无机化学 绪论

氧化锆陶瓷
金刚石钻头
金刚石
光 学 纤 维 胃 镜
F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌 火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地 、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。
近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、管碳、 近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、管碳、俄 罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。 罗斯套娃、团簇化合物、笼合物等。
…
2—4 无机化学的研究对象和发展
大约在1900年到第二次世界大战期间 同突飞 年到第二次世界大战期间, 大约在 年到第二次世界大战期间 猛进的有机化学相比,无机化学的进展却是很缓慢 猛进的有机化学相比 无机化学的进展却是很缓慢 无机化学家在这段时期没有重大的建树, 的。无机化学家在这段时期没有重大的建树 缺乏 全局性的工作, 无机化学的研究显得冷冷清清。 全局性的工作 无机化学的研究显得冷冷清清。 战后和平时期中随着工农业生产的飞跃发展, 战后和平时期中随着工农业生产的飞跃发展 无机化学不仅在原有的天地中长进, 无机化学不仅在原有的天地中长进 而且还不断渗 透到其他各种学科而产生了新的边缘学科, 透到其他各种学科而产生了新的边缘学科 如: 有机金属化合物化学 无机固体化学 物理无机化学 生物无机化学和无机生物化学. 生物无机化学和无机生物化学
化学的定义一直颇有争议。 化学的定义一直颇有争议。 初中化学教材定义：化学是研究物质的组成、结构、 初中化学教材定义：化学是研究物质的组成、结构、性质以 及变化规律的科学。 及变化规律的科学。 《中国大百科全书·化学卷》的定义:化学是研究物质的 中国大百科全书·化学卷》的定义: 性质、组成、结构、变化和应用的科学。（1989） 。（1989 性质、组成、结构、变化和应用的科学。（1989） 廖正衡的定义：化学主要是研究物质的分子转变规律的科学。 廖正衡的定义：化学主要是研究物质的分子转变规律的科学。 指出化学的定义有20多种不同提法。（1986） 多种不同提法。（ 指出化学的定义有 多种不同提法。（ ） 曾国屏的定义： 曾国屏的定义：化学是研究物质从元素向生命进化过程中的 各个物质层次的组成、结构和变化的科学。（ 。（1996） 各个物质层次的组成、结构和变化的科学。（ ） 徐光宪的定义：定义的多维性。（1986、1997、2002） 徐光宪的定义：定义的多维性。（ 。（ 、 、 ） 魏光的定义：化学是研究分子及其近层次物质性能、构成、 魏光的定义：化学是研究分子及其近层次物质性能、构成、 演变、应用诸运动规律的科学。（ 。（1998） 演变、应用诸运动规律的科学。（ ）
§7 化学动力学基础 4 §8 水溶液 3
第三篇 水溶液化学原理 12
§9 酸碱平衡
6
§10 沉淀平衡
3
1 化学的研究对象 绪论 introduction 3 怎样学习化学 2 化学的主要分支
物质结构层次： 物质结构层次：
质子 夸克 中子 原子核 电子
微观 当今化学发展的趋势大致是: 当今化学发展的趋势大致是
化学9大类， 分支 化学 大类，77分支 大类
无机化学8个 无机化学 个 无机合成化学 无机物分离化学 元素无机化学 配位化学 金属簇化合物 物理无机化学 稳定同位素化学 无机固体化学 有机化学8个 有机化学 个 有机合成 金属有机及元 素有机化学 天然产物化学 物理有机化学 有机固体化学 有机光化学 有机分析化学 立体化学 分析化学16个 分析化学 个 定性分析 容量分析 重量分析 原子光谱法 分子光谱法 电分析化学 色谱法 质谱分析 核化学与 放射化学 9个 个 环境 化学 8个 个 高分子 化学6个 化学6个 材料 化学 3个 个 物理 化学 14个 个 生命 化学 5个 个
3）组成（form）包括定性组成和定量组成。弄清物质的 ）组成（ ）包括定性组成和定量组成。 定性组成应确证它含有那些元素， 定性组成应确证它含有那些元素，物质的定量组成包括各 元素的质量百分比、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。
4)结构（structure-Something made up of a number of parts that are held or 结构（ 结构 put together in a particular way）包括原子结构、分子结构和晶体结 包括原子结构、 构以及说明物质结构的各种结构理论。 构以及说明物质结构的各种结构理论。 5)性质（property）包括物理性质和化学性质。物理性质如溶 性质（ 性质 ）包括物理性质和化学性质。 解性、热性质和某些谱学性质等在化学中应用相当广泛， 解性、热性质和某些谱学性质等在化学中应用相当广泛，自 然也成为化的研究内容。 然也成为化的研究内容。 6)变化（change）不仅研究化学变化， 6)变化（change）不仅研究化学变化，也研究与化学变化相 变化 关的物理变化，如热化学、 关的物理变化，如热化学、电化学和表面化学都是研究与化 学过程相关的物理过程。 学过程相关的物理过程。 随着科学技术的迅速发展，化学研究的内容、 随着科学技术的迅速发展，化学研究的内容、方法和手 段发生了极为深刻的变化。可以说，当今化学， 段发生了极为深刻的变化。可以说，当今化学，日新月 现代化学的定义也不只一种！真是仁者见仁， 异。现代化学的定义也不只一种！真是仁者见仁，智者 见智。比如: 见智。比如
考核要求 1 上课纪律。理论课缺 次，扣期末总分 分； 上课纪律。理论课缺1次 扣期末总分10分 2 课堂 课堂10%。 。 2 作业20%。 作业20%。 3 期末考试 期末考试70%。 。
无机化学 Inorganic Chemistry
徐孝文
E-mail: xwxu@mail.usts.edu.cn
பைடு நூலகம்
2008.9
绪论 2 第一篇 物质结构基础 19
§1 原子结构与元素周期系 6 §2 分子结构 6 §3 晶体结构 4 §4 配合物 3
目 录
第二篇 化学热力学与 化学动力学基础 14
§5 化学热力学基础 6 §6 化学平衡常数 4
2—5 无机化学的任务
现代无机化学既有理论又有事实,它把最新的量子力学 现代无机化学既有理论又有事实, 成就作为自己阐述元素和化合物性质的理论基础, 成就作为自己阐述元素和化合物性质的理论基础, 也力图 用热力学、动力学的知识去揭示无机反应的方向和历程。 用热力学、动力学的知识去揭示无机反应的方向和历程。 无机化学家不是单纯地提供实验结果而是也在不遗余力地 进行理论探索。他们擅长于实验合成， 进行理论探索。他们擅长于实验合成，也胜任于对自己的 实验发现作出理论说明。无机化学涉猎的范围很宽,周期 实验发现作出理论说明。无机化学涉猎的范围很宽, 表中的100 100多种元素以及除烃和烃衍生物以外的所有化合 表中的100多种元素以及除烃和烃衍生物以外的所有化合 物都是无机化学的研究对象。 物都是无机化学的研究对象。因此无机化学的研究任务异 常繁重, 常繁重, 但同时也说明它是一门丰富多彩具有无限发展前 途的学科。 途的学科。
纳米 材料 原子 (离子 离子) 离子 分子
宇宙
(宇观 宇观) 宇观
单质 化合物
星体
(介观 介观) 介观
宏观
由宏观到微观，定性到定量，稳定态到亚稳定态， 由宏观到微观，定性到定量，稳定态到亚稳定态，经验上升到理 论并用理论指导实践，进而开创新的研究。 论并用理论指导实践，进而开创新的研究。 哪些是关键性的问题呢？ 哪些是关键性的问题呢？ 化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学问题等。总之， 化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学问题等。总之， 化学已成为中心科学， 世纪的四个重大课题（ 化学已成为中心科学，与21世纪的四个重大课题（能源、材料、环境 世纪的四个重大课题 能源、材料、 和生命科学）都有关。 和生命科学）都有关。
化学的学习方法 注意观察身边的化学问题； 注意观察身边的化学问题； 预习思考——听讲记录 听讲记录——练习提高； 练习提高； 预习思考 听讲记录 练习提高 课本落实——主动学习； 主动学习； 课本落实 主动学习 课外参考资料——扩大知识面； ——扩大知识面 课外参考资料——扩大知识面； 勤于思考，重视培养自学的能力。 勤于思考，重视培养自学的能力。 重视实验技能的提高。 重视实验技能的提高。
C50
富勒烯C 富勒烯 60
中国科学院院士、 中国科学院院士、厦门 大学教授郑兰荪领导和 组织完成 2004年４月３０日出版 年 ３０日出版 的美国《科学》 的美国《科学》杂志发 布了此项成果 俄罗斯套娃
fullerene
纳米碳管 carbon nano tube
中国地图
IBM
化学改变了世界。 化学改变了世界。
海 边
化学更要保护世界。 化学更要保护世界。
长海
镜海
泸沽湖
2—3 化学的现状
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，期中经典的四个分支学科是： 的分支学科，期中经典的四个分支学科是： 无机化学(inorganic chemistry) 有机化学(organic chemistry) 分析化学(analytical chemistry) 物理化学(physical chemistry)
......
化学研究内容： 化学研究内容： 1）分离、鉴定和表征。这是化学研究的主要内容之一。 ）分离、鉴定和表征。这是化学研究的主要内容之一。 2）合成新物质。这是化学研究的核心，是化学区别于所 ）合成新物质。这是化学研究的核心， 有其他科学的特色。 有其他科学的特色。 美国化学文摘2004年9月21日登录的化学物质总数 年 月 日登录的化学物质总数 日登录的化学物质总数3000万。 美国化学文摘 万
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化学创造了世界。 化学创造了世界。
高压钠灯
备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由于没有一 1950年就得以解决 备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决， 种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料，所以， 种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直 1965年才制取第一支高压钠灯 年才制取第一支高压钠灯。 到1965年才制取第一支高压钠灯。
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： 1）分子层次（molecular scale）不是传统的分子概念，它 ）分子层次（ ）不是传统的分子概念， 既包括各种单原子分子、各种气态原子或单核离子， 既包括各种单原子分子、各种气态原子或单核离子，也包 括以共价键结合的传统意义的分子，还包括离子晶体、 括以共价键结合的传统意义的分子，还包括离子晶体、原 子晶体或金属晶体等的单晶以及各种聚合度不同的高分子， 子晶体或金属晶体等的单晶以及各种聚合度不同的高分子， 即核-电子体系 电子体系。 即核 电子体系。 2）化学物质（chemical substance） 不包括物质的另一基 ）化学物质（ ） 本形态---场 化学研究的是以间断形式存在的物质形态， 本形态 场。化学研究的是以间断形式存在的物质形态， 而场是以连续形式存在的物质形态，属物理学的研究范畴。 而场是以连续形式存在的物质形态，属物理学的研究范畴。
1、化学研究的对象 、 分子 molecules 亚分子 submolecule 原子 atom 化学的定义： 化学的定义：
超分子 supramolecule
化学是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上 层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。 层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。