使肿瘤得到抑制如何导入基因人造生命544 糖类糖类主要由 CH 和 O 三种元素组成大多具有通式CnH2On故又称碳水化合物糖类物质由植物光合作用合成n H2O n CO2 CnH2On n O2光叶绿素糖类通过生物氧化为自身提供能量以满足生命活动的能量需要C6H12O6 6 O2 → 6 H2O 6 CO2第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成糖类常分三类1单糖2低聚糖或寡糖3多糖糖的分类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成56a 单糖HCHOOHOHHOHHOHHCH2OHHOCHOHOHHOHHOHHCH2OHCHO OH HHO OHH OHH CH2OH HO CHO H HHO OHH OHH CH2OH H CHO OH OHH HHO OHH CH2OH HOCHOHOHHHHOOHHCH2OHHOCHOHHHOHHOOHHCH2OHHCHOOHHHOHHOOHHCH2OHD-己醛糖的构型阿苏糖阿卓糖葡萄糖甘露糖古罗糖艾杜糖半乳糖塔罗糖第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成57果糖单体葡萄糖单体b 低聚糖或寡糖OHHOHHOHOOHHHCH2OHHHO HH OHOCH2OHCH2OH蔗糖双糖CH2OHOHHOOHHOHHCH2OH果糖单体FischerProiection能水解成 2 10 个单糖蔗糖乳糖和麦芽糖都是二糖第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成58c 多糖能水解成10个以上的单糖如植物体内的淀粉纤维素动物体内的糖原甲壳素等多糖广泛存在于自然界是一类聚合度不同的天然高分子化合物多糖没有甜味一般不溶于水与生物体关系最密切的多糖是淀粉糖原和纤维素第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成59HOOHHOHO OHH O HHHOHOH OHH HH OH OH HOOHHHOHOH OHHOH HO O H H HO H H OHH OH HO HO O H H HO H H OHH O OHHOHHOHHOHOHOHα式β式淀粉纤维第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成60作业练习题 P32 1 4 P33 7第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成61二固体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体固体即固态系统习惯上称系统为体系故有固体这个术语固体中的原子及其结合态粒子在空间的排布如果长程有序便称为晶体如果短程无序就称为非晶体晶体非晶体62晶格及晶胞a b c等径圆球密堆积晶格或点阵晶胞1晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体63十二面体钻石晶体钻石及其母岩如果能用一个空间点阵图形贯穿整个晶体这个晶体又叫单晶体如自然界存在的金刚石人工制备的单晶硅锗等单晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体64 当地时间 2003 年 10 月 7 日在伦敦索思比拍卖行一名工作人员在展示一颗大 D 色级的钻石这枚钻石将会在下月20 日在日内瓦进行拍卖预计起拍价会在 500 和 600 万英磅800 万-1 000 万美元之间天价钻石第2章物质的化学组成与聚集状态二固体65硅单晶第2章物质的化学组成与聚集状态二固体66一般的固体材料不能用一个空间点阵图形贯穿它们称为多晶体多晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体多晶体结构示意图67 按晶格结点上微粒的种类组成及其粒子间相互作用力的不同晶体可分为离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体681 离子晶体离子晶体的晶格结点上交替排列着正负离子靠离子键结合较高的熔点较大的硬度较脆在熔融状态或在水溶液中具有优良的导电性但在固体状态时几乎不导电Na Cl-NaCl 离子晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体69KFNaF和CaO晶体离子间作用力及其熔点变化规律2 164933860熔点℃增大离子间的作用0 231 0 230 0 266离子半径之和nm0 099 0 132 0 0970 1330 133 0 133离子半径nm2-2 2-1 1 -11 -1离子的电荷CaO CaF2NaFKF物质第2章物质的化学组成与聚集状态二固体70硫酸铜紫外光滤光片Copper Sulfate UV Filter Nickel Sulfate UV Filter 硫酸镍紫外光滤光片第2章物质的化学组成与聚集状态二固体712 分子晶体分子晶体的晶格结点上排列着极性分子或非极性分子分子间以范德华力分子间力或氢键相结合属于分子晶体的物质一般为非金属元素组成的共价化合物如 SiF4SiCl4SiBr4SiI4H2OCO2I2 等第2章物质的化学组成与聚集状态二固体72OCOCO2分子晶体干冰第2章物质的化学组成与聚集状态二固体73C60 的溶液A students view of thediscovery ofBuckminsterfullereneadapted from Jonathan HaresPhD thesis Sussex University1993C60 的晶体结构第2章物质的化学组成与聚集状态二固体74对于无氢键的相同类型分子晶体分子间力随相对分子质量增大而增大熔点沸点也随之增高由于分子间力较弱分子晶体的硬度较小熔点一般低于 400 ℃并有较大的挥发性如碘片萘等分子晶体的物理性质。
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《工程化学基础》教案-第2章1第二章物质的化学组成和聚集状态工程化学2目录一物质的化学组成二固体三液体和液晶四气体和等离子体第2章物质的化学组成与聚集状态目录3物质实物场无机物有机物单质及简单化合物氧化物酸碱盐复杂化合物配合物团簇超分子无机高分子无机固体材料等简单化合物烃及其衍生物醇醛羧酸酯等有机高分子天然高分子糖类DNA蛋白质等合成高分子合成塑料橡胶纤维复杂化合物超分子金属有机物质的分类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成一物质的化学组成4配合物是以金属正离子或中性原子作为中心有若干个负离子或中性分子按一定的空间位置排列在其周围形成的复杂化合物英语中称做Coordination Compound或 Complex Compound意为协同化合物或复杂化合物1 配位化合物第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成5[ Pt NH34 NO2 Cl ] CO3中心离子内界配离子外界K4 [ Pt Cl6 ]外界内界配离子配位体中心离子配位原子配位体概念说明第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成6配位化合物的命名二苯合铬0Cr C6H62八羰合二钴0Co2 CO8硫酸二乙二胺合铜Ⅱ[Cu en2 ] SO4氯化乙酸根二氨合铜Ⅱ[Cu NH32 CH3COO ] Cl氯化二氯一水三氨合钴Ⅲ[Co NH33 H2O C12 ] Cl四碘合汞Ⅱ酸钾K2 [Hg I4 ]六氯合铂Ⅱ酸钾K4 [Pt Cl6 ]乙二胺四乙酸合镁Ⅱ酸钠Na2 [Mg Y]二氯二羟合锌Ⅱ酸H2 [Zn OH2 C12]第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成7Cu2H2NH2NNH2NH2CH2 CH2CH2 CH2CaONCH2COOONOCOCH2CH2CH2COCH2CH2CO2-[CaY]2 配离子多齿配体与螯合物螯合物的稳定性很强螯合物的稳定性很强是因为螯合效应的结果第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成8反式-二氯二氨合铂ⅡPtH3N ClCl NH3PtNH3ClCl NH3顺式-二氯二氨合铂Ⅱ例如具有抗癌活性无活性配合物的结构与性能具有相同化学组成的配合物可能有不同的空间结构并表现出不同的性能第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成9 团簇是指由几个至上千个原子分子或其结合态粒子聚集而形成的相对稳定的介观聚集体它的研究在20世纪80年代后迅速发展团簇的空间尺度在纳米109 m量级左右2团簇金属簇如 LinCunHgn非金属簇如 CnNnArn分子簇如 H2OnNaCln常规 FeCoNi 等是铁磁性的但它们的团簇可以是超顺磁性的第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成10磁性材料的磁性随温度的变化而变化当温度低于居里点时材料的磁性很难被改变而当温度高于居里点时材料将变成顺磁体paramagnetic其磁性很容易随周围的磁场改变而改变如果温度进一步提高或者磁性颗粒的粒度很小时即便在常温下磁体的极性也呈现出随意性难以保持稳定的磁性能这种现象被就是所谓超顺磁效应SuperparaMagnetic Effect第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成11金刚石石墨C60 的结构示意图c C60 原子数为 202428323650607084120其中 C60 的丰度最高C70 次之C60 是1985年发现的a 金刚石b 石墨碳团簇第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成12Smalley R ECurl R F 和英国化学家 Kroto H W 因对开拓这个新领域的贡献荣获1996年诺贝尔化学奖CsC60H W 克鲁托Harold W KrotoR E 史沫莱Richard E SmalleyR F 柯尔Robert F Curl发现C60的三位科学家第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成131991年发现了碳纳米管也称布基管碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的纳米微管多层碳管各层之间的间隔为石墨的层间距碳管两头可以是空的也可被半个C60或更大的球碳所封闭外部直径只有几到几十纳米密度是钢的 16而强度却是钢的100倍碳纳米管的结构示意图第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成太空天梯14约简后其原子数目不成整数比这类化合物称为非整比化合物LaH2 76Fe1x OSn1xO2PbO1 883非整比化合物第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成15阳离子过剩或阴离子短缺的化合物Zn1x O NaCl1x由混杂缺陷产生的非整比化合物Na12xCaxClCa1xYx F2xZr1x Ca xO2xLix Si1x AlO2究其原因是晶体中存在着缺陷阳离子短缺或阴离子过剩的化合物Cd1xS UO2x第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成16非整比化合物等在材料中十分重要可以控制或改善无机固体材料的光电声磁热力学等性质彩色电视发光材料用的红粉绿粉和蓝粉Y2O2SEu3Y2O2STb3Ca Sr10PO46C12Eu3第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成录音磁头合金Co0 90 Fe0 06 Ni0 02 Nb0 02 78 Si22x Bx 非整比化合物不定组成与整比化合物定组成水二氧化碳等是一对矛盾他们代表着物质形成的两种方式各自发挥着自己的作用17由金属原子和有机基团中碳原子键合而成含金属碳键MC的化合物称金属有机化合物如 C2H52 ZnC6H5TiOC3H73C2H54PbRMgXR为烷基X为卤素金属有机化合物大体分三类1离子型化合物2σ键化合物3非经典键化合物4金属有机化合物第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成181离子型化合物碱金属和碱土金属所形成的烃基化合物多为离子型其通式为RMR2M具有离子化合物的典型特征可以看作烃 R-H 的盐类它们一般不溶于烃类溶剂具有异乎寻常的反应活性对空气敏感遇水剧烈水解第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成192σ键化合物第 IIIAVIIA 族和第 IBIIB 族元素与有机基团主要以σ共价键结合形成化合物如 R2HgC2H54PbCH33SnCl 等具有挥发性对空气稳定一般溶于非极性溶剂第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成203非经典键化合物包括由过渡元素与不饱和基团通过金属轨道和π电子之间相互作用而生成的π配合物如 CrC6H62FeC5H52二茂铁[KPdCl3CH2CH2]过渡元素与羰基等配合形成同时含σ键和π键的金属有机化合物如羰基金属MCOn第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成21金属有机化合物是电子光学磁性等功能材料超纯材料和精细陶瓷等许多工业加工中的重要物质基础金属镍粉与 CO 反应得到液态 NiCO4在稍高温度下分解便得到纯镍Ni s 4 CO NiCO4 l43 oC50 oC金属有机化合物应用实例第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成挥发性四羰基镍的毒性比一氧化碳还大22MC 键 CC 键容易在 MC 处断裂例如三丁基铝 A1C4H93 热分解得到金属铝膜CO 键 MO 键易在 CO 键处断裂SiOC2H54 SiO2 H2O [CH] 碳氢化合物700℃化学气相沉积Chemical Vapor Deposit CVD第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成23高分子化合物简称高分子又称高聚物它的相对分子质量高达几千甚至几百万5高分子化合物n HCHO nOH OHCH2nn H2O世界上第一个合成高分子是1907年诞生的酚醛树脂无机高分子有机高分子天然高分子纤维素蛋白质淀粉木质素合成高分子第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成24聚氯乙烯的分子是由许多氯乙烯加聚结合而成单体链节多分散性高分子化合物相对分子质量大小不等的现象简写ClCH2 CHn聚合物nCH2 CHCl CH2 CH CH2ClCH CH2ClCHCl聚合聚合度加成聚合与缩合聚合第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成25n H2NCH26NH2己二酸己二胺n HOOCCH24COOH2n1 H2O聚酰胺66 或尼龙66]n OH聚酰胺66经过缩聚反应制得H [ NHCH26NH CO CH24CO聚合度为2n聚合度是以链节数来计量的在聚酰胺化学式中名称后的第一个数字6指二元胺的碳原子数第二个数字6指二元酸的碳原子数第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成26碳链高分子化合物主链中均是 CC 键主链中引入了 ON 等杂元素不但有 CC 键还有 COCN 键杂链高分子化合物主链中仅含有 SiPO等元素而没有 C 原子元素有机高分子化合物高分子化合物的分类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成27一些高分子化合物及其单体CF2CF2 聚四氟乙烯聚苯乙烯聚异戊二烯ClCHCH2 聚氯乙烯CH3 CHCH2 聚丙烯CH2CH2聚乙烯单体化学式名称CH2 CH2 n[ ]CH CH2 n[ ]CH3CH CH2 n[ ]ClCH CH2 n[ ]CF2 CF2 n[ ]CH2 CH2 n[ ]C CHCH3CHCH2CH2CCHCH2CH3第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成28CH2CHCN聚丙烯腈聚环氧乙烷聚甲基丙烯酸甲酯H2NCH26NH2HOOCCH24COOH 聚酰胺单体化学式名称O[ ] nNHCH25CCH2 C n[ ]COOCH3CH3CH2 CH2 n[ ]ONHCH25COCH2CCOOCH3CH3CH2CH2OO ONHCH26NHC CH24C[ ] nH OHCH CH2CNn[ ]第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成29聚二甲基硅氧烷HCHO 酚醛树脂HO CH2 CH2OH 聚对苯二甲酸乙二醇酯聚丙烯酰胺单体化学式名称CH2 CH2 n[ ]C OH2NCCO OCH2 CH2 n[ ]O OOHCH2 n][Si O n[ ]CH3CH3Si OHOHCH3CH3OHCOOHCHOOCH2CH C NH2O第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成30CH2CHCNCH2CHCHCH2单体化学式ABS名称CH CH2 x[ ]CNCH2 CH2 y[ ]CH CH CH CH2 z[ ]CHCH2第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成31高分子化合物的命名4 以高分子化合物的主要用途或最初用途表示命名如乙烯-丙烯共聚物称乙丙橡胶聚酰胺高聚物称尼龙或锦纶1在单体或组成特征前面加聚Po1y-2在单体后面加树脂多为天然高分子化合物现在也将某些合成高分子化合物称作树脂如酚醛树脂脲醛树脂环氧树脂聚氯乙烯树脂等3英文缩写如ABS是以其单体丙烯腈Acrylonitrile丁二烯Butadiene和苯乙烯Styrene英文名称的第一个字母大写组合来表示PE是聚乙烯Polyethylene的英文缩写第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成32一些常见高分子化合物的名称SBRBRIREPRButadiene-styrene rubbercis-14-Polybutadiene rubber cis-14-Polyisoprene rubber Ethylene-propylene rubber 丁苯橡胶顺丁橡胶异戊橡胶乙丙橡胶丁二烯苯乙烯共聚物顺聚丁二烯顺聚异戊二烯乙烯丙烯共聚物橡胶PETPPAPANPVAPoly ethylene terephthalatePoly hexamethylene adipamide Polyacrylonitrile Poly vinyl acetal涤纶的确良锦纶66或尼龙66腈纶维纶聚对苯二甲酸乙二醇酯聚己二酰己二胺聚丙烯腈聚乙烯醇缩乙醛纤维PEPPPVCPSABSPolyethylene PolypropylenePoly vinyl chloride PolystyreneAcrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer聚乙烯乙纶聚丙烯丙纶聚氯乙烯氯纶聚苯乙烯腈丁苯共聚物聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物塑料英文缩写英文名称习惯名称或商品名称化学名称高分子材料第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成33构成生命的物质种类很多有脂维生素激素血红素叶绿素等生物小分子有蛋白质核酸糖类等生物大分子6生物分子第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成341自由基OH O2 NO第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成35蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子相对分子质量可从一万到数百万多肽链由氨基酸通过肽键酰胺键CONH共价连接而成各种多肽链都有自己特定的氨基酸顺序2 蛋白质第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成36人体细胞含有 3 000 至 10 000 种以上的蛋白质人体蛋白质由20 种氨基酸组成除脯氨酸外其它 19 种均是α-碳上有一个氨基NH2 的有机羧酸α-氨基酸氨基酸结构通式RCHNH2COOH氨基酸可分为脂肪族芳香族和杂环族三类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成3710987654321序号赖氨酸蛋氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苏氨酸半胱氨酸丝氨酸丙氨酸甘氨酸LysMetIleILeuLValVThrTCysSerSAlaAGlyG英文缩写CH2CH2CH2CH2NH2 CH2CH2SCH3CHCH3 CH2CH3CH2CHCH3 2CHCH3 2CHOHCH3R基团的结构NH2COOHCHH H3CNH2HOCH2NH2COOHCH NH2COOHCHHSCH220 种氨基酸的名称和结构第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成3820191817161514131211序号脯氨酸组氨酸谷氨酰胺精氨酸苯丙氨酸天冬酰胺天冬氨酸酪氨酸色氨酸中文名称PrOPHisGlnGluArgPheFAsnAspTyrTrp英文缩写 R基团的结构CH2CH2CH2COOHCH2COOHCH2NH CH2 OHCH2CH2CH2 NHCNHNH2CH2CH2CONH2N NHCH2NH HCOOH续表表中带者为人体必需氨基酸第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成39除甘氨酸外其余 19 种氨基酸的α- 碳原子都与 4 个不相同的基团相连这种结构的化合物在空间有两种不同的排布这两种不同的排布化合物不能重叠它们之间的关系就象实物和镜像左手和右手的关系C HH2NHOOCRCCOOHNH2HR手性分子第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成40生物界 10101012 数量级的蛋白质种类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成简单蛋白质完全由氨基酸组成结合蛋白质除蛋白质外还有非蛋白质成分辅基或配基41第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成血红蛋白由四个亚基构成每个亚基由一条肽链和一个血红素分子构成血红蛋白血红素分子是一个具有卟啉结构的小分子在卟啉分子中心由卟啉中四个吡咯环上的氮原子与一个亚铁离子配位结合珠蛋白肽链中第8位的一个组氨酸残基中的吲哚侧链上的氮原子从卟啉分子平面的上方与亚铁离子配位结合当血红素不与氧结合的时候有一个水分子从卟啉环下方与亚铁离子配位结合而当血红素载氧的时候就由氧分子顶替水的位置42蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构指的是蛋白质分子中所有原子在三维空间中的排布维持蛋白质分子构象的化学键有氢键盐键疏水键Van der Waals 力和二硫键蛋白质的空间结构主要包括蛋白质的二级结构三级结构和四级结构第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成43在α-螺旋结构中多肽链中各肽键平面通过α-碳原子的旋转围绕中心轴形成一种紧密螺旋盘曲构象绝大多数蛋白质分子中所存在的α-螺旋几乎都是右手螺旋第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成44第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成45蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构tertiary structuer是指蛋白质主要指球状蛋白分子在二级结构的基础上进一步卷曲折叠而构成的一种不规则的特定的更复杂的空间结构无规卷曲α-螺旋β-折迭β-转角第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成463 核酸核酸因首先发现于细胞核并且具有酸性而得名它们由磷酸脱氧核糖或核糖有机碱组成DNA 和 RNA 之间主要是戊醛糖和嘧啶碱有区别第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成47嘧啶碱嘌呤碱含氮有机碱戊醛糖H3PO4H3PO4酸RNADNA 核酸组成NNNOH2NNNNNNH2HHH腺嘌呤A 鸟嘌呤G 腺嘌呤A 鸟嘌呤G NNNNOH2NNNNNH H H CH3 H H H N N O O N N NH2 O N N NH2 O N NOHHH胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 胞嘧啶C 尿嘧啶UO OHOHHOH2C-D-2-脱氧核糖HOH2C O OHOH OH-D-核糖DNA和RNA的组成单元第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成48在 DNA 分子中存在 4 种脱氧核糖核苷其结构如下HNNNNNH2NNNOH2NOOHHOH2CHOH2C O OHOOHHOH2C OOHHOH2CCH3HNNOONNNH2O脱氧胞苷脱氧胸苷脱氧腺苷脱氧鸟苷胞嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷腺嘌呤脱氧核苷鸟嘌呤脱氧核苷第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成49蛋白质逆转录酶转录酶 RNA酶复制DNA酶复制翻译酶中心法则示意图核酸是遗传信息的携带者与传递者中心法则第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成50复制DNA→DNA表达DNA→mRNA→蛋白质中心法则的补充RNA的反转录RNA的自我复制DNA指导的蛋白质合成第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成51 基因是一个特定的 DNA 片段基因第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成一个基因通常有 1 000 5 000 个碱基对一个 DNA 分子可以含有多达上万个基因人体的 46 条染色体大约含 100 万个基因人类基因组计划核心就是测定人类基因组的全部 DNA 序列从而获得人类全面认识自我的最重要的生物信息根据基因图谱使药物治疗个性化提示预防措施精确用药52基因芯片的检测速度之所以这么快主要是因为基因芯片上有成千上万个微凝胶可进行并行检测内嵌基因芯片的基因检测装置基因芯片又称 DNA 芯片含有成千上万的网格状密集排列的基因探针每个基因探针包含着由若干个核苷酸组成的 DNA 片段目前已经可以在一枚邮票大小的基因芯片上布满 40 100 万种基因探针根据碱基互补配对原则捕捉相应的 DNA从而对遗传物质进行分子检测基因芯片第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成53基因工程DNA 重组技术即提取或合成不同生物的遗传物质DNA在体外切割拼接和重新组合然后通过载体将重组的DNA分子引入受体细胞使重组DNA在受体细胞中得以复制与表达基因工程基因工程的直接目的就是改造生物第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成对于外周血管阻塞病人导入血管内皮生长因子基因可使局部血管增生形成侧肢循环来恢复血供对于晚期恶性肿瘤患者将一些细胞因子基因导入体内通过增强机体免疫功能而使肿瘤得到抑制如何导入基因人造生命544 糖类糖类主要由 CH 和 O 三种元素组成大多具有通式CnH2On故又称碳水化合物糖类物质由植物光合作用合成n H2O n CO2 CnH2On n O2光叶绿素糖类通过生物氧化为自身提供能量以满足生命活动的能量需要C6H12O6 6 O2 → 6 H2O 6 CO2第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成糖类常分三类1单糖2低聚糖或寡糖3多糖糖的分类第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成56a 单糖HCHOOHOHHOHHOHHCH2OHHOCHOHOHHOHHOHHCH2OHCHO OH HHO OHH OHH CH2OH HO CHO H HHO OHH OHH CH2OH H CHO OH OHH HHO OHH CH2OH HOCHOHOHHHHOOHHCH2OHHOCHOHHHOHHOOHHCH2OHHCHOOHHHOHHOOHHCH2OHD-己醛糖的构型阿苏糖阿卓糖葡萄糖甘露糖古罗糖艾杜糖半乳糖塔罗糖第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成57果糖单体葡萄糖单体b 低聚糖或寡糖OHHOHHOHOOHHHCH2OHHHO HH OHOCH2OHCH2OH蔗糖双糖CH2OHOHHOOHHOHHCH2OH果糖单体FischerProiection能水解成 2 10 个单糖蔗糖乳糖和麦芽糖都是二糖第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成58c 多糖能水解成10个以上的单糖如植物体内的淀粉纤维素动物体内的糖原甲壳素等多糖广泛存在于自然界是一类聚合度不同的天然高分子化合物多糖没有甜味一般不溶于水与生物体关系最密切的多糖是淀粉糖原和纤维素第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成59HOOHHOHO OHH O HHHOHOH OHH HH OH OH HOOHHHOHOH OHHOH HO O H H HO H H OHH OH HO HO O H H HO H H OHH O OHHOHHOHHOHOHOHα式β式淀粉纤维第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成60作业练习题 P32 1 4 P33 7第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成61二固体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体固体即固态系统习惯上称系统为体系故有固体这个术语固体中的原子及其结合态粒子在空间的排布如果长程有序便称为晶体如果短程无序就称为非晶体晶体非晶体62晶格及晶胞a b c等径圆球密堆积晶格或点阵晶胞1晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体63十二面体钻石晶体钻石及其母岩如果能用一个空间点阵图形贯穿整个晶体这个晶体又叫单晶体如自然界存在的金刚石人工制备的单晶硅锗等单晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体64 当地时间 2003 年 10 月 7 日在伦敦索思比拍卖行一名工作人员在展示一颗大 D 色级的钻石这枚钻石将会在下月20 日在日内瓦进行拍卖预计起拍价会在 500 和 600 万英磅800 万-1 000 万美元之间天价钻石第2章物质的化学组成与聚集状态二固体65硅单晶第2章物质的化学组成与聚集状态二固体66一般的固体材料不能用一个空间点阵图形贯穿它们称为多晶体多晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体多晶体结构示意图67 按晶格结点上微粒的种类组成及其粒子间相互作用力的不同晶体可分为离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体681 离子晶体离子晶体的晶格结点上交替排列着正负离子靠离子键结合较高的熔点较大的硬度较脆在熔融状态或在水溶液中具有优良的导电性但在固体状态时几乎不导电Na Cl-NaCl 离子晶体第2章物质的化学组成与聚集状态二固体69KFNaF和CaO晶体离子间作用力及其熔点变化规律2 164933860熔点℃增大离子间的作用0 231 0 230 0 266离子半径之和nm0 099 0 132 0 0970 1330 133 0 133离子半径nm2-2 2-1 1 -11 -1离子的电荷CaO CaF2NaFKF物质第2章物质的化学组成与聚集状态二固体70硫酸铜紫外光滤光片Copper Sulfate UV Filter Nickel Sulfate UV Filter 硫酸镍紫外光滤光片第2章物质的化学组成与聚集状态二固体712 分子晶体分子晶体的晶格结点上排列着极性分子或非极性分子分子间以范德华力分子间力或氢键相结合属于分子晶体的物质一般为非金属元素组成的共价化合物如 SiF4SiCl4SiBr4SiI4H2OCO2I2 等第2章物质的化学组成与聚集状态二固体72OCOCO2分子晶体干冰第2章物质的化学组成与聚集状态二固体73C60 的溶液A students view of thediscovery ofBuckminsterfullereneadapted from Jonathan HaresPhD thesis Sussex University1993C60 的晶体结构第2章物质的化学组成与聚集状态二固体74对于无氢键的相同类型分子晶体分子间力随相对分子质量增大而增大熔点沸点也随之增高由于分子间力较弱分子晶体的硬度较小熔点一般低于 400 ℃并有较大的挥发性如碘片萘等分子晶体的物理性质。