中级无机化学课件
第一章 酸碱理论与非水溶液(中级无机化学课件)
质为碱
H2O中
非质子溶剂
指出:溶剂中增加的阴阳离子，可以是由溶质本身离 解产生，也可由溶质与溶剂发生反应而产生。 P.20
溶剂体系理论
评价：
优点：溶 剂可以不 涉及质子 包含了水离子理论、质子理论 缺点：只适于能发生自电离 溶剂体系
定义：
Lewis G N 美国物理化学家
酸碱反应实质： A + : B → A : B
拉平效应不同的溶剂有不同的区分范围常用溶剂的分辨宽度酸碱区分窗窗的宽度正比于溶剂的自电离常数若两种酸或两种碱组成混合物只要它们有一种落在这些范围之中就可把它们区分开
第一章 酸碱理论与非水溶液
[基本要求]
1、掌握现代酸碱理论的要点及运用范围；
2、掌握软硬酸碱规则及其应用；
3、熟悉有代表性的非水溶剂（液氨体系、硫 酸体系及超酸等）的特征及其典型的酸碱反 应。
2、键的强度
3、酸根的X-稳定性
1、气态二元氢化物
HnX(g) D Hn-1X(g)＋H(g)
△rHmθ
Hn-1X－(g) ＋ H＋(g) -EA Ip Hn-1X(g) ＋ H(g)
△rHmθ ＝D+Ip-EA
Ip:相同
△rHmθ ＝D-EA
△rHmθ ＝ D
- EA
△rHmθ ＝ D - EA
2、二元氢化物溶液 P.35
+
离解焓 结论：
与气态变化规律相同
3、二元氢化物的取代产物
① HARn H+ + ARn-*
诱导效应
② ARn-*
①仅仅是氢质子 脱去，与A上电子 云密度有关
ARn-
R电负性比A大 （R是一个吸电子基团） R电负性比A小 （R是一个斥电子基团）
中级无机化学
CCl4难水解，是因C的价轨道已用于成键且又没有孤电子对之故。 NF3的分子结构与NCl3同，其中N原子也是采用sp3杂化轨道成键，其上有一对孤 对电子。然而， 1 由于F原子的电负性较大，使得NF3的碱性(给电子性)比NCl3小，因而亲电水解 很难发生； 2 由于N是第二周期元素，只有4条价轨道(没有d轨道)，不可能有空轨道接受水 的亲核进攻； 3 N－F键的键能比N－Cl键的键能大，不容易断裂。 这些原因决定了NF3不会发生水解作用。
第一章 原子、分子及元素周期性
第一节 原子结构理论概述 第二节 原子参数及元素周期性 第三节 共价键理论概述 第四节 键参数与分子构型 第五节 分子对称性与点群 第六节 单质的性质及其周期性递变规律 第七节 主族元素化合物的周期性性质 以上七节主要自学，要求掌握： 1 用徐光宪的改进的Slater规则计算电子的屏蔽常数 2 了解电负性的几种标度，理解环境对电负性的影响和基 团电负性的概念 3 键参数 价层电子对互斥理论 分子对称性知识 4 单质及其化合物的一些性质的周期性变化规律 同时，还要特别注意 5 掌握周期反常现象的几种表现形式及合理解释
习题：1，2，3，4，6，7，8，10，11，12，13，15，17
原子所带电荷
电负性与电荷的关系可用式 χ ＝ a ＋ b 表示。 式中为分子中原子所带的部分电荷。a、b为两个 参数。其意义是: a表示中性原子的电负性(中性原 子＝0), b为电荷参数，表示电负性随电荷而改变 的变化率。大的、易极化的原子有较小的b值; 小 的、难以极化的原子b值较大。
分子
是
是 D∞h i i? 否 C∞v
直线型 ?
是
否 两个或多个 Cn(n≥3) ?
否 Cn ? 否 ζ?
T,Th,Td,O,Oh 是
无机化学中职ppt课件下载
无机化学的研究内容 无机化学的研究进展 液晶与液晶显示材料
无机化学的研究内容
无机化学是研究无机物质的组成、性质、结构 和反应的科学，它是化学中最古老的分支学科。 无机物质包括所有化学元素和它们的化合物，不 过大部分的碳化合物除外。(除二氧化碳、一氧化 碳、碳酸、二硫化碳、碳酸盐等简单的碳化合物 仍属无机物质外，其余均属于有机物质。）
4 北京大学高松研究小组在磁分子材料的研究方面取得 了突出成果。
5．清华大学李亚栋研究组在新型一维纳米结构的制备、组 装方面取得了突出的进展
6东北师范大学王恩波课题组对多金属氧簇的研究处于领先 地位。
液晶材料与液晶显示器原理
液晶的发现 液晶的分类 液晶的光电效应 液晶显示器的基本原理
液晶的发现
周期律对化学的发展起着重大的推动作用。根据周期律，门捷列
夫曾预言当时尚未发现的元素的存在和性质。周期律还指导了对元素
及其化合物性质的系统研究，成为现代物质结构理论发展的基础。系
统无机化学一般就是指按周期分类对元素及其化合物的性质、结构及
其反应所进行的叙述和讨论。
现代无机化学就是应用现代物理技术及物质微观结构的观点来研究和 阐述化学元素及其所有无机化合物的组成、性能、结构和反应的科学。 无机化学的发展趋向主要是新型化合物的合成和应用，以及新研究领 域的开辟和建立。
无机化学的研究新进展
近几年我国无机化学在国家自然科学基金及 其它基础项目的支持下，基础研究取得突 出进展，成果累累，一批中青年专家的工 作脱颖而出。
1. 中国科技大学钱逸泰、谢毅研究小组在 水热合成工作基础上,在有机体系中设计和 实现了新的无机化学反应,在相对低的温度 制备了一系列非氧化物纳米材料
液晶材料
中级无机化学-PPT资料133页
类 型 的 特 点 是 s 、 pz 能 量差较大，不会产生s
－pz相互作用，此时z 的能量低于x和y; 而 Li2 、 Be2 、 B2 、 C2 、 N2 都属于N2的类型，这种 类型的特点是原子轨道
的s和pz能量差较小，s 和pz轨道产生了一定程 度的相互作用，因而造
O2
N2
成z高于x和y。
表1.1 n层对n层的屏蔽常数
表1.2 (n－1)层对n层的屏蔽常数
被屏蔽电子
屏蔽电子
被屏蔽电
屏蔽电子
n≥1
ns np np’ nd nf 子n≥1 (n－1)s (n－1)p (n－1)d (n－1)f
ns
0.30 0.25 0.23 0.00 0.00
ns
1.00 0.90 0.93 0.86
np
8 Doug1as R.E., McDaniel D.H, and Alexander J., “Con－cepts
and Models of inorganic Chemistry”,2rd ed., Wiley New York, 1983 9 Jolly,W.J.,“Modern Inorganic Chemistry”, McGrawHill New
主量子数等于(n－1)的各电子，其由表1.2求。
主量子数等于或小于(n－2)的各电子，其＝1.00。
(2) 电负性
电负性 表示原子形成正负离子的倾向或化合物中原子对成 键电子吸引能力的相对大小(并非单独原子的性质, 受分子中所处 环境的影响)。有多种不同定义方法，定量标度也各不相同。
① 原子的杂化状态
原子的杂化状态对电负性的影响是因为s电子的钻穿效应比 较强，s轨道的能量比较低，有较大的吸引电子的能力。所以杂 化轨道中含s成分越多，原子的电负性也就越大。例如，碳和氮 原子在杂化轨道sp3、sp2和sp中s成分分别为25%、33%、50%， 相应的电负性分别为2.48、2.75、3.29和3.08、3.94、4.67。
中级无机化学教学课件第五章 s区元素
s区元素
第五章：s区元素
要点
1 复习自由能、平衡常数的概念 2 辨别热力学稳定性和动力学稳定性 3 能计算离子键形成时的能量变化 4 能正确使用理论模型和热力学循环方法计算晶格能 5 熟悉晶格能在无机化学中的应用 6 能正确建立玻恩－哈伯热化学循环并用以计算各种
热力学量 7 冠醚的命名和结构特征 8 冠醚的配位性能和冠醚配合物的结构 9 影响冠醚配合物稳定性的因素
图 5 .8 N a ＋ C l－ 离 子 对 的 势 能 图 图5 . 85 .N8 aN＋ aC＋ lC－ 离l － 离子 子对 对的 的势 势能 能随 核 间 距 的 变 化
当 r=随2随3核 6核间 p间距 m距的 的变时变化 ，化 其总能量较低。
第五章：s区元素
5.2.2 晶体中离子键形成的能量
习题: 2，5，6，7，8，9，11
第五章：s区元素
第五章：s区元素
第五章：s区元素
为了进行参比，对化学有用的另一特定条件是反 应物和产物都处于标准态, 此时Q＝1, 在这种情况下，
ΔG＝ΔG ＝－RTlnK
ΔG 的符号和数值的大小反映标准态体系对平衡态 偏离的方向和程度。
第五章：s区元素
在热力学上为不稳定的(如图中A
到C)。反之若产物的能量高于反
应物的能量, 则反应物在热力 热力学稳定性和动力学稳
学上是稳定的(如图中A到B)。
定性示意图
第五章：s区元素
动力学稳定性是从反应物与活化配合物之间的能量差，即反 应活化能来考虑的，若某一反应物转变为产物的趋势很大，反应 物在热力学上相当不稳定，但若实现这一反应所需的活化能也相 当大的话, 则在动力学上反应物又是相当稳定的了(如图中A到C)。
最新9-中级无机化学精品课件
1L
第十五页，共45页。
例:d 2组态(zǔ tài): ml = +2 +1 0 –1 –2
ms= 1/2，45种可能的排列(微状态)
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第十七页，共45页。
ML=4, 3, 2, 1, 0 MS =0 （2S+1)(2L+1)=9
第十八页，共45页。
ML= 3, 2, 1, 0
HS
CN 33,000 LS
LS
Co3+ 21,000
F
13,000 HS
HS
NH3 23,000 LS
LS
d7
Co2+ 22,500 H2O 9,300
HS
HS
第七页，共45页。
二. O大小的表征―电子光谱（或电子光谱，紫外 可见(kějiàn)光谱）
1.单电子的近似的配合物光谱
定性(dìng xìng)判断:
第十三页，共45页。
在无外场的情况下，这10种排列的能量是简并的，用2D表示，D称
为光谱项(term)。光谱项的通式为：
2S＋1L
L为各个电子轨道角动量的矢量和
L＝l1+l2+l3+…
L＝0， 1， 2， 3， 4， 5…. ，
光谱项
S， P， D， F, G， H…
(2S＋1): 自旋(zìxuán)多重态(spin multiplicity)，S为总自旋(zìxuán)
第二十一页，共45页。
根据这两点，可推出d2组态的5个谱项的能量(néngliàng)顺序为： 3F 3P 1G 1D 1S ，
其中3F为 基谱项(最大S, 最大L) 但实际观察的d2组态(Ti2+)光谱项的能量(néngliàng)顺序则为：
大连理工大学中级无机化学PPT课件
1. 单核二元羰基化合物 此类化合物通式为M(CO)n。对原子序数为
偶数的过渡金属，如Cr、Fe、Ni等，和一定数目的 CO组合，均符合EAN规则。
对于原子序数为奇数的过渡金属，如V、 Mn、Co等，则要通过形成阴离子如V(CO)6-，二聚体 Mn2(CO)10或与其他原子或基团形成单键结合的化合 物如HCo(CO)4才能符合EAN规则，所以单核羰基化合 物也有很多衍生物。
20世纪30年代，英国化学家N. V. Sidgwick提出一条用以预言金属羰基化合物稳定性 的经验规则，称为有效原子序数(effective atomic number)规则，简称EAN规则。
EAN规则认为稳定存在的有机金属化合物 应该符合：金属原子的电子总数加上所有配体提供 的电子数等于同周期的稀有气体的原子序数。对于 过渡金属，该规则表述为：每个过渡金属原子的价 电子数加上配体提供的电子数等于18，故该规则又 称为“18电子规则”。
5.2.4 EAN规则应用
例1：根据EAN规则计算Ni(CO)4的核外电子总数。 解：Ni原子，3d84s2，10个电子；
4个CO，2×4=8个电子，10+8＝18
因此，Ni(CO)4符合18电子规则。
例2：判断下列化合物是否符合EAN规则：
(η6－C7H8)Cr(CO)3； (η5－C5H5)Fe(CO)2C2H4]+
例4：根据EAN规则预言 结构。
Fe2(CO)9和Co4(CO)12的
§5.3 过渡金属的羰基化合物
5.3.1 介
5.3.2 作用
5.3.3
过渡金属羰基化合物简 金属羰基化合物中的成键 过渡金属羰基化合物的
化学反应
15中级无机化学ppt课件
简单改变反应物的引入顺序就可得到不同的异构体。
BN=4 LP=12
一种结构
P-O通过形成p-d配键，降低了形式电荷,得到
BF3的lewis式
考虑其缺电子性，得到形式电荷更低的
KP15.3 Jahn－Teller(姜－泰勒)效应
电子在简并轨道中的不对称占据会导致分子的几何构型发生畸变, 从而 降低分子的对称性和轨道的简并度, 使体系的能量进一步下降, 这种效应称为 姜－泰勒效应。
HCl △ ＝3.0－2.1＝0.9 离子性百分数＝[16(0.9)＋3.5(0.9)2]％＝17％ 2 离子性百分数＝[1－e－(0.9) /4]%＝18％
KP15.2 Lewis路易斯结构式的书写
一、基本要求 路易斯结构式的表示要求是: 用短线表示原子间形成的共价键, 用小黑点表示未用于形成共价键的电子, 也可省去。 注: 非键合电子可以是成对的, 也可以是成单的(自由基中)
以d9，Cu2＋的配合物为例，当该离子的配合物是正八面 体构型时，d轨道就要分裂成t2g和eg二组轨道，设其基态的电 子构型为t2g6eg3，那么三个eg电子就有两种排列方式：
① t2g6(dz2)2(dx2 － y2)1
由于 dx2 －y2 轨 道上 电 子比dz2轨道上的电子少一个 ，则在xy平面上d电子对中心 离子核电荷的屏蔽作用就比在 z轴上的屏蔽作用小，中心离 子对xy平面上的四个配体的吸 引就大于对z轴上的两个配体 的吸引，从而使xy平面上的四 个键缩短，z轴方向上的两个 键伸长，成为拉长的八面体。
中级无机化学第六章.ppt
需要指出的是，有些时候，它不是18而是16。这是因为18e
意味着全部s、p、d价轨道都被利用，当金属外面电子过多，意 味着负电荷累积, 此时假定能以反馈键M→L形式将负电荷转移 至配体，则18e结构配合物稳定性较强；如果配体生成反馈键的 能力较弱，不能从金属原子上移去很多的电子云密度时，则形 成16电子结构配合物。
(4)氧化还原反应
Mn2(CO)10 ＋Br2
2Mn(CO)5Br
6.1.3 有效原子序数规则(EAN规则)
1 EAN规则
EAN规则是说金属的 d 电子数加上配体所提供的σ电子数之 和等于18或等于最邻近的下一个稀有气体原子的价电子数,或中 心金属的总电子数等于下一个希有气体原子的有效原子序数。
EAN亦称为18电子规则，这个规则实际上是金属原子与配体
定的是V(CO)6而不是二聚体。
6.1.4 金属羰基化合物中的化学键
可以利用分子轨道理论来说明金属羰基化合物中的成键过 程。
在CO的分子中, C和O都是以2s和2p原子轨道参与成键的。 由于C和O原子对称性相同的2s和2px轨道可以混合形成二 条spx杂化轨道。在C和O组成分子时, 这四条spx杂化轨道中有 两条组成了两条孤对电子轨道，其中一条是氧的spx，另一条 是C的spx，剩下两条spx杂化轨道进行组合，一条是CO的成键 轨道,一条是反键轨道。 除此之外, 还有两条充满的键轨道和两条空的反键轨道， 他们是由py和pz轨道重叠而成，分别位于xz和xy平面内。
Mn(CO)4(3－CH2＝CH2－CH3) 4CO＝8， (3－CH2＝CH2－CH3)＝3(4), Mn＝7(6), 电子总数＝8＋3＋7 (或8＋4＋6)＝18
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《中级无机化学》教学大纲
英文名称：Intermediate Inorganic Chemistry
课程编号：310401
课程类型：学科方向课
学时：48 学分：3
适应对象：化学系高年级本科生
先修课程：要求系统学习过大学基础化学课程体系，如化学原理，元素化学，有机化学，仪器分析等，并对生物化学的基础知识有所了解。
建议教材及参考书：
1. 《中级无机化学》，项斯芬，姚光庆编著，北京大学出版社，2003
2. 《中级无机化学》，朱文祥，刘鲁美主编，北京师范大学出版社，1993
3. 《无机化学新兴领域导论》，项斯芬编著，北京大学出版社，1988
4. 《中级无机化学》电子教案及讲义稿
一、课程的性质、目的和任务
中级无机化学面对的是学完了无机化学、分析化学、有机化学和物理化学等基础课的高年级学生，是无机化学的继续与提高，是化学、化工类专业本科生必备的重要专业基础课。
通过本课程的教学，使学生更加全面、更加深入地掌握无机化学原理，了解无机化学的一些新领域、新成就和新知识，提高学生运用现代理论解决实际问题的能力，为更好地学习专业课打下坚实的基础。
二、课程的教学内容及要求
绪论（2学时）
0.1 无机化学各新兴领域的发展历史，研究意义，学科特点等
0.2 课程概述，各组成部分，课程要求，考核方式
基本要求：了解无机化学的发展历史；了解无机化学发展的现状和未来发展的可能方向；了解现代无机化学发展的特点。
第1章分子对称性和群论初步（8学时）
1.1 对称操作和对称元素
1.2 对称性在化学中的应用
1.3 群的定义
1.4 化学中重要的点群
1.5 群的表示
1.6 特征标表
1.7 群论在杂化轨道理论的应用
1.8 群论在振动光谱的应用
知识点：对称操作；对称元素；群的定义；群的四个基本特征；重要的分子点群；群的表示；特征标表；群论在杂化轨道理论和振动光谱的应用
基本要求：掌握对称操作、对称元素和相应的矩阵表示；掌握群的定义和四个基本特征；掌握重要的分子点群；了解群论在杂化轨道理论和振动光谱的应用
重点：对称操作；重要的分子点群
第二章配位化学基础和配合物立体化学（4学时）
2.1 配位化学基础
2.2 配合物的几何构型
2.3 配合物的异构现象
2.4 配合物的制备方法
知识点：配位化合物组成和定义；配合物的几何构型；配合物的异构现象；配合物的制备方法
基本要求：复习配位化合物组成和定义；熟悉不同配位数的配位化合物的几何构型；掌握配合物的异构现象；了解配合物的制备方法
重点：配合物的几何构型；配合物的异构现象（几何、旋光、键合）
第三章配合物的电子结构（6学时）
3.1 价键理论
3.2 晶体场理论
3.3 配位场理论
3.4 配合物的电子光谱
知识点：价键理论；晶体场理论；分裂能；光谱化学序；配位场理论；三种理论的优缺点；配合物的电子光谱
基本要求：复习价键理论和晶体场理论；了解光谱化学序；重点掌握配位场理论和三种理论的优缺点；熟悉分裂能的概念；了解配合物的电子光谱
重点：配位场理论；反馈π键；三种理论的优缺点
第四章配合物的反应机理和动力学（8学时）
4.1 配体取代反应
4.2 电子转移反应
知识点：八面体和正方形配合物的配体取代反应；配体取代反应的机理（离解机理，缔合机理，交换机理）；过渡态理论；配合物的活性与惰性；外界机理；内界机理；双电子转移反应；配体的反位效应
基本要求：了解配体取代反应的机理；能熟练判断配合物的活性与惰性；了解八面体配合物、平面正方形配合物的配体取代反应机理；熟悉配体的反位效应概念及其应用
重点:配合物的活性与惰性；反位效应
第五章有机金属化学（4学时）
5.1 概述
5.2 金属羰基化合物
5.3 金属不饱和烃化合物
5.4 金属环多烯化合物
5.5 金属卡宾卡拜化合物（自学）
知识点：羰基化合物和类羰基化合物；茂夹心型配合物；二苯铬；环辛四烯夹心型化合物；金属卡宾卡拜化合物
基本要求：初步掌握过渡金属茂夹心型配合物，二苯铬，环辛四烯夹心型化合物的结构、成键特征；会利用EAN规则来推断羰基簇合物的结构
重点：羰基化合物和二茂铁类化合物的化学键和结构特性，以及在催化领域的应用
第六章原子簇化学（6学时）
6.1 原子簇定义、类型与结构特征
6.2金属－金属多重键簇
6.3金属簇合物的结构规则
6.4 金属簇的反应性能与应用
知识点：金属簇的结构特征；金属－金属多重键的形成；金属簇的结构预测的相关理论；金属簇合物在功能材料和生物无机中的应用；过渡金属的羰基簇合物，过渡金属的卤素簇合物
基本要求：熟悉金属－金属键多重键
重点：金属－金属多重键；EAN规则
第七章无机固体化学（4学时）
7.1 固体中的化学键（自学）
7.2 固体中的缺陷
7.3 固溶体
7.4无机固体的制备
知识点：无限排列固体中的化学键；能带；固体中的缺陷；扩散；非化学整比性；固溶体特征分类；无机固体的制备方法
基本要求：复习能带与固体的分类；掌握固体中缺陷的种类和固溶体的特征；会利用固溶体相关知识来指导无机材料的合成
重点：点缺陷；固溶体；高温固相反应法
第八章生物无机化学（4学时）
8.1 概述，生命元素与生物配体
8.2 金属蛋白与金属酶
8.3 生物膜，离子载体，金属与核酸的作用
知识点：宏量与痕量生命元素；生物配体；蛋白质的结构；载氧金属蛋白；金属酶；生物膜；离子载体；金属与核酸的作用
基本要求：了解生物体内宏量与痕量生命元素的分布；了解蛋白质的结构；掌握载氧金属蛋白和金属酶；了解生物膜、固氮酶离子载体、金属与核酸的作用
重点：载氧金属蛋白与金属酶
三、课程教学基本要求
1．课堂讲授
教学过程以课堂讲授为主，采用板书和幻灯相结合的教学方法，使学生理解本课程的基本内容，尽可能结合学生专业的实例，引导学生运用所学知识解决实际问题。
2．作业方面
为了熟练掌握教学内容，应布置一定数量的习题。
在各章节的学习中，还穿插一些相关的专题讨论课，并且要求学生与课程内容结合，查阅文献，写一篇文献综述。
部分章节需要自学。
3．考核方式
考试：以笔试为主，题型可包括选择题、填空题、合成设计题和反应原理探讨题；考试成绩：以卷面成绩为准或卷面成绩占80~70﹪，平时成绩占20~30﹪。
四、实践教学环节
暂无
五、学时分配
5 4 4
6 4 2 6
7 4 4
8 4 4 复习 2 2 合计40 4 4 48
六、教学内容更新说明
暂无
制定者：谢会东
审定者：韩选利批准者：江元
汝校对者：董社英
制定日期：2010年7月10日。