北大分析化學(xué)-引言和基本概念

引言和基本概念一.無(wú)機(jī)化學(xué)概況二.本課程的基本情況三.無(wú)機(jī)化學(xué)與元素周期表四.軟硬酸堿原理Old

and

New

(GMWopinions)DisciplinaryscienceOrganicsynthesisCovalentbondsChemicalphysicsClassicalorganometallicBioMolecularrecognitionNon-covalentbondsMaterialsFunctionalElectronicsBiomaterialsInterdisciplinaryOriginoflife“Systems”NanoSomeNewTopicsinResearchOriginoflifeThebrain/cognitionSystemsSolutions(water)ImagingWaterCO2Environmental/GreenConservationSolarenergyPlantsandphotosynthesisElectrochemistryandenergystorageHealth-carecostreductionBiotechnology一.無(wú)機(jī)化學(xué)概況無(wú)機(jī)化學(xué)（Inorganicchemistry）的定義：Inorganicchemistryisthebranchofchemistryconcernedwiththepropertiesandbehaviorofinorganiccompounds.Thisfieldcoversallchemicalcompoundsexceptthemyriadorganiccompounds.

“元素周期表中除烴和烴的衍生物以外的所有化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)和應(yīng)用的科學(xué)?！薄盁o(wú)機(jī)化學(xué)家感興趣的化學(xué)”。（Huheey）例如：雜化材料,納米化學(xué)，超分子化學(xué)例如，“有機(jī)金屬化學(xué)”，配位化學(xué)的一個(gè)分支有機(jī)金屬化學(xué)(organometallicchemistry)（常用）

金屬有機(jī)化學(xué)(metal-organicchemistry)（不常用）中國(guó)：大多屬有機(jī)化學(xué)研究領(lǐng)域；歐美：大多屬無(wú)機(jī)化學(xué)研究領(lǐng)域無(wú)機(jī)化學(xué)特點(diǎn)：內(nèi)容豐富，涉及的元素和重多化合物，結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，反應(yīng)多，體系龐雜，規(guī)律性差，被人戲稱“無(wú)理化學(xué)”。Category:Inorganicchemistry,FromWikipedia,thefreeencyclopediaInorganicchemistryisacatch-alldisciplinethatcoverseverythinginchemistrythatisnotorganicchemistry./wiki/Category:Inorganic_chemistrySubcategoriesThiscategoryhasthefollowing8subcategories,outof8total.

A[+]Allotropy(2)C[+]Coordinationchemistry(1)G[+]Glasschemistry(3)I[+]Inorganicchemists(0)[+]Inorganiccompounds(13)Icont.[+]Inorganicreactions(1)[+]Isomerism(1)O[+]Organometallicchemistry(4)Inorganicchemistry118-ElectronruleAActinidesintheenvironment

Alkali

Allotropy

AmorphouscarbonBBioinorganicchemistry

BioorganometallicchemistryCCalcareoussinter

Calx

Catenation

Ceramicchemistry

Chemicaldecomposition

Chemicaltransportreaction

Complex(chemistry)

Complexmetalhydride

Compoundsofcarbon

Coordinationgeometry

Crystalfieldtheory

CrystallizationDDelectroncount

Diagonalrelationship

Dihydrogencomplex

DioxygencomplexEEarth(chemistry)

Electroncounting

EnzymemimicFFajans'rules

Fissionproducts(byelement)GGmelindatabaseHHSABtheory

HomolepticIIUPACnomenclatureofinorganicchemistry

IUPACnomenclatureofinorganicchemistry2005

Inertpaireffect

Innerspherecomplex

InorganicCrystalStructureDatabase(ICSD)

IonicpolarizationJJahn–Tellereffect

JonesreductorLLigandfieldtheoryLcont.Listofimportantpublicationsinchemistry

Long-livedfissionproductMMetalIonsinLifeSciences

Metal-inducedcrystallizationNNon-stoichiometriccompound

NuclearfissionproductOOxowall

OxophilicityPUser:Petergans/Sigel

User:Petergans/sandbox

Photoelectricflamephotometer

PolyhedralskeletalelectronpairtheoryRReactivityseriesSScorpionate

ligand

Silicatemineralpaint

Spectrochemicalseries

Spincrossover

Spinstates(delectrons)TTanabe-Suganodiagram

Tmligands

TrispyrazolylboratePagesincategory"Inorganicchemistry"Thefollowing62pagesareinthiscategory,outof62total.Thislistmaynotreflectrecentchanges(learnmore).

無(wú)機(jī)化學(xué)課程應(yīng)該包含的主要內(nèi)容

Descriptiveinorganicchemistry

1Coordinationcompounds

2Maingroupcompounds3Transitionmetalcompounds4Organometalliccompounds5Clustercompounds6Bioinorganiccompounds7Solidstatecompounds

Theoreticalinorganicchemistry

1Qualitativetheories2Molecularsymmetrygrouptheory

ThermodynamicsandinorganicchemistryMechanisticinorganicchemistry

1Maingroupelementsandlanthanides2Transitionmetalcomplexes

2.1Redoxreactions2.2Reactionsatligands

Characterizationofinorganiccompounds

X-raycrystallography,Ultraviolet-visible,IR,

NMR,EPR,M?ssbauer,ElectrochemistrySyntheticinorganicchemistry無(wú)機(jī)化學(xué)元素與分離化學(xué)無(wú)機(jī)合成化學(xué)固體無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)材料化學(xué)配位化學(xué)團(tuán)簇化學(xué)有機(jī)金屬化學(xué)生物無(wú)機(jī)化學(xué)物理與理論無(wú)機(jī)化學(xué)核化學(xué)化學(xué)-分子科學(xué)分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與轉(zhuǎn)化核心概念與內(nèi)容：分子內(nèi)與分子間相互作用(化學(xué)鍵，弱作用)合成與反應(yīng)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)識(shí)別天然物質(zhì)，創(chuàng)造新物質(zhì)二.本課程的基本情況名稱：無(wú)機(jī)化學(xué)、中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)，高等無(wú)機(jī)化學(xué)？1、無(wú)機(jī)化學(xué)的發(fā)展（分子與納米材料，固體材料，超分子，生物無(wú)機(jī)等）促進(jìn)了無(wú)機(jī)化學(xué)的課程改革。2、普通化學(xué)(含基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)，實(shí)驗(yàn)）(introduction)

元素周期表為基礎(chǔ),主族元素(一年級(jí))，氧化物、鹵化物、堿酸鹽；酸堿性、氧化還原性、溶解性3、無(wú)機(jī)化學(xué)(本課程)以普通化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，結(jié)構(gòu)化學(xué)和物理化學(xué)為基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)課程的主要爭(zhēng)議無(wú)機(jī)化學(xué)中的交叉學(xué)科、新理論、新化合物、新表征手段以及每年大量的文獻(xiàn)1.側(cè)重Theoryorfacts?事實(shí)派:描述性化學(xué)最重要，因?yàn)槭聦?shí)是不變的,理論框架見仁見智,因此需要moreperspiration,lessinspiration理論派:理論是不斷發(fā)展變化的。新的實(shí)驗(yàn)方法和表征方法不斷獲得新的結(jié)果，但實(shí)驗(yàn)的進(jìn)步較理論慢。新的理論可以解釋新的事實(shí)?；A(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)側(cè)重描述性內(nèi)容，中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)側(cè)重理論和規(guī)律

2.側(cè)重傳統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)還是現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)的領(lǐng)域?基礎(chǔ)課內(nèi)容是否要updated?或者主要是掌握最基本的知識(shí)該無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)體系中的問題與國(guó)內(nèi)其他學(xué)校比較：基礎(chǔ)無(wú)機(jī)較薄弱中級(jí)無(wú)機(jī)和基礎(chǔ)無(wú)機(jī)的銜接和交融較差與美國(guó)、歐洲和香港的學(xué)校比較課程內(nèi)容接近，實(shí)驗(yàn)和表征手段較弱

教材:教科書+參考書+文獻(xiàn)要求:

1.抓脈絡(luò)，分清楚了解、理解和綜合應(yīng)用三個(gè)層次2.課堂講授，掌握基本概念和基本內(nèi)容3.參考書和文獻(xiàn)閱讀(中英文)，側(cè)重理解和分析提倡課堂討論，活躍課堂氣氛（征題）

“清晰表達(dá)”+“批判思考”

1.項(xiàng)斯芬，姚光慶，《中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》，2003年11月，北京大學(xué)出版社。2.GaryL.Miessler,DonaldA.Tarr,InorganicChemistry,3rded.,2004,PearsonEducation.3.D.F.Shriver,P.W.Atkins,InorganicChemistry,

4thed.,2006,OxfordUniversityPress.4.J.E.Huheey,etal,InorganicChemistry,PrinciplesofChemistryandReactivity,4thed.,1993,HarperCollinsCollegePublishers.5.F.A.Cottonetal,AdvancedInorganicChemistry,6thed.,1999,JohnWiley&Sons,Inc.6.C.E.Housecroft,A.G.Sharpe,Inorganicchemistry,3rded.,2008,PearsonPrenticeHall.7.W.L.Jolly,ModernInorganicChemistry,1991,McGraw-HillBookCompany.教科書和參考書教學(xué)內(nèi)容和時(shí)間初步安排

時(shí)間內(nèi)容第一周

2.22引言和基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)概念歸納(2)第二周3.01配位化學(xué)基礎(chǔ)和配位立體化學(xué)(2)第三周3.08配位化學(xué)基礎(chǔ)和配位立體化學(xué)(1)配位場(chǎng)理論和電子光譜(1)第四周

3.15配位場(chǎng)理論和電子光譜(2)第五周

3.22配合物反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)(2)第六周

3.29非金屬原子簇化合物(2)第七周

4.05清明節(jié)放假第八周

4.12期中考(2)第九周

4.19金屬原子簇，金屬金屬鍵

(2)第十周

4.26生物無(wú)機(jī)化學(xué)(2)第十一周

5.03有機(jī)金屬化學(xué)（I）(2)第十二周

5.10有機(jī)金屬化學(xué)（II）(2)第十三周

5.17配位催化反應(yīng)(2)第十四周

5.24無(wú)機(jī)固體化學(xué)(2)第十五周

5.31前沿?zé)o機(jī)化學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)閱讀(2)第十六周

6.07習(xí)題課(1)，復(fù)習(xí)總結(jié)(1)第十七周

6.16考試(2)教學(xué)環(huán)節(jié)安排(除課堂講授外)習(xí)題與課堂練習(xí)（部分批改）(10分)期中考 (30分)期末考 (60分)答疑:每周兩次每章講課的內(nèi)容可上網(wǎng)查找:ftp:///gaosong或者化學(xué)院主頁(yè)教師ftp無(wú)機(jī)化學(xué)高松答疑(交流、討論)高松(化學(xué)樓A-822)Email:gaosong@

時(shí)間:

周五下午4-6點(diǎn)楊展瀾老師（化學(xué)樓A-816）Email:yzl@

時(shí)間:周五下午2-4點(diǎn)三.無(wú)機(jī)化學(xué)與元素周期表sblock(堿金屬和堿土金屬)dsblock(銅鋅分族)fblock(鑭系和錒系)pblockdblock(過渡金屬)

無(wú)機(jī)化學(xué)(中級(jí))s,ds,f,p,d的意義是什么?基礎(chǔ)無(wú)機(jī)noblemetals非金屬（淺色）和金屬（黑體）在周期表中的分布

討論:H在周期表中的位置?1s1第七周期元素：87鈁(fāng)88鐳(léi)89錒(ā)90釷(tǔ)91鏷(pú)92鈾(yóu)93镎(ná)94钚(bù)95镅(méi)96鋦(jú)97锫(péi)98锎(kāi)99锿(āi)100鐨(fèi)101鍆(mén)102锘(nuò)103鐒(láo)104鑪(lú)105??(dù)106??(xǐ)107??(bō)108??(hēi)109?(mài)110鐽(dá)111錀(lún)112鎶(gē)[暫定]

In、Ir、Sb、Eu、Ce、Er、Ge、Dy、Zn、Sm等10項(xiàng)原子量新值現(xiàn)都已被CAWIA正式確認(rèn)為原子量的國(guó)際新標(biāo)準(zhǔn)值

(1908.7-2006.12)

CCME學(xué)生獻(xiàn)給北大化學(xué)百年的禮物

元素的世界之元素檔案掀開塵封的檔案探究元素的奧秘抓住每一絲線索追尋隱匿的蹤跡元素的世界之元素家族

這是一個(gè)獨(dú)特的家族每個(gè)成員都性格各異雖無(wú)長(zhǎng)幼尊卑但卻如禁衛(wèi)軍般排列有序周期表中的化合物類型和Lewis酸堿原子簇合物在周期表中的分布(1)(原子簇合物:含MM鍵)Cl-,F-,OH-CO,CH2CH2原子簇合物在周期表中的分布(2)元素中不穩(wěn)定海中的穩(wěn)定區(qū)域(海拔高度代表穩(wěn)定性)穩(wěn)定島理論是核子物理中的一個(gè)理論推測(cè)，核物理學(xué)家推測(cè)具有“魔數(shù)”數(shù)目的質(zhì)子和中子的原子核的化學(xué)元素特別穩(wěn)定。假如這個(gè)猜測(cè)正確的話，那么特定的超鈾元素的同位素比其它同位素要穩(wěn)定，這些同位素的放射性衰變過程可能非常慢。

(格倫·西奧多·西博格

)锝（Tc)TechnetiumTechneto~artificial人造元素（？）“第一個(gè)人造元素”

1914年，當(dāng)發(fā)現(xiàn)元素的X射線光譜與它的原子序數(shù)之間的簡(jiǎn)單關(guān)系后，曾有人預(yù)言43號(hào)“類錳”元素的存在。意大利人佩若爾（C.Perrier）和西格雷（E.G.Segre)1937年在回旋加速器中由氘核轟擊Mo原子產(chǎn)生，共22種同位素.1962年，99

Tc從非洲的瀝青鈾礦中分離，238U裂變產(chǎn)物97Tc的T1/2=61day,98Tc的T1/2=4.2106year,99Tc的T1/2=2.1105year$2000/g(1960年）$60/g(目前市場(chǎng)價(jià)）化學(xué)性質(zhì)：與Re類似transactinide(錒后元素)的合成113和115新元素的報(bào)道(2003-2004年)：俄國(guó)和美國(guó)核科學(xué)家在回旋加速器中用鈣的同位素4820Ca轟擊24395Am觀察到4個(gè)115號(hào)元素，幾十毫秒后放出粒子，得到113號(hào)，113在1秒后再衰變?yōu)槠渌?12號(hào)的半衰期為20微秒，即0.00002秒99年勞倫斯實(shí)驗(yàn)室關(guān)于118元素的報(bào)道，實(shí)驗(yàn)不能重復(fù)，沒有被承認(rèn)60年代“穩(wěn)定島”的假設(shè)?部分人造元素的半壽期序號(hào)9596979899100101102103104105106107符號(hào)AmCmBkCfEsFmMdNoLrRfHaUnhUnsHalflife433yr3.4105yr320d350yr20.5d100d1.27h3.1m31s4.3s1.5s0.9s4.7ms四.軟硬酸堿原理元素在周期表中的酸堿性規(guī)律2.Lewis酸堿3.軟硬酸堿在無(wú)機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用反應(yīng)的類型？Ni+4CONi(CO)4R3N+BF3R3NBF3元素周期表中酸性和堿性元素的分布區(qū)域1.元素在周期表中的酸堿性第一過渡系金屬的氧化態(tài)和酸性的關(guān)系2.Lewis酸堿(電子酸堿)

A+:BA:B

酸堿酸堿加合物BCl3,BF3PPh3,NH3,R2O,R2S酸缺電子堿富電子Lewis酸堿的分子軌道示意圖

AlCl3(Lewis酸)作為傅-克烷基化反應(yīng)的催化劑(Hard

andSoftAcidsandBases，HSAB）用于Lewis酸堿和

Br?nsted酸堿對(duì)硬酸Al3+的配位能力F

Cl

Br

I

對(duì)軟酸Hg2+的配位能力F

<Cl

Br

I

3.軟硬酸堿原理在無(wú)機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用

硬，軟和交界酸和堿結(jié)合的穩(wěn)定常數(shù)親石元素：CaCO3,Li2CO3,CaF2,TiO2,ZrO2,

親硫元素:As2S3,HgS,Cu2S,Cd,Zn,Co,Fe,

Sb,BiHardacidsprefertobindtohardbases,softacidsprefertobindtosoftbases.

HardBorderlineSoftAcids:H+,Li+,