基礎(chǔ)化學(xué) 第一章 緒論

1、第一章 緒論Introduction內(nèi)容提要n基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用n我國的法定計量單位n有效數(shù)字n量綱分析 n溶液的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量n物質(zhì)的量濃度n摩爾分?jǐn)?shù)和質(zhì)量摩爾濃度n摩爾分?jǐn)?shù)n質(zhì)量摩爾濃度教學(xué)基本要求掌握物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、摩爾分?jǐn)?shù)和質(zhì)量摩爾濃度的定義、表示方法及計算。熟悉SI單位制和我國法定計量單位。了解基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用。第一節(jié) 基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用n化學(xué)：在原子-分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)。 實物：具有靜止質(zhì)量， 物質(zhì) 化學(xué)的研究對象。 場： 沒有靜止質(zhì)量，不屬于 化學(xué)的研究對象 。第一節(jié) 基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用物質(zhì)的例子 實物(s

2、ubstance) ： 星球 汽車 分子場(field) ： 無線電波（電磁場） 光子第一節(jié) 基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用化學(xué)研究的例子 反應(yīng)：H2(g) + I2(g) 2HI(g)機理：I2(g) 2I(g)（快） 2I(g) + H2(g) 2HI(g)（慢）第一節(jié) 基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用n化學(xué)的分類第一節(jié) 基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用n化學(xué)是一門中心學(xué)科。第一節(jié) 基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用n化學(xué)和醫(yī)學(xué)、藥學(xué)的關(guān)系。OCCCCHOCH2HOHHHOHHH脫氧核糖deoxyriboseOCCCCHOCHHOHHOHH堿基POOOOOCCCCHOCHHOHHOHH堿基POOOONNNHNNHHNNH

3、OOHHNNNHNONNNHNOHHHHH腺嘌呤胸腺嘧啶胞核嘧啶鳥嘌呤adenineguaninecytosinethymine第一節(jié) 基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用n什么是基礎(chǔ)化學(xué)?；A(chǔ)化學(xué)溶液化學(xué)反應(yīng)的能量、速率、電化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)分析酸堿、電解質(zhì)、滲透壓、膠體（生理、病理基礎(chǔ)）反應(yīng)的自發(fā)性、平衡、速率、機理，電位（生理、病理、藥理基礎(chǔ)）原子、分子、配合物（有機分子、生物分子基礎(chǔ)）化學(xué)和儀器分析方法（臨床分析和實驗技能基礎(chǔ)）第一節(jié) 基礎(chǔ)化學(xué)課程的地位和作用n怎樣學(xué)好基礎(chǔ)化學(xué)?；A(chǔ)化學(xué)第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制 1960年第11屆國際計量大會（CGPM）以六個基本單位為基礎(chǔ)命名“國際單

4、位制”（le Systme International d Units，縮寫為SI），1971年第14屆CGPM增加第7個基本單位摩爾。第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制n組成 SI基本單位 SI單位 SI單位 SI導(dǎo)出單位 SI倍數(shù)單位第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制nSI基本單位 量的名稱單位符號長 度米m質(zhì) 量千克kg時 間秒s電 流安培A熱力學(xué)溫度開爾文K物質(zhì)的量摩爾 mol發(fā)光強度坎德拉cd第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制SI長度單位米（meter） “米”定義為真空中 1/299 792 458 秒時間光行距離。 氫原子的半徑是 5310-12m(53pm) 表9-

5、4給出37pm？第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制SI質(zhì)量單位千克（kilogram） 國際標(biāo)準(zhǔn)千克用鉑-銥合金制造，保存在位于法國的國際標(biāo)準(zhǔn)局。第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制SI時間單位秒（second） 1秒定義為氣態(tài)銫原子吸收微波輻射9 192 631 770次振蕩的時間。 銫原子鐘第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制SI熱力學(xué)溫度單位開爾文（kelvin） 常壓下水的冰點是0，熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的關(guān)系是：T/K = T/ + 273. 15溫度計第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制n一些SI導(dǎo)出單位 量的名稱量的名稱單位單位符號符號用用SI基本單位表示基本單位表示 力

6、，重力牛頓N1 N = 1 kgm/s2壓力，壓強帕斯卡Pa1 Pa = 1 N/m2能，功，熱量焦耳J1 J = 1 Nm電荷量庫侖C1 C = 1 As電動勢，電位伏特V1 V = 1 W/A攝氏溫度攝氏度T/K = T/ + 273. 15第二節(jié) 我國的法定計量單位n國際單位制n部分SI詞頭（常用8個） 因數(shù)詞頭名稱符號因數(shù)詞頭名稱符號1018exa 艾克薩E10-1deci 分d1015peta 拍它P10-2centi 厘c1012tera 太拉T10-3milli 毫m109giga 吉咖G10-6micro 微106mega 兆M10-9nano 納諾n103kilo 千k10-

7、12pico 皮可p102hecto 百h10-15femto飛姆托f10deka 十da10-18atto 阿托a第二節(jié) 我國的法定計量單位n我國的法定計量單位一切屬于國際單位制的單位都是我國的法定計量單位。 可與SI單位并用的法定計量單位 量的名稱量的名稱單位單位符號符號時間分時日minhd體積升l、L能電子伏eV第三節(jié) 有效數(shù)字有效數(shù)字的概念有效數(shù)字(significant figure)是既能表達(dá)數(shù)值大小, 又能表明測量值準(zhǔn)確程度的數(shù)字表示方法, 它包括測得的全部準(zhǔn)確數(shù)字和一位可疑數(shù)字，可疑數(shù)字的誤差為1。 2526?第三節(jié) 有效數(shù)字有效數(shù)字的概念在有效數(shù)字的表示中，09這10個數(shù)字，

8、只有“0”作為定位時是非有效數(shù)字。例如溶液體積20.50 mL = 0.020 50 L，后者在在數(shù)字“2”之前的“0”只起定位作用，不是有效數(shù)字。0.020 50有四位有效數(shù)字。第三節(jié) 有效數(shù)字有效數(shù)字的概念為了準(zhǔn)確表述有效數(shù)字，需要使用科學(xué)計數(shù)法（scientific notation）。科學(xué)計數(shù)法用一位整數(shù)、若干位小數(shù)和10的冪次表示有效數(shù)字。如4.2103(兩位有效數(shù)字)，4.20103(三位有效數(shù)字), 4.200103(四位有效數(shù)字)。第三節(jié) 有效數(shù)字有效數(shù)字的概念表示倍率、分率的數(shù)，凡定義給定的值、國際協(xié)議的值等，不帶有誤差者，稱為準(zhǔn)確值（exact number），不受有效數(shù)字

9、位數(shù)限制。例如以 Na2CO3為基本單元，摩爾質(zhì)量M( Na2CO3) = (106.02) gmol-1，此處2是自然數(shù)。 一般計算時也不考慮相對原子質(zhì)量等常數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)。第三節(jié) 有效數(shù)字有效數(shù)字的概念化學(xué)中常見的以對數(shù)表示的pH、pK及l(fā)gc等, 其有效數(shù)字的位數(shù), 僅取決于小數(shù)部分的位數(shù), 因為整數(shù)部分只與其對應(yīng)真數(shù)中的10的方次有關(guān)。如pH = 10.20有兩位有效數(shù)字，與表示成 H3O+ = 6.310-11 molL-1一致。第三節(jié) 有效數(shù)字有效數(shù)字及其運算規(guī)則n修約n當(dāng)實驗測定值和計算值的有效位數(shù)確定之后，要對它后面的多余的數(shù)字進(jìn)行取舍，這一過程稱為修約（rounding），

10、通常按“四舍六入五留雙”規(guī)則進(jìn)行處理。l當(dāng)約去數(shù)為 4時舍棄，為 6時則進(jìn)位；當(dāng)約去數(shù)為5而后面無其它數(shù)字時，若保留數(shù)是偶數(shù)(包括0) 則舍去,是奇數(shù)則進(jìn)位, 使修約后的最后一位數(shù)字為偶數(shù)。第三節(jié) 有效數(shù)字有效數(shù)字及其運算規(guī)則n加減運算加減運算所得結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)以參加運算各數(shù)字中精度最低，即小數(shù)點后位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)。例如0.5362 + 0.25，和為0.79。乘除運算乘除運算所得結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)以參加運算各數(shù)字中相對誤差最大, 即有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)。例如0.0121 25.64, 積為0.310。第三節(jié) 有效數(shù)字例：計算21.64 mL , 0.2463 mol/L A溶液中溶質(zhì)

11、物質(zhì)的量。解： 0.2463 mol/L21.64 mL = 5.340 mmol 21.64 0.2463 6492 12984 8656 4328 5.339932第四節(jié) 量綱分析量綱分析(dimensional analysis)化學(xué)計算的方程式往往是量的方程式，表示物理量之間的關(guān)系。量可以定量地表示為量的數(shù)值和量的單位的乘積：A = A A 式中，A為物理量的符號，A為單位的符號，A是以單位A表示量A的數(shù)值。量方程式計算的每一個步驟中物理量數(shù)據(jù)都應(yīng)該帶單位。這些單位在計算時或保留、或相乘、或相除、或“抵消”，稱為量綱分析。第四節(jié) 量綱分析換算因子(conversion factor)量

12、綱分析的關(guān)鍵是換算因子的運用。換算因子是分子和分母表示具有不同單位的同一物理量的分?jǐn)?shù)形式。例如液體體積的換算，1 L = 1000 mL，所以換算因子是： 和 另外，相關(guān)聯(lián)的不同物理量之間的相互換算也可作換算因子處理，例如，由密度相關(guān)聯(lián)，溶液的質(zhì)量和體積可以相互換算。第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量(amount of substance) n定義 摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元(elementary entity)數(shù)與0.012kg碳12的原子數(shù)目相等。 在使用摩爾時，基本單元應(yīng)予指明，可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子，或這些粒子的特定組合。第五節(jié) 分散系

13、統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量n意義物質(zhì)的量是表示物質(zhì)數(shù)量的基本物理量。 1 mol物質(zhì)的基本單元的數(shù)目是阿伏加德羅常數(shù)(Avogadro constant)的數(shù)值：(6.022 136 70.000 003 6)1023阿伏加德羅常數(shù)：L=(6.022 136 70.000 003 6)1023mol-1，單位mol-1。這個數(shù)的精確程度隨測量技術(shù)水平提高而提高。第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量n意義摩爾的定義是絕對定義，不隨測量技術(shù)而改變。12g 12C的原子數(shù)目是阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值。只要B的基本單元數(shù)目與 0.012kg 12C的原子數(shù)目一樣多，就是1mol。1mol C第

14、五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量nmol 的用法mol是物質(zhì)數(shù)量的計量單位，說1mol物質(zhì)B (6.022 136 70.000 003 6)1023個基本單元 ，類似于說1打雞蛋（12只）、1羅鉛筆（144支）。1打雞蛋1羅鉛筆第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量nmol 的用法“物質(zhì)的量”是整體名詞，不能拆開。使用mol時必須同時指明基本單元。物質(zhì)的量的符號是nB，指物質(zhì)B的物質(zhì)的量；對于具體物質(zhì)，應(yīng)將基本單元表示在括號內(nèi)，如n (Na2CO3)=0.5mol基本單元應(yīng)該用粒子符號、物質(zhì)的化學(xué)式或它們的特定組合表示。如H、H2、H2O、1/2H2O、1/2SO42-、(2

15、H2+O2)等。 第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度?問題：1mol 物質(zhì)有多少1mol水能一口喝下，宇宙中的星球約 1/10 mol，算算直徑 1cm 的小球排滿我國 9.6106 km2 陸地會有多厚？第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量(amount of substance) n摩爾質(zhì)量(molar mass)和物質(zhì)的量的計算物質(zhì)B的摩爾質(zhì)量MB定義為B的質(zhì)量mB除以B的物質(zhì)的量nB，即：單位 kgmol-1。以 gmol-1為單位，原子MB的數(shù)值等于其 Ar，分子MB的數(shù)值等于其 Mr。BBdefBnmM第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度例0.53g Na2CO3的物質(zhì)的量是

16、多少？l運用摩爾質(zhì)量的定義式 可以方便地計算MB 、 mB 和nB。解 mol0050. 0 mol106gg53. 0)CONa()CONa()CONa(1 -323232MmnBBdefBnmM第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量濃度n定義溶液的物質(zhì)的量濃度(amount-of-substance concentration)定義為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量nB除以溶液的體積V，即： 單位 molL-1，濃度很小時可用mmolL-1。 cB可簡稱為濃度(concentration) 。VncBdefB第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n物質(zhì)的量濃度ncB的用法使用 cB 時必須指明基本單元。

17、對于具體物質(zhì)，應(yīng)將基本單元表示在括號內(nèi)，如c (1/2Ca2+)=4 mmolL-1 未知相對分子質(zhì)量的物質(zhì)B可用質(zhì)量濃度B(mass concentration)表示，單位為kgL-1，定義是VmBdefB第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度例正常人血漿中每100mL含Na+ 326mg、HCO3- 164.7mg、Ca2+ 10mg，它們的物質(zhì)的量濃度(單位mmolL-1)各為多少？ 解 11 -Lmmol142 1mol1000mmol1L1000mL1000mg1g100mL1molg0 .23mg326)(Nac11 -Lmmol0 .27 1mol1000mmol1L1000mL10

18、00mg1g100mL1molg0 .6164.7mg1)(HCO3c11 -2Lmmol5 . 2 1mol1000mmol1L1000mL1000mg1g100mL1molg400mg1)(Cac第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度例市售濃硫酸密度為1.84kgL-1，H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%，計算物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)和c(1/2H2SO4)，單位用molL-1。解H2SO4的摩爾質(zhì)量為98 gmol-1, 1/2H2SO4的摩爾質(zhì)量為49 gmol-1。 1 -1 -142Lmol181kg1000gmolg89100L1.84kg69)SOH(c1 -1 -142Lmol361kg1000gmolg49100L1.84kg69)SOH(c第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度n摩爾分?jǐn)?shù)和質(zhì)量摩爾濃度 n摩爾分?jǐn)?shù)(mole fraction)定義：B的物質(zhì)的量與混合物的物質(zhì)的量之比，符號為xB，單位是一。即 ：顯然，溶質(zhì)B和溶劑A組成