有機化學基本概念.ppt

化學基本概念和基本計算,物質(zhì)和物質(zhì)的變化 分子、原子和原子量 元素和元素符號 分子式和分子量 化學方程式 摩爾 電解質(zhì)溶液、酸、堿、鹽,物理變化和化學變化,物理性質(zhì)和化學性質(zhì),化學反應類型,、基本反應類型,化合反應：（一對戀人結(jié)婚）,分解反應：（一對夫婦離婚）,置換反應：（第三者插足）,復分解反應： （兩對夫婦先離婚，再重新組成新家庭）,科學家研究發(fā)現(xiàn)，世界上的所有物質(zhì)都是由人們?nèi)庋劭床灰姷奈⒘?gòu)成，并把這些微粒取了一個好聽的名字： 分子、原子。,第二節(jié) 分子、原子和原子量,小結(jié)：物質(zhì)是由微小的粒子 -分子或原子構(gòu)成的,構(gòu)成物質(zhì)的微粒: 分子 原子 離子,所有氧化物： H2O MnO2 CO2,有機物： 酒精 蔗糖 甲烷,非金屬： O2 H2 N2,由原子構(gòu)成的物質(zhì),金屬： Cu Mg Fe,大部分非金屬： C Si P,由分子構(gòu)成的物質(zhì),由離子構(gòu)成的物質(zhì) 酸 堿 鹽,分子的特性,將紅墨水滴進水中，會發(fā)現(xiàn)水變色：為什么水變紅了？,分子的特性之二、分子在不斷運動。,溫度越高分子的能量越大，運動速度越快。,分子的特性,實驗：酒精與水的混合 思考：為什么1+12,分子的特性之三、分子間有間隔,水的電解：,水 氧氣 + 氫氣 H2O O2 + H2,電解,電解,水分子,氫微粒,氧微粒,氫氣分子,氧氣分子,氫原子,氧原子,水分子,原子量標準,為了表示原子的質(zhì)量，通常將各元素的原子質(zhì)量相互比較，國際上以質(zhì)量數(shù)12 的碳原子質(zhì)量作為比較標準，規(guī)定其原子量為12，取數(shù)目相同的其他原子與碳原子質(zhì)量比較，就可以推算出其他原子的原子量,1. 原子量的概念,原子量就是相對原子質(zhì)量的簡稱。 被定義為元素的平均原子質(zhì)量與核素12C原子質(zhì)量的1/12之比，以往被稱為原子量。,2. 原子質(zhì)量的單位是千克 原子量是一個比值，它的單位是“一” 例如： Ar(H) = 1.0079 Ar(O) = 15.999,3. 原子的質(zhì)量主要集中在原子核上,質(zhì)子數(shù) + 中子數(shù) = 質(zhì)量數(shù),原子量,第三節(jié) 元素和元素符號,1. 元素的概念 具有相同核電荷數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的一類原子的總稱。,書寫： Ca 大寫 小寫,2. 元素符號,C H O N Cl S P K Ca Na Mg Al Fe Zn Mn Ba Cu Ag Hg ,3. 地殼中含量最多的四種元素：,非金屬,金屬,O Si,Al Fe,具有確定質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的一類單核粒子稱為核素。,元素符號表示的意義：,C,O,3C -,碳元素,氧元素,1個碳原子,碳單質(zhì),氧單質(zhì),3個碳原子,O2,氧氣,1個氧原子,1個氧分子,1個氧分子是由兩個氧原子構(gòu)成,3O -,3O2 -,3個氧原子,3個氧分子,元素與原子的區(qū)分,分子式： 為了便于認識和研究物質(zhì)，化學上常用元素符號來表示物質(zhì)的分子組成，這種式子叫做分子式,分子式和分子量,分子量,分子中所含原子的原子量總和稱為分子量，可作分子間質(zhì)量的比較。,相對分子質(zhì)量 (Mr) 被定義為物質(zhì)的分子或特定單元的平均質(zhì)量與核素12C原子質(zhì)量的1/12之比.(以前被稱為分子量) 例如：Mr(H2O) = 18.0148 18.01 Mr(NaCl) = 58.443 58.44,例題,H2、H2O 的分子量各為多少？,(2) H2O分子量,(1) H2分子量,例題,已知酒精的分子式C2H5OH，則酒精的分子量為多少？（碳的原子量12；氫的原子量1；氧的原子量16） (A) 60 (B) 46 (C) 36 (D) 29。,第五節(jié) 化學方程式,質(zhì)量守恒定律指：參加化學反應的各物質(zhì)的質(zhì)量總和與生成物質(zhì)的質(zhì)量總和相等的規(guī)律。,2. 化學方程式指的是什么？,用化學式來表示化學反應的式子叫做化學方程式。,1. 什么是質(zhì)量守恒定律？,碳和氧氣反應的微觀過程,每12份質(zhì)量的碳跟32份質(zhì)量的氧氣恰好完全反應生成44份質(zhì)量的二氧化碳,一個碳原子和一個氧分子生成一個二氧化碳分子,質(zhì)量比,12,32,44,11g,3g,10g,11g,化學方程式提供的信息,表示化學反應的條件,表示反應物和生成物,表示參加反應的各粒子的相對數(shù)量,表示各物質(zhì)之間的質(zhì)量比,以 4P + 5O2 2P2O5,點燃,1.宏觀讀法:磷和氧氣在點燃條件下生成五氧化二磷,2.微觀讀法:每4個磷原子和5個氧氣分子在點燃條件下生成2個五氧化二磷分子,3.質(zhì)量讀法:每124份質(zhì)量的磷和160份質(zhì)量的氧氣在點燃條件下生成284份質(zhì)量的五氧化二磷,124 160 284,化學方程式的讀法:,氫氣與氧氣反應生成水：,如何配平？,買水果時可以論個買 買米時就無法以粒來買，而是以斤或包做為購買單位 至于原子的體積則更小，無法一一數(shù)清，所以必須制定一個較方便表示的計量單位。,第六節(jié) 摩爾,是用于計量指定的微觀基本單元 (如分子、原子、離子、電子等微觀粒子)或其特定組合的一個物理量。 符號為 n 單位為摩爾（mol）,物質(zhì)的量,物 理 量,單 位 名 稱,單 位 符 號,長 度,質(zhì) 量,時 間,電 流 強 度,熱力學溫度,發(fā) 光 強 度,物 質(zhì) 的 量,米,千克,秒,安培,開爾文,坎德拉,摩爾,m,kg,s,A,K,cd,mol,國際單位制（SI）的七個基本物理量,物 質(zhì) 的 量,碳的原子量為12，當?。?1023）個碳原子稱重時，其質(zhì)量為12g 。因此科學家規(guī)定6 10 23 個粒子數(shù)目為1摩爾,摩爾,系統(tǒng)中的物質(zhì)的量若為摩爾， 表示該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012 kg 12C的原子數(shù)目相等。 0.012 kg 12C 所含的碳原子數(shù)目(6.0221023個) 稱為阿伏加德羅常數(shù)（Avogadro）（NA）。,摩爾、質(zhì)量、粒子數(shù)關(guān)系,物質(zhì)的量 (n),=,物質(zhì)所含微粒數(shù)目,阿伏加德羅常數(shù),=,物質(zhì) 質(zhì)量,分子量或原子量,摩爾、質(zhì)量、粒子數(shù)關(guān)系,1mol H2表示有NA個氫分子； 2mol C表示有2NA個碳原子； 3mol Na+表示有3NA個鈉離子； 4mol (H2+O2)表示有4NA個(H2+O2)的特定組合體，其中含有4NA個氫分子和2NA個氧分子。,在使用摩爾這個單位時，一定要指明基本單位(以化學式表示)，否則示意不明。,例如: 籠統(tǒng)說“1mol氫” 難以斷定是指1mol氫分子， 還是指1mol氫原子或1mol氫離子。,在混合物中，B的物質(zhì)的量(nB)與混合物的物質(zhì)的量(n)之比，稱為組分B的物質(zhì)的量分數(shù)(xB)，又稱B的摩爾分數(shù)。,如 含1molO2和4molN2的混合氣體中, O2和N2的摩爾分數(shù)分別為： x(O2)=1mol/(1+4)mol =1/5 x(N2)=4mol/(1+4)mol =4/5,摩爾分數(shù),例如 1mol H2的質(zhì)量為2.0210-3kg H2的摩爾質(zhì)量為2.0210-3kgmol-1,摩爾質(zhì)量,某物質(zhì)的質(zhì)量(m)除以該物質(zhì)的物質(zhì)的物質(zhì)的量(n) M = m/n M 的單位kgmol-1或gmol-1,例如 在標準狀況(STP)(273.15K及101.325kPa下)，任何理想氣體的摩爾 體積為： Vm,273.15K = 0.022414 m3mol-1 = 22.414Lmol-122.4Lmol-1,摩爾體積,某氣體物質(zhì)的體積(V )除以該氣體物質(zhì)的量(n) Vm = V / n,混合物中某物質(zhì)B的物質(zhì)的量(nB)除以混合物的體積(V ): cB = nB/V,對溶液來說，即1L溶液中所含溶質(zhì) B的物質(zhì)的量 。 單位：摩(爾)每升 單位符號：molL-1,例如 若1L的NaOH溶液中含有0.1 mol 的NaOH，其濃度可表示為： c(NaOH) = 0.1 molL-1 物質(zhì)的量濃度簡稱為濃度,物質(zhì)的量濃度(c),理想氣體狀態(tài)方程,pV = nRT,p氣體的壓力，單位為帕(Pa) V體積，單位為立方米(m3) n物質(zhì)的量，單位為摩(mol) T熱力學溫度，單位為“開”(K) R摩爾氣體常數(shù),實際工作中，溫度不太低、壓力不太高的情況下實際氣體可視為理想氣體。 因為此時氣體分子間的距離大，分子與分子間的作用力很小，可以忽略。,理想氣體狀態(tài)方程,實驗測知1mol氣體在標準狀況下的體積為 22.41410-3 m3, 則,理想氣體分壓定律,氣體的分壓 (pB)氣體混合物中，某一 組分氣體 B 對器壁所施加的壓力。,即等于相同溫度下該氣體單獨占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生的壓力。,道爾頓分壓定律混合氣體的總壓力等于各組分氣體的分壓之和。 p = pB 表達式(1),假如 組分氣體B的物質(zhì)的量為nB 混合氣體的物質(zhì)的量為n 混合氣體的體積為V 則氣體B壓力： pB = nBRT/V 而 p = nRT/V,n,表達式(2),同溫同壓下,氣態(tài)物質(zhì)的量與其體積成正比 則,而 所以,pB = p,VBV,表達式 (3),體積分數(shù),p(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=(9.33-2.67-2.87)104Pa =3.79104Pa,例,體積為10.0L含N2、O2、CO2的混合氣體， T=30、p=93.3kPa, 其中:p(O2)=26.7kPa, CO2的含量為5.00g, 試計算N2、CO2分壓。,原子與分子間的鍵與力,分子與原子鍵常見結(jié)合或吸引方式有：共價鍵、離子鍵、金屬鍵、氫鍵、分子間作用力等。 共價鍵的形成是成鍵電子的原子軌道發(fā)生重疊，并且要使共價鍵穩(wěn)定，必須重疊部分最大。由于除了s軌道之外，其他軌道都有一定伸展方向，因此成鍵時除了s-s的鍵（如H2）在任何方向都能最大重疊外，其他軌道所成的鍵都只有沿著一定方向才能達到最大重疊。 （結(jié)婚） 離子鍵是由正負離子之間通過靜電引力吸引而形成的，正負離子為球形或者近似球形，電荷球形對稱分布，那么離子鍵就可以在各個方向上發(fā)生靜電作用，因此是沒有方向性的。 （戀愛）,由金屬鍵是指自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電吸引力組合而成。自由電子作穿梭運動，它不專屬于某個金屬離子而為整個金屬晶體所共有。這些自由電子與全部金屬離子相互作用，從而形成某種結(jié)合，這種作用稱為金屬鍵。 氫鍵：氫原子與電負性的原子X共價結(jié)合時，共用的電子對強烈地偏向X的一邊，使氫原子帶有部分正電荷，能再與另一個電負性高而半徑較小的原子Y結(jié)合，形成的XHY型的鍵。,極性與非極性,共價鍵極性與分子極性 共價鍵的極性是因為成鍵的兩個原子電負性不相同而產(chǎn)生的。電負性高的原子會把共享電子對“拉”向它那一方，使得電荷不均勻分布。這樣形成了一組偶極，這樣的鍵就是極性鍵。電負性高的原子是負偶極，記作-；電負性低的原子是正偶極，記作+。 鍵的極性程度可以用兩個原子電負性之差來衡量。差值在0.4到1.9之間的是典型的極性共價鍵。兩個原子完全相同（當然電負性也完全相同）時，差值為0，這時原子間成非極性鍵。相反地