第二章 无机立体化学
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《无机化学选论》教学大纲一、课程基本信息课程编码:0801027B中文名称:无机化学选论英文名称:Optional Inorganic Chemistry课程类别:专业拓展课总学时:32总学分:2适用专业:化学专业开课系部:应用化学系二、课程的性质、目标和任务20世纪40年代以来,无机化学进入了一个迅速复兴和飞跃发展的时期,具有特殊性能和结构的新型无机化合物大量涌现,新的知识,新内容,新理论,新的发展领域不断出现、产生,大学化学本科的基础无机化学,由于知识层面及课时的局限性,是无法将这些新东西介绍给学生的。
为了适应突飞进发展的形势需要,培养“厚基、宽口径、强能力、高素质”全面发展的师范性综合人才,使学生开阔视野,对现代无机化学的内容知识及发展方向有个了解,在原有基础上。
加深和拓宽无机化学的基础理论和元素、化合物的基本知识,为达上述目的,《无机化学选论》课程的开设便很有必要。
《无机化学选论》面对的是学完了基础无机化学及后续的分析化学、有机化学、物理化学和结构化学等基课的高年级学生,它介绍和联接了基础无机化学和高等无机化学两个层次的内容,在理论上有一定的高度。
三、课程教学基本要求(1)通过教学使学生了解现代无机化学的新领域、新内容、新成就、新知识、新物质新反应、新发展及现代化学的多学科、多专业相互适应、交叉融合的特点,开阔学生的视野;(2)通过学习,使学生进一步掌握无机化学的基本原理和元素周期律知识,并能运用这些原理和知识,结合先行课程所学的理论知识来解决一般的无机化学问题:(3)通过学习,帮助学生树立证唯物主义和历史唯物主义的观点,使学生在科学思维能力上更进一步得到培养和调练,使学生利用参考资料的能力进一步提高(4)做好与后继课程的衔接问题,为今后的工作学习打下更加坚实的无机化学基础。
四、课程教学内容及要求绪论(2学时)【教学目标与要求】1.结合无机化学的最新进展;2.介绍无机化学的研究对象、目的和任务。
《无机化学》电子教案第一章:绪论1.1 课程介绍了解无机化学的定义、范围和重要性了解无机化学的发展历程和现状了解无机化学与其他学科的联系1.2 基本概念物质、元素、化合物、离子、分子等基本概念原子结构、电子排布、离子键、共价键等基本概念1.3 化学方程式化学方程式的表示方法和平衡原理化学反应的类型和特点第二章:原子结构与元素周期律2.1 原子结构原子核的结构和组成电子云和电子轨道原子的大小和质量2.2 元素周期律元素周期表的排列原理和结构主族元素、过渡元素和稀有气体元素的特点元素周期律的应用2.3 化学键离子键的形成和特点共价键的形成和特点金属键的形成和特点第三章:氧化还原反应3.1 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的定义和特点氧化剂、还原剂、氧化数等基本概念3.2 电子转移和电荷守恒电子转移的类型和特点电荷守恒定律的应用3.3 氧化还原反应的平衡和动力学氧化还原反应的平衡常数和影响因素氧化还原反应的动力学原理和方法第四章:溶液与离子反应4.1 溶液的基本概念溶液的定义和分类溶剂的选择和溶解能力4.2 离子反应的基本概念离子反应的定义和特点离子反应的类型和规律4.3 离子反应的平衡和动力学离子反应的平衡常数和影响因素离子反应的动力学原理和方法第五章:化学键与晶体结构5.1 化学键的类型和特点离子键的形成和特点共价键的形成和特点金属键的形成和特点5.2 晶体结构的基本概念晶体的定义和分类晶格和晶胞的结构5.3 晶体结构的类型和特点离子晶体的结构特点和性质共价晶体的结构特点和性质金属晶体的结构特点和性质第六章:有机化学基础6.1 有机化合物的基本概念有机化合物的定义和特点有机化合物的命名规则6.2 有机化合物的结构碳原子的四价键特性有机化合物的立体化学6.3 有机化合物的性质有机化合物的物理性质有机化合物的化学性质第七章:有机化学反应7.1 有机化合物的合成反应加成反应、消除反应、取代反应等基本反应类型有机合成策略和催化方法7.2 有机化合物的分解反应热分解、光分解、氧化分解等反应类型有机化合物的稳定性7.3 有机化合物的转化反应醇、醚、酮等官能团的转化反应芳香族化合物的反应第八章:分析化学基础8.1 分析化学的基本概念分析化学的目标和任务分析化学的方法和分类8.2 定量分析方法滴定分析、原子吸收光谱法、质谱法等数据处理和误差分析8.3 定性分析方法光谱分析、色谱分析、电化学分析等定性分析的步骤和技巧第九章:物理化学基础9.1 热力学基本概念系统、状态、过程等基本概念能量、功、热量等基本物理量9.2 热力学定律热力学第一定律和第二定律熵和自由能的概念9.3 动力学基本概念反应速率和平衡常数化学动力学的级数和机理第十章:化学实验技能10.1 实验基本操作实验仪器的使用和维护实验安全常识和事故处理10.2 实验方案的设计与实施实验目的和步骤的制定实验数据的记录和分析实验报告的结构和内容实验结果的图表展示和讨论重点和难点解析重点环节1:原子结构与元素周期律原子结构的理解和电子轨道的概念是理解后续化学反应的基础。
立体化学的内容
立体化学是化学的一个分支学科,主要研究分子的三维空间排列及其对分子性质的影响。
它主要分为静态立体化学和动态立体化学两部分。
静态立体化学研究分子的构型和构象,即分子中的原子或基团在空间的排列方式和相对位置。
动态立体化学则研究分子构型的异构体及其在化学反应中的行为。
立体化学的一个重要分支是对手性分子的研究,手性分子在立体化学中占有极其重要的地位。
手性是指一个物体不能与其镜像相重合,例如人的双手,左手和右手互为镜像,但它们无法重合。
在化学中,手性分子是指具有手性特征的分子,即它们与其镜像不重合。
立体化学还涉及到有机分子和无机分子的结构和反应行为的研究,尤其是在有机化合物中,由于共价键具有方向性特征,立体化学在有机化学中占有更重要的地位。
总的来说,立体化学是从三维空间揭示分子的结构和性能的学科,它不仅对理解物质的性质和反应机制具有重要意义,也对药物设计、材料科学等领域有着广泛的应用价值。
第二章立体化学原理教学目的:使学生了解分子异构的分类和区别,理解手性物质的概念,掌握单原子和多原子手性物质的分类和判断,掌握外消旋体拆分的方法,了解立体专一反应和立体选择反应,初步掌握不对称合成的方法,能对有关分子的构象进行分析。
教学重点:手性物质的分类和判断,立体专一反应和立体选择反应,不对称合成方法的理解和运用,物质构象的初步分析。
教学难点:判断物质是否具有手性,利用立体专一反应和立体选择反应合成相关物质,物质构象的分析。
引言有机化合物分子中,由于原子或原子团在空间排列的方式不同,出现了顺反异构和对映异构,合称为构型异构,和构象异构一起统称为立体异构。
立体异构构象异构构型异构对映异构顺反异构构造异构异构构造异构:分子式相同,由原子或原子团相互连接的方式和次序不同而引起的异构。
立体异构:分子中原子或原子团相互连接的方式和次序相同,但在空间的排列方式不同引起的异构。
构象:一定的分子由于单键的旋转或扭曲使分子内原子与原子团在空间产生不同的排列现象。
构型:分子内原子与原子团在空间的排列方式。
2.1对称性与分子结构对称因素包跨:对称面、对称轴、对称中心、对称轴和更替对称轴。
a具有对称面的分子,或具有对称中心的分子都不具有手性;b具有n阶对称轴的则不能作为没有手性的条件;c具有手性轴的分子也有可能是手性分子。
2.2含有刚性结构化合物的构型异构2.2.1双键化合物的顺反异构a、碳碳双键的化合物顺-2-丁烯, 反-2-丁烯, 顺-3-己烯, 反-3-己烯等。
具有n个C=C双键的化合物,总共最多应存在2 n 个Z-E异构体(例如,2,4-庚二烯)。
b、碳氮双键的化合物C N N N亚胺(又称西佛碱Schiff base )、肟、腙、缩氨脲,含氮氮双键的偶氮化合物等。
2.2.2 环状化合物的顺反异构CH3CH3 H H CH3HH CH3Z-1,2-二甲基环丙烷E-1,2-二甲基环丙烷NH2NH2H H NH2HH NH2Z-1,4-环己二胺E-1,4-环己二胺2.3对映异构物体与其镜像不能重叠的现象叫做手性。