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合工大工科化学课件第四章

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《工科化学》课件.ppt

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T热源 7
又如：
V1
V2
T1 T2
(2) 过程
(1) 自发进行
V1 +V2
(2)
T
（1）从物体中吸热Q使其降温到T2， 热完全转化为功
（2）将Q完全转化为W ;
而不留下影响是
（3）将W变为热（如用电产生热） Q 100% W Q
不可能的，因此， 逆向过程不自发。
T
T2
T
T1
T1
8
因此，自发变化是否可逆的问题，即是否可以使体系和环境 都完全复原而不留下任何影响的问题，都可转换为能否“从单 一热源吸热，并全部转化为功而不引起其它变化”的问题。实 验证明，后一过程不可能实现。
？
高温
Ti + CO2
给定始终态后，第一定律只可指出正反应的 U（ H）与逆反
应 数值相等但符号相反。 至于在指定条件下，反应自发向哪
个方向进行及反应进行程度，需第二定律解决。
5
自发变化的共同特征：不可逆性
所谓“自发变化”，指能够自动发生的变化，即无须外力帮 助，
任其自然，就可发生的变化。而自发过程的逆过程不能自发进
∆ ∑ ≥ S2 – S1 > (∑ δQr/T )
工科化学
主讲：张 晓 梅
Tel: 6632259 E-mail: xiaomzhang@
1
本学期授课内容： 1. 热力学第二定律； 3. 电化学基础；
2. 化学平衡与平衡原理 4. 化学分析法
实验课安排： （环境-1：星期一下午，环境-2：星期三下午） 2~4周：物理化学实验（3个），本部化学实验楼3楼
16
(一)定温可逆膨胀
将气缸与温度为T1的高温热源接触，令气缸中物质的量为n的 理想气体从始态1(T1，p1,V1)定温可逆膨胀到态2(T1，p2，V2)。 在此过程中，系统从高温热源吸收了Q1的热，同时对环境作功 为W1(1→2)。 由于是理想气体定温可逆过程，故

合工大高鸿宾有机化学第四版课件4章二烯烃a

合工大高鸿宾有机化学第四版课件4章二烯烃a

4.4 离域体系的共振论表述法
4.4.1共振论的基本概念 4.4.2 书写极限结构式遵循的基本原则 4.4.3 共振论的应用及其局限性
(1) 共振论的应用 (2) 共振论的局限性
4.4 离域体系的共振论表述法
4.4 离域体系的共振论表述法 4.4.1 共振论的基本概念
• 共振论是鲍林(L.Pauling)于20世纪30年代提出的。 • 共振论认为：不能用经典结构式圆满表示的分子，
CH2=CH-Cl
-
+
CH2-CH=Cl
C．判断反应机理
由于下列共振存在，使得丙烯的α-H易进行自由基卤代反 应。
4.4 离域体系的共振论表述法
③ 所有的极限结构式中，配对的或不配对的电子数目 应保持一致。
例如：
CH2=CH-CH2
CH2-CH=CH2
CH2=CH CH=CH2
CH2=CH C+H-C-H2
C- H2-C+H CH=CH2
4.4 离域体系的共振论表述法 4.4.3 共振论的应用及其局限性 (1) 共振论的应用
根据共振论，烯丙基正离子可表示为：
C+H2-CH=CH2
CH2=CH-C+H2
4.4 离域体系的共振论表述法
共振极限结构式能量标准
① 两个或两个以上能量最低而结构又相同或接近相同的式子， 它们参与共振最多，对共振杂化体的贡献最大，真实分子 的能量也更低，更稳定。例：
对共振杂化体贡献最大
C+H2-CH=CH2
CH2=CH-C+H2
对共振杂化体贡献最大
4.4 离域体系的共振论表述法
② 各共振极限结构式中，共价键的数目越多，其能量越低。 例： CH2=CH CH=CH2 比 C+H2-CH CH-C-H2 稳定。 ③ 电荷没有分离的共振极限结构式稳定。 例： CH2=CH CH=CH2 比 C+H2-CH CH-C-H2 稳定。

合工大工科化学课件第一章

合工大工科化学课件第一章
2014-1-3 11
第一章 化学反应的基本原理 2 反应的标准摩尔焓变
如果参加反应的各物质都处于标准态，则此时反
应的摩尔焓变就称为反应的标准摩尔焓变。以符
号ΔrHөm来表示。符号中的下标r表示反应，上标ө
代表标准状态，下标m表示此反应的反应进度ξ = 1mol。 3 物质的标准摩尔生成焓 对于单质和化合物的相对焓值，规定在标准状态
第一章 化学反应的基本原理 1.1.2 热力学第一定律
系统与环境之间的能量交换有两种方式，一种是
热传递，另一种是做功。在化学中的功有体积功、
电功和表面功等，本章所研究的仅是体积功，不
考虑非体积功。 ΔU = U2 – U1 = Q + W Q取负值；若环境对系统做功，W取正值，系统对
热力学中规定，若系统吸热，Q取正值，系统放热，
2014-1-3 8
第一章 化学反应的基本原理 在恒压、不做非体积功的条件下：
W = - pΔV = - p (V2 – V1)，Q = Q P ΔU = U2 – U1 = Q P - p (V2 – V1) Q P = (U2 + pV2) - (U1 + pV1) 令 H = U + pV ΔH = H2 – H1 = Q p H = U + pV是热力学函数——焓H的定义式，由于 H是状态函数U、p、V的组合，所以焓H也是状态 函数。
2014-1-3
21
第一章 化学反应的基本原理 1.2.2 物质的标准摩尔熵
系统内物质微观粒子的混乱度与物质的聚集状态
和温度等有关。人们根据一系列低温实验事实，
推测在绝对零度时，一切纯物质的完美晶体的熵
值都等于零。 若知道某一物质从绝对零度到指定温度下的一些 热化学数据如热容等，就可以求出此温度时的熵 值，称为这一物质的规定熵 。

高中化学第四章非金属及其化合物第四节氨硝酸硫酸第一课时氨课件新人教版必修1

高中化学第四章非金属及其化合物第四节氨硝酸硫酸第一课时氨课件新人教版必修1

[对点即时练] 1．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是 ()
A．氮元素均被氧化 B．工业合成氨属于人工固氮 C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
解析
A项，人工固氮时，N2＋
催化剂 3H2高温、高压
2NH3，氮元素被还原；B项，把游离态的氮元素转化为含 氮化合物的过程是氮的固定，工业合成氨属于人工固氮；
2．实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正 确的是( )
A．①是氨气发生装置 B．②是氨气吸收装置 C．③是氨气发生装置 D．④是氨气收集、检验装置 解析 ①NH4Cl受热分解为NH3和HCl，但在试管口 NH3、HCl又会重新化合为NH4Cl，得不到NH3；②不能用 于吸收氨气，会引起倒吸；④收集氨气的试管口应放置一 团棉花，以防止氨气与空气形成对流。
NH3·H2O，由，所以氨水中存
在的微粒有①分子：NH3·H2O、H2O、NH3；②阳离子：
NH＋ 4 、H＋；③阴离子：OH－。
[教师点拨区] 1．喷泉形成的原理 容器内外存在较大的压强差，在压强差的作用下，液 体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。
2．使容器内外产生较大压强差的两种方法 (1)减小内压法：如图Ⅰ所示。
＋
4
转化为
NH3，而不能直接加热固体药品，因为有的铵盐受热分解
不一定产生NH3，如NH4NO3分解产物较复杂，其中不含有
NH3。
(2)必须加热且用浓碱溶液，因为碱液浓度较小和不加
热时生成NH3·H2O。
知识点 氨的实验室制法
[学生预习区]
21N．H实4C验l＋原C理a(OH)2==△===CaCl2＋2H2O＋2NH3↑

化学选修4第四章第一节《原电池》原创PPT课件

化学选修4第四章第一节《原电池》原创PPT课件

正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu （还原反应）
电池反应（总化学方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu
电池符号： Zn ︱ ZnSO4‖ CuSO4 ︱ Cu
负极
盐桥
正极
三、原电池的应用
15
思考讨论：
利用此氧化还原反应来设计原电池， 写出电极反应式。并画出装置图
Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+
摄像机 专用电池
“神六”用 太阳能电池
3
e-
Zn
Cu
稀H2SO4
❖电 ❖电极 极 材料
❖电极反应
❖反应类型
负极 ❖ Zn 正极 ❖ Cu
Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑
氧化反应 还原反应
总反应： Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2↑
4
【实验验证化学能转化 为电能的客观事实】
正确书写电极反应式。 ❖3、利用氧化还原反应原理设计了原
电池。
1、下列装置中电流表指针会发生偏转的 是（ 3 ）
2、锌铜原电池产生电流时，阳离子
（B ）
A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C 和阴离子都移向Zn极 D 和阴离子都移向Cu 极
3、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸 中，用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d 到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡， b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四
A. 铁圈和银圈左右摇摆不定 B. 保持平衡状态 C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜

合工大高分子化学课件

合工大高分子化学课件

合工大高分子化学课件合工大高分子化学课件1高分子化合物的定义：由结构简单的相同单元通过共价键重复连接相对分子量大分子链长的化合物。

2.分子量的多分散性：聚合物的相对分子质量不均一的特性为多分散性。

.数均分子量:通常采用聚合物的稀溶液测定，如用冰点降低、沸点升高、渗透压法和端基滴定法来测定的相对分子质量为数均分子量。

6.逐步聚合的实施方法：熔融缩聚；溶液缩聚；界面缩聚；乳液缩聚1.三个基元反应：链引发、链增长、链终止2.自由基聚合：用自由基引发，使链增长自由基不断增长的聚合反应。

.引发剂效率：用于引发聚合的引发剂占引发剂分解或消耗的百分率。

低于1的原因：引发剂分解产生的初级自由基，只有一部分用来引发单体聚合，还有一部分引发剂由于诱导分解或茏蔽效应伴随的副反应而消耗，使引发剂的使用效率降低。

引发剂的选择：1.根据聚合方法选择.本体，溶液，悬浮聚合时，选用油溶性引发剂，而乳液聚合则选择水溶性引发剂。

2.根据聚合温度选择活化能或t1/2适当的引发剂，使自由基形成速率和聚合速率适中。

一般选择半衰期与聚合时间同数量级或相当的引发剂。

3.选择适当的引发剂量，引发剂浓度不仅影响聚合速率，还影响产物的相对分子质量。

.动力学方程的推导用到三个假设：1.链转移不影响聚合速率，链终止反应为双基终止。

2.链自由基的活性与链长无关。

3.单体消耗速率就是聚合物生成速率，链增长反应消耗的单体远大于链引发。

4.聚合是在稳态下进行。

4.自动加速的原因：体系黏度增加效果：随反应的进行，链自由基的终止速率受到了抑制。

5.动力学链长：每个活性中心从引发到终止所消耗的单体分子个数。

6.自由基聚合反应的实施方法主要有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。

1.聚合物化学反应分类：聚合度变大、变小、不变，2聚合物的老化：聚合物的化学组成和结构会发生一系列的变化以致最后会丧失使用价值。

聚合物的降解3个过程：解聚，无规则断链，侧基脱除。

1.链结构的三个层次：1.化学组成2.结构单元的链接方式3.支化和交联。

生物化学合工大第四章核酸化学

氢键形成的双螺旋结构。 三级结构：DNA双链进一步折叠卷曲
形成的构象。
（一）DNA的一级结构
由dAMP、dGMP、 dCMP、 dTMP核苷酸单体通 过3’,5’-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。
5’
3’ 5’ 3’
5′-磷酸端（常用5′-P表 示）；3′-羟基端（常用3 ′-OH表示）
核苷酸链具有方向性，当 表示一个核苷酸链时，必 须注明它的方向是 5′→3′或是3′→5′。
者是合成蛋白质的场所。
原核生物
真核生物
核糖体 rRNA 核糖体 rRNA
30s 16s
40s 18s
70s
5s 、23s 80s
5s、5.8s、
50s
50s 28s
Transfer RNA
1) 约占总RNA的10-15%，分子最小。 2) 它在蛋白质生物合成中起翻译mRNA
信息，并将相应的氨基酸转运到核 糖体，参与蛋白质体的合成。 3) 已知每一个氨基酸至少有一个相应 的tRNA。
2) 染色质的基本结构单位是核小体。 3) 串珠状结构进一步卷曲形成螺线管，
后者再进一步卷曲形成超螺旋管， 形成染色单体。
基因和基因组
1) 基因即一段有功能的DNA片段，生物细 胞中DNA分子的最小功能单位（交换单 位）。
2) 一个细胞或生物体所含的全套基因称 基因组。
二、RNA的分子结构
（一） RNA的分类及特点 （二） RNA分子的结构特点
2. DNA难溶于0.14mol/L的NaCl溶液，可溶于
1—2 mol/L的NaCl溶液，RNA则相反，可据此
分离二者。
3. 加热条件下，
D－核糖＋浓盐酸＋苔黑酚
绿色
D－2－脱氧核糖＋酸＋二苯胺 蓝紫色
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第四章 物质结构基础
2014-1-3
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ四章 物质结构基础
4.1 原子结构理论的发展
1 线状光谱
2 玻尔理论 3 德布罗依假设 预言有静止质量的微观粒子在某些情况下也 能呈现出波动性。并指出微观粒子的质量m，运 动速率v和产生波动性相应的波长λ满足以下关系： λ＝h/mv 4 电子衍射实验 测不准原理
2014-1-3
18
第四章 物质结构基础
(4)键的极性 形成共价键的两个原子由于电负性的差异而使电子云偏向 电负性较大的一方，从而产生电荷分布不对称的现象，我 们称该共价键是有极性的(或叫极性键)。一般来说，电负 性相差越大，键的极性越强。如果形成共价键的两个原子 相同，电子云不偏向任何一方，电荷分布对称，我们称该 共价键没有极性(或叫非极性键)。键的极性是判断分子是 否具有极性的依据之一。 2.分子的性质 (1)分子的极性 从分子内部来看，原子电负性的差异可能使分子电荷分 布不对称。假设分子中存在着正负电荷中心，若电荷分布 不对称，那么正负电荷中心就不重合，称之为极性分子； 若电荷分布对称，那么正负电荷中心就重合在一起，称之 为非极性分子。
第四章 物质结构基础
当两个正负离子相互接近时，正离子必然要吸引负离子的 电子云排斥其原子核，从而引起负离子电子云发生变形， 这一现象称为离子的极化。同样负离子也可使正离子电子 云发生变形而产生极化。显然，离子的极化作用与离子的 半径和所带电荷有关。离子半径越小，电荷越多，极化作 用越强，反之亦然；离子极化的结果使正负离子之间的电 子云密度增大，而增加了某些共价键的成分。 4.3.2金属键 金属元素特点是电负性较小，电离能也较小，原子外层 的电子容易失去而形成正离子。在金属单质中，这些脱离 原子的电子不是固定在某一个金属离子附近，而是在整个 金属晶体中自由运动。依靠自由电子将金属离子结合起来 的作用力叫做金属键。由于自由电子运动方向不固定，也 不属于任何原子，所以金属键也无方向性和饱和性。金属 原子可以以很紧密的方式排列在一起形成一个巨大的晶体 2014-1-3 16 结构。
2014-1-3
13
第四章 物质结构基础
②元素的分族 族的划分是针对于周期表的每一纵行来说的。 外层电子构型ns1和ns2(He除外)分别为第一主族(ⅠA)和第 二主族(ⅡA)； 外层电子构型ns2np1～ns2np5分别为第三主族(ⅢA)至第七 主族(ⅦA)； 外层电子构型ns2np6(He除外)为零族； 外层电子构型(n-1)d10ns1和(n-1)d10ns2为第一副族(ⅠB)和 第二副族(ⅡB)； 外层电子构型(n-1)dxnsy，x+y＝3～7分别为第三副族(ⅢB) 至第七副族(ⅦB)；x+y＝8～10为第八族(Ⅷ)。 f区除镧和锕两个元素属第三副族外，其余元素一般不划 成任何一族，而统称为镧系元素和锕系元素。
2014-1-3 4
第四章 物质结构基础
2.波函数的角度分布和径向分布
ψ(r，θ，φ)=R(r) · Y(θ，φ) 波函数的角度分布图 波函数的径向分布图 几率密度和电子云
2014-1-3
5
第四章 物质结构基础
4.2.2原子核外电子分布规律和周期 1.多电子原子轨道的能级 处于不同原子轨道的电子具有不同的能量，我们就认为 原子轨道具有能量并且有高低的区别，称为原子轨道的能 级。 决定原子轨道能级高低最主要的因素是主量子数和角量子 数。 (1)角量子数相同，主量子数越大，能级越高； 例如：E1s<E2s<E3s<E4s·，E2p<E3p<E4p· · · · · (2)主量子数相同，角量子数越大，能级越高； 例如：E4f>E4d>E4p>E4s (3)当主量子数和角量子数都不同时，有时会发生能级交 错的现象； 例如：E4s<E3d<E4p，E5s<E4d<E5p
2014-1-3
11
第四章 物质结构基础
4.元素周期表 元素的性质随着核电荷数的递增呈现出周期性的变化， 这一规律称为元素周期律。元素周期表是元素周期律的具 体表现形式。元素周期表的构成依据是原子的外层电子构 型得到的。 (1)能级组与元素的周期 元素周期表的行，称之为周期。每一周期的元素外层电 子构型都是从ns1开始，至ns2np6告终(第一周期除外，以 ns2告终)。周期的划分与能级组的划分是完全一致的，并 且每一能级组内所能容纳的电子总数与周期表中每一周期 内的元素个数相等。 元素的周期数可以根据元素原子的最高能级组数确定， 反之亦然。如，已知钯(Pd)的外层电子构型为4d10，虽然 电子在核外只占据四个电子层，但是由于最高能级是4d， 属于第五能级组，所以Pd属于第五周期而不是第四周期。
2014-1-3
9
第四章 物质结构基础
一般来说，主族元素和零族元素的外层电子构型只要考虑 它们的最外层电子分布式，副族元素的外层电子构型不仅 要考虑最外层电子还要考虑它们次外层d亚层和f亚层电子 的分布式。例如，S是主族元素，核外电子分布式为 1s22s22p63s23p4 ， 外 层 电 子 构 型 就 是 最 外 层 电 子 分 布 式 3s23p4 ； Ti 是 副 族 元 素 ， 核 外 电 子 分 布 式 为 1s22s22p63s23p63d24s2，外层电子构型是3d24s2。 主族元素和副族元素可以由核外电子分布式来判断。最 外层电子如果有p电子的话，一定是主族元素(如果p电子 有6个电子是零族元素，He除外)；最外层如果是s电子， 次外层无d电子，一定是主族元素；最外层是s电子，次外 层有d电子或f电子，一定是副族元素。
2014-1-3
10
第四章 物质结构基础
离子是原子得到或失去电子形成的，所以离子的外层电子 构型应该基于原子的外层电子构型，再通过添加或减少电 子得到的。 原子得到电子形成负离子，一般不会引起电子层的增加，负 离子的外层电子构型只要在原子外层电子构型的基础上添 加相应的电子即可。例如，Cl原子外层电子构型为3s23p5 ， Cl-外层电子构型为3s23p6； 原子失去电子形成正离子，通常会引起电子层的减少，从 而原子的次外层变为离子的最外层。所以正离子的外层电 子构型是形成的正离子最外层的电子分布式。例如K的外 层电子构型为4s1，K+外层电子构型是3s23p6，而不是4s0。
2014-1-3 3
第四章 物质结构基础
(2)角量子数l 角量子数l取值为0，1，2，…，(n-1)，受n的制约。 角量子数取值与亚层符号对应的情况如下： 角量子数l： 0 1 2 3 4… 亚层符号： s p d f g… (3)磁量子数m 磁量子数m就决定着原子轨道的空间伸展方向和个数它 的取值受到l的制约，可以取0，±1，±2，…，±l。 (4)自旋量子数ms 分别取+1/2和-1/2。这里的自旋并不是指电子真正像地球 天体绕本身自转轴旋转，而是基于实验结果提出的一种假设 当两个电子自旋方向相同(↑↑或↓↓)称为自旋平行，当两个 电子自旋方向相反(↑↓)称为自旋反平行。
第四章 物质结构基础
4.3.3共价键 电负性相差不大的两种元素原子(非金属与金属或非金属 与非金属)或者同种非金属元素原子形成化合物分子或者单 质分子时，原子双方都不能把对方电子完全据为己有，最 终以共用电子对的方式结合。这种靠共用电子对将原子双 方结合起来的作用力叫做共价键。 1.共价键参数与分子性质 用来描述共价键性质的某些物理量称为共价键参数，通 常包括键能、键长、键角以及键的极性等。 (1)键能 热力学中一般规定在298.15K和101.325KPa条件下断开单 位物质的量的气态分子化学键而生成气态原子所需的能量 叫做标准键解离能，以符号D表示。一般来说，键能数值 越大表示共价键强度越大。
2014-1-3 8
第四章 物质结构基础
例如：Ti原子核外有22个电子，按照能级顺序的分布情况应 该是： 1s22s22p63s23p64s23d2 但是，一般电子分布式要按照电子层顺序来写，所以， 要对上式稍作一下调整，即为： 1s22s22p63s23p63d24s2. (2)外层电子构型 当原子发生化学变化时，往往只是外层电子发生得失， 而内层电子的分布情况并未发生变化。因此，在某些情况 下，我们关注的是外层电子的分布情况，即外层电子分布 式，也称外层电子构型。
2014-1-3 12
第四章 物质结构基础
(2)外层电子构型与元素的分族和分区 从周期表的纵向来看，元素原子的外层电子构型也呈现 出很强的规律性，这为族的划分和区的划分提供了依据。 ①元素的分区 根据核外电子的分布规律，我们将最后一个电子填入s， p，d，f亚层的元素分别划分为s区，p区，d区和f区。特别 的对于d区元素，我们又视d亚层是否全充满分成d区和ds 区。因此，一般来说，元素周期表分为s区，p区，d区， ds区和f区共五个区。需要指出的是f区的元素，由于该区 元素原子的核外电子分布情况很复杂，有些元素电子的分 布尚未明确，因此并不是每个元素原子的最后一个电子都 填入f亚层。
2014-1-3 17
第四章 物质结构基础
(2)键长 分子中成键原子的核间平均距离叫做键长(或叫核间 距)。 理论上可用量子力学近似方法计算出，也可通过光谱或衍 射等实验方法来测定键长。通常键长越短，键能越大，共 价键越牢固。 (3)键角 分子中两个化学键之间的夹角叫做键角。键角是反映分 子空间结构的重要因素之一，也是判定分子极性以及其他 一些物理性质的因素之一。通常键角也是判断一个分子结 构理论是否正确的重要依据之一。
2014-1-3 14
第四章 物质结构基础
(3)元素性质的周期性 4.3化学键和分子结构 一般情况下，除稀有气体外物质都是通过原子相互化合 成分子或以晶体的形式存在。分子或晶体中的原子不是简 单的堆砌在一起，而是通过种种强烈的相互作用力彼此以 一定的排列方式结合在一起的。分子或晶体中原子之间的 这种强烈的作用力称之为化学键。根据作用力性质的不同， 可以将化学键分为离子键、金属键和共价键三大类。化学 键的类型和性质决定了分子或晶体的性质。 4.3.1离子键 正负离子之间通过强烈的静电引力形成的化学键叫离子 键。离子键通常存在于离子晶体中。离子键既没有方向性 (可以沿任何方向)也没有饱和性(可以形成多个)。一般来说， 离子所带电荷越多，离子半径越小，离子键强度就越大， 相应的离子化合物的某些性质如熔点、沸点、硬度等也越 2014-1-3 15 高。