大学无机化学知识点总结.doc

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无机化学,有机化学,物理化学,分析化学
无机化学
元素化学、无机合成化学、无机高分子化学、无机固体化学、配位化学〔即络合物化学〕、同位素化学、生物无机化学、金属有机化学、金属酶化学等。
有机化学
一般有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生物有机化学、有机分析化学。
物理化学
构造化学、热化学、化学热力学、化学动力学、电化学、溶液理论、界面化学、胶体化学、量子化学、催化作用及其理论等。
分析化学
化学分析、仪器和技术分析。包括性能测定、监控、各种光谱和光化学分析、各种电化学分析方法、质谱分析法、各种电镜、成像和形貌分析方法,在线分析、活性分析、实时分析等,各种物理化学性能和生理活性的检测方法,萃取、离子交换、色谱、质谱等分别方法,分别分析联用、合成分别分析三联用等。
无机化学
第一章:气体
第一节:抱负气态方程
1、气体具有两个根本特性:集中性和可压缩性。主要表现在:
⑴气体没有固定的体积和外形。⑵不同的气体能以任意比例相互均匀的混合。⑶气体是最简洁被压缩的一种聚拢状态。
2、抱负气体方程:PV=nRT R为气体摩尔常数,数值为R=×mol-1×K-1
3、只有在高温低压条件下气体才能近似看成抱负气体。其次节:气体混合物
1、对于抱负气体来说,某组分气体的分压力等于一样温度下该组分气体单独占有与混合气体一样体积时所产生的压力。
2、Dlton分压定律:混合气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和。
3、(0℃=
=760mmHg=76cmHg)
其次章:热化学
第一节:热力学术语和根本概念
1、系统与环境之间可能会有物质和能量的传递。按传递状况不同,将系统分为:
⑴封闭系统:系统与环境之间只有能量传递没有物质传递。系统质量守恒。
⑵放开系统:系统与环境之间既有能量传递〔以热或功的形式进展〕又有物质传递。
⑶隔离系统:系统与环境之间既没有能量传递也没有物质传递。
2、状态是系统中全部宏观性质的综合表现。描述系统状态的物理量称为状态函数。状态函数的变化量只与始终态有关,与系统状态的变化途径无关。
3、系统中物理性质和化学性质完全一样而与其他局部有明确界面分隔开来的任何均匀部
分叫做相。相(可)以由纯物质或均匀混合物组成,可以是气、液、固等不同的聚拢状态。
4、化学计量数n 对于反响物为负,对于生成物为正。
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5、反响进度x
(ke·sai ) =
n - n
t n 0
反响后-反响前
=
化学计量数

,单位:mol
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其次节:热力学第肯定律
0、系统与环境之间由于温度差而引起的能量传递称为热。热能自动的由高温物体传向低温物体。系统的热能变化量用Q表示。假设环境向系统传递能量,系统吸热,则Q>0;假设系统向环境放热,则Q<0。
1、系统与环境之间除热以外其他的能量传递形式,称为功,用W表示。环境对系统做功,W>O;系统对环境做功,W<0。
2、体积功:由于系统体积变化而与环境交换的功称为体积功。非体积功:体积功以外的全部其他形式的功称为非体积功。
3、热力学能:在不考虑系统整体动能和势能的状况下,系统内全部微观粒子的全部能量之和称为热力学能,又叫内能。
4、气体的标准状态—纯抱负气体的标准状态是指其处于标准压力Pq下的状态,混合气体中某组分气体的标准状态是该组分气体的分压为Pq且单独存在时的状态。
液体〔固体〕的标准状态—纯液体〔或固体〕的标准状态时指温度为T,压力为Pq时的状态。
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其次节:热力学第肯定律
0、系统与环境之间由于温度差而引起的能量传递称为热。热能自动的由高温物体传向低温物体。系统的热能变化量用Q表示。假设环境向系统传递能量,系统吸热,则Q>0;假设系统向环境放热,则Q<0。
1、系统与环境之间除热以外其他的能量传递形式,称为功,用W表示。环境对系统做功,W>O;系统对环境做功,W<0。
2、体积功:由于系统体积变化而与环境交换的功称为体积功。非体积功:体积功以外的全部其他形式的功称为非体积功。
3、热力学能:在不考虑系统整体动能和势能的状况下,系统内全部微观粒子的全部能量之和称为热力学能,又叫内能。
4、气体的标准状态—纯抱负气体的标准状态是指其处于标准压力Pq下的状态,混合气体中某组分气体的标准状态是该组分气体的分压为Pq且单独存在时的状态。
液体〔固体〕的标准状态—纯液体〔或固体〕的标准状态时指温度为T,压力为Pq时的状态。
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液体溶液中溶剂或溶质的标准状态—溶液中溶剂可近似看成纯物质的标准态。在溶液中,溶质的标准态是指压力P=Pq,质量摩尔浓度b=bq,标准质量摩尔浓度
bq=1mol×kg-1,并表现出无限稀释溶液特性时溶质的〔假想〕状态。标准质量摩尔
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浓度近似等于标准物质的量浓度。即bq
»cq
=1mol×L-1
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5、物质B的标准摩尔生成焓D
f
Hq〔B,相态,T〕是指在温度T下,由参考状态单质生成
m
.资料
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物质B〔n
=+1〕反响的标准摩尔焓变。
B
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6、参考状态一般指每种物质在所争辩的温度T和标准压力Pq时最稳定的状态。个别状况
下参考状态单质并不是最稳定的,磷的参考状态是白磷P4(s,白),但白磷不及红磷和黑
磷稳定。O(g)、H(g)、Br(l)、I(s)、Hg(l)和P(白磷)是T=,Pq下相应元
2 2 2 2 4
素的最稳定单质,即其标准摩尔生成焓为零。
7、在任何温度下,参考状态单质的标准摩尔生成焓均为零。
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8、物质B的标准摩尔燃烧焓D
c
Hq〔B,相态,T〕是指在温度T下,物质B(n
m
=-1)完
B
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全氧化成一样温度下指定产物时的反响的标准摩尔焓变。
第四节:Hess定律
1、Hess定律:化学反响不管是一步或分几步完成,其总反响所放出或吸取的热总是相等的。其实质是化学反响的焓变只与始态和终态有关,而与途径无关。
2、焓变根本特点:
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⑴某反响的D
r
Hq〔正〕与其逆反响的D
m r
Hq〔逆〕数值相等,符号相反。即
m
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DHq〔正〕=-DHq〔逆〕。
r m r m
⑵始态和终态确定之后,一步反响的DHq等于多步反响的焓变之和。
r m
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3、多个化学反响计量式相加(或相减),所得化学反响计量式的D
r
Hq〔T〕等于原各计量
m
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式的DHq〔T〕之和〔或之差〕。
r m
第五节:反响热的求算
1、在定温定压过程中,反响的标准摩尔焓变等于产物的标准摩尔生成焓之和减去反响物的标准摩尔生成焓之和。DHq=DHq〔总生成物〕-DHq〔总反响物〕{假设有参考
r m f m f m
状态单质,则其标准摩尔生成焓为零}
2、在定温定压过程中,反响的标准摩尔焓变等于反响物的标准摩尔燃烧焓之和减去产物的
标准摩尔燃烧焓之和。DHq=DHq〔总反响物〕-DHq〔总生成物〕{参考状态单
r m c m c m
质只适用于标准摩尔生成焓,其标准摩尔燃烧焓不为零}
第三章:化学动力学根底
第一节:反响速率
其次节:浓度对反响速率的影响—速率方程
1、对化学反响aA+bB®yY+zZ来说,反响速率r与反响物浓度的定量关系为:
r=kcaCb,该方程称为化学反响速率定律或化学反响速率方程,式中k称为反响速率
A B
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a+b
系数,表示化学反响速率相对大小;c ,c
分别为反响物A和B的浓度,单位为mol×L-1;
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a,b
A B
分别称为A,B的反响级数;
称为总反响级数。反响级数可以是零、正整
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数、分数,也可以是负数。零级反响得反响物浓度不影响反响速率。〔反响级数不同会导致k单位的不同。对于零级反响,k的单位为mol×L-1×s-1,一级反响k的单位为s-1,二级反响k的单位为mol-1×L×s-1,三级反响k的单位为mol-2×L2×s-1〕
2、由试验测定反响速率方程的最简洁方法—初始速率法。
在肯定条件下,反响开头时的瞬时速率为初始速率,由于反响刚刚开头,逆反响和其他副反响的干扰小,能较真实的反映出反响物浓度对反响速率的影响具体操作是将反响物
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按不同组成配置成一系列混合物。对某一系列不同组成的混合物来说,先只转变一种反响物A的浓度。保持其他反响物浓度不变。在某一温度下反响开头进展时,记录在肯定
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时间间隔内A的浓度变化,作出c
A
t图,确定t=0是的瞬时速率。也可以把握反响条
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件,是反响时间间隔足够短,这时可以把平均速率作为瞬时速率。
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cA
3、对于一级反响,其浓度与时间关系的通式为:㏑t
cA
0
第三节:温度对反响速率的影响—Arrhenius方程
=-kt
.资料
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1、速率系数与温度关系方程:k=k
0
e-E RT(a),㏑{k}=㏑{k
a
0
}-Ea(b),
RT
.资料
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.

è
ø
k E æ1 1ö() -1
.资料
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.

㏑2=
aç - ÷c,E
试验活化能,单位为KJ×mol
。k为指前参量又称频
.资料
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.

k RT T T a 0
1 1 2
率因子。k与k具有一样的量纲。E与k是两个阅历参量,温度变化不大时视为与温
0 a 0
度无关。
2、对Arrhenius方程的进一步分析:
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.

⑴在室温下,E
a
每增加4KJ×mol-1,将使k值降低80%。在室温一样或相近的状况下,
.资料
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.

活化能E
a
大的反响,其速率系数k则小,反响速率较小;E
a
小的反响k较大,反响速
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.

率较大。
⑵对同一反响来说,温度上升反响速率系数k增大,一般每上升10℃,k值将增大2~10倍。
⑶对同一反响来说,上升肯定温度,在高温区,k值增大倍数小;在低温区k值增大倍数大。因此,对一些在较低温度下进展的反响,上升温度更有利于反响速率的提高。
.资料
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.

⑷对于不同的反响,上升一样温度,E
a
大的反响k值增大倍数大;E
a
小的反响k值增
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大倍数小。即上升温度对进展的慢的反响将起到更明显的加速作用。
第四节:反响速率理论与反响机理简介
.资料
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1、DH =E
r m a
〔正〕-E
a
〔负〕
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2、由一般分子转化为活化分子所需要的能量叫做活化能
第五节:催化剂与催化作用
1、催化剂是指存在少量就能显著加速反响而本身最终并无损耗的物质。催化剂加快反响速率的作用被称为催化作用。
2、催化剂的特征:
⑴催化剂只对热力学可能发生的反响起催化作用,热力学上不行能发生的反响,催化剂对它不起作用。
⑵催化剂只转变反响途径〔又称反响机理〕,不能转变反响的始态和终态,它同时加快了正逆反响速率,缩短了到达平衡所用的时间,并不能转变平衡状态。
⑶催化剂有选择性,不同的反响常承受不同的催化剂,即每个反响有它特有的催化剂。同种反响假设能生成多种不同的产物时,选用不同的催化剂会有利于不同种产物的生成。
⑷每种催化剂只有在特定条件下才能表达出它的活性,否则将失去活性或发生催化剂中毒。
第四章:化学平衡熵和Gibbs函数
第一节:标准平衡常数
1、平衡的组成与达成平衡的途径无关,在条件肯定时,平衡的组成不随时间而变化。平衡
.资料
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状态是可逆反响(所)能到达(
的)最大限(度)。平衡(组)成取决(
于)开头时()的系统组成。
.资料
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2、对可逆反响aAg
bBaq
cCs
=xXg
yYaq
zZl
来说,其标准平衡常数
.资料
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.

{
{
p(A)
px
()
p
q
}{
x
c(Y)
c
}
pq
}{
q
ac(B)
cq
}
y
b
Kq=

3、两个或多个化学计量式相加〔或相减〕后得到的化学计量式的标准平衡常数等于原各个化学计量式的化学平衡常数的积〔或商〕,这称为多重平衡原理。
.资料
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.

其次节:标准平衡常数的应用
1、反响进度也常用平衡转化率来表示。反响物A的平衡转化率a
(A)表达式为
.资料
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.

a()
n(A)-n (A)
0 eq
.资料
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.

A= n(A)
0
2、J表示反响商。假设J<Kq则反响正向进展;假设J=Kq,则反响处于平衡状态;假设J>Kq,则反响逆向进展。
第三节:化学平衡的移动
1、浓度对化学平衡的影响:浓度虽然可以使化学平衡发生移动,但并不能转变化学平衡常数的数值,由于在肯定温度下,Kq值肯定。当反响物浓度增加或产物浓度削减时,平衡正向移动;当反响物浓度削减或产物浓度增加时,平衡逆向移动。
2、压力对化学平衡的影响:综合考虑各反响物和产物分压是否转变及反响前后气体分子数是否转变。
3、温度对化学平衡都影响:温度变化引起标准平衡常数的转变,从而使化学平衡移动。温度对标准平衡常数的影响用van’tHoff方程描述。
÷
Kq DHqæ1 1ö
.资料
.
.

第四节:自发变化和熵
1、自发变化的根本特征:
㏑2 =
Kq
1
rRmçT -T
è
ø
1 2
.资料
.
.

⑴在没有外界作用或干扰的状况下,系统自身发生的变化称为自发变化。
⑵有的自发变化开头时需要引发,一旦开头,自发变化将始终进展到达平衡,或者说自发变化的最大限度是系统的平衡状态。
⑶自发变化不受时间约束,与反响速率无关。
⑷自发变化必定有肯定的方向性,其逆过程是非自发变化。两者都不能违反能量守恒定律。
⑸非自发变化和自发变化都是可能进展的。但是只有自发变化能自动发生,而非自发变化必需借助肯定方式的外部作用才能发生。没有外部作用非自发变化将不能连续进展。
2、在反响过程中,系统有趋向于最低能量状态的倾向,常称其为能量最低原理。相变化也具有这种倾向。
3、系统有趋向于最大混乱度的倾向,系统混乱(度的增加有利于反)应的自发进展。
.资料
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4、纯物质完整有序晶体在0K时熵值为零;Sq
m
H+,aq, =0.
.资料
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5、⑴熵与物质聚拢状态有关。同一种物质气态熵值最大,液态次之,固态熵值最小。
⑵有相像分子构造且相对分子质量又相近的物质,其Sq值相近。分子构造相近而相对
m
分子质量不同的物质,其标准摩尔熵值随分子质量增大而增大。
⑶物质的相对分子质量相近时,分子构型越简单,其标准摩尔熵值越大。
6、反响的标准摩尔熵变等于各生成物的标准摩尔熵值之和减去各反响物的标准摩尔熵值之和
7、在任何自发过程中,系统和环境的熵变化总和是增加的。即:
.资料
.
.

DS
zong
=DS

xitong
DS
0
huanjing
.资料
.
.

DS
zong
DS
zong
DS
zong
0 自发变化
<0 非自发变化
=0 平衡状态
.资料
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.

.资料
.
.

8、DS
=-DH
.资料
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.

huanjing T
第五节:Gibbs函数
1、Gibbs函数被定义为:G=H-TS,G被称为Gibbs自由能。
2、在不做体积功和定温定压条件下,在任何自发变化中系统的Gibbs函数是削减的,由
DG=DH-TDS得
⑴当DH<0,DS>0时反响能正向进展。
⑵当DH>0,DS<0时反响在高温下能正向进展。
⑶当DH<0,DS<0时反响在低温下能正常进展。
⑷当DH>0,DS<0时反响不能正向进展。
3、当DH=TDS,DG=0时的T在吸热熵增反响中是反响能正向进展的最低温度;在放热熵减反响中是反响能正向进展的最高温度。因此这个温度就是反响是否能够正向进展的转变温度。
.资料
.
.

4、物质B的标准摩尔生成Gibbs函数D
Gq〔B,相态,T〕是指在温度T下由参考状态单
f m
.资料
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.

质生成物质B〔且n
=1时〕的标准摩尔Gibbs函数变。
B
.资料
.
.

5、D
Gq<-40KJ×mol-1时反响多半能正向进展;D
f m
Gq>40KJ×mol-1时反响大多逆向
f m
.资料
.
.

进展;-40KJ×mol-1<D
Gq<40KJ×mol-1时要用DG
来推断反响方向。
.资料
.
.

(
)
f m
q()
DHq
(T)
r m
DSqT ()
.资料
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6、Van’tHoff方程:㏑K
T =- r m + r m a
ç
RT R
.资料
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.

Kq(T)
DHq(298K)æ1 1ö
.资料
.
.

㏑q(
1)=- r mR
T -T ÷
.资料
.
.

K T
è
ø
2 1 2
第五章:酸碱平衡
第一节:酸碱质子理论
1、酸碱质子理论:但凡能释放出质子的任何含氢原子的分子或离子都是酸;任何能与质子结合的分子或离子都是碱。简言之酸是质子赐予体,碱是质子承受体。
2、质子理论强调酸和碱之间的相互依靠关系。酸给出质子后生成相应的碱,而碱结合质子后生成相应的酸。酸与碱之间的这种依靠关系称为共轭关系,相应的一对酸和碱称为共轭酸碱对。酸给出质子后生成的碱为这种酸的共轭碱,碱得到质子后所生成的酸称为这种碱的共轭酸。
3、酸碱解离反响是质子转移的反响。在水溶液中酸碱的电离时质子转移反响。盐类水解反响实际上也是离子酸碱的质子转移反响。
4、既能给出质子又能承受质子的物质称为两性物质。
5、酸碱的强度首先取决于其本身的性质,其次与溶剂的性质等有关。酸和碱的强度是指酸给出质子和碱承受质子力量的强弱。给出质子力量强的酸是强酸,承受质子力量强的碱是强碱;反之,就是弱酸和弱碱。
6、溶剂的碱性越强溶质表现出来的酸性就越强,溶剂的酸性越强溶质表现出来的碱性就越强。
.资料
.
.

() ( )
( )
其次节:水的电离平衡和溶液的PH
{( )}{( )}
.资料
.
.

1、对反响HOl
2
ÛH+aq
OH-
aq,Kq
w
=cH+
cOH-
,Kq被称为水的离子
w
.资料
.
.

积常数。25℃时,Kq
w
=´10-14。
.资料
.
.

( )
第三节:弱酸、弱碱解离平衡
1、酸的水溶液中存在质子转移反响:
.资料
.
.

HAaq+H
O(l)ÛH
2
O+(aq)+A-(aq),其标准
3
.资料
.
.


. .资料 .
{( ) }{() }
q q(
) cHO+ cq cA- cq

平衡常数K =K HA=
a
3 {( ) }
简写为

{( )}{()}
cHA cq

Kq(HA)=
cHO+
3
cA-
,Kq(HA)称为弱酸HA的解离常数,弱酸解离常数的数

a {c(HA)} a
值说明白酸的相对强弱。解离常数越大酸性越强,给出质子力量越强。Kq值受温度影
响但变化不大。
a
2、在一元弱碱{的(水溶)液}{中(存在反)}应:B(aq)+H2O(l)ÛBH+(aq)+OH-(aq),

Kq(B)=
cBH+
cOH-
,Kq(B)称为一元弱碱B的解离常数。

b {c(B)} b
c(HA)

3、解离度a的定义为解离的分子数与总分子数的比值,即a=
Kq(HA)
a{c}
0
c
大Kq越大,PH越小。解离度与解离常数关系为a=
a
第四节:缓冲溶液
(HA)´100%,解离度越
。对碱同样适用。

1、同离子效应:在弱酸或弱碱的溶液中,参加与这种酸或碱含一样离子的易溶强电解质,使酸或碱的解离度降低。
2、缓冲溶液:具有能够保持PH相对稳定性能的溶液〔也就是不因参加少量强酸或强碱而
显著转变PH的溶液。缓(冲溶)液通常由弱酸和他的共轭碱组成。(缓冲)溶液PH计算公式:

PH=pKq(HA)+㏒
a
cA-c(HA)
,pH=-pKq(A-)+㏒
b
cA-c(HA)

第五节:酸碱指示剂 ( )
1、当溶液中pH£pKq(HIn)-1即c(HIn)³10时,溶液呈现出HIn的颜色;当
a cIn-

( )
In
pH³pKq(HIn)+1即c(HIn)£1时,溶液呈现
a cIn- 10
的颜色;当

(
)
pH=pKq(HIn)即c(HIn)=1时,溶液呈现两者的混合颜色。
a cIn-
2、指示剂的变色范围是pKq(HIn)±1,但是由于人的视觉对不同颜色的敏感度的差异实
a
际变色范围经常小于两个pH单位。
第六节:酸碱电子理论
1、酸是任意可以承受电子对的分子或离子;酸是电子对的承受体,必需具有可以承受电子对的空轨道。碱则是可以给出电子对的分子或离子;碱是电子的赐予体,必需具有未共享的孤对电子。酸碱之间以共价键相结合,并不发生电子对转移。
第七节:配位化合物
2、在协作物中Lewis酸被称为形成体(或中心离子),Lewis碱被称为配体。协作物的定义是形成体与肯定数目的配体以配位键按肯定的空间构型结合形成离子或分子。这些离子或分子被称为配位个体。形成体通常是金属离子或原子,也有少数是非金属元素
〔B,P,H〕。通常作为配体的是非金属的阴离子或分子。
4、在配体中,与形成体成键的原子叫做配位原子;配位原子具有孤对电子。常见的配位原子有F,Cl,Br,I,S,N,C等。配体中只有一个配位原子的称为单齿配体,有两个或两个以上配位原子的称为多齿配体。在配位个体中,与形成体成键的配位原子个数叫作配位数。常见多齿配体有:

.资料
.
.

5、协作物的化学式:协作物的化学式中首先应先列出配位个体中形成体的元素符号,在列出阴离子和中性分子配体,,将整个配离子或分子的化学式括在方括号中。
6、协作物的命名:命名时,不同配体之间用·隔开。在最终一[个配(体名)称]后缀以“合”字。
⑴含配阴离子的协作物的命名遵照无机盐命名原则。例如CuNH SO为硫酸四氨
合铜[Pt
(NH
3
)]Cl
6 4

为氯化六氨合铂。
34 4
[ ( )]
.资料
.
.

⑵含配阴离子的协作物,内外层间缀以“酸”字。例如K
4
⑶配体的次序:
FeCN
6
为六氰合铁酸钾
.资料
.
.

①含有[多种无机配]体时,通常先列出阴离子名称,后列出中性粒子名称。例如
.资料
.
.

KPtClNH
3 3
为三氯·氨合铂酸钾
.资料
.
.

②配体同是中[性(分子或)同是阴]离子时,按配位原子元素符号的英文字母挨次排
.资料
.
.

列,例如CoNH
3
HOCl
5 2 3
氯化五氨·水合钴。
.资料
.
.

③假设配位原子一样,将含原子数较少的配体排在前面,较多原子数的配体排在后
面;假设配位原子一样且配体中含有的与子数目也一样,则[按构造中与(配位原)子]
相连的非配位原子元素符号的英文字母挨次排列。例如PtNH NO NH
2 2 32
为氨基·硝基·二氨合铂
.资料
.
.

④配体中既[
有无机(
配体又)]有有机配体,则无机配体排在前面有机配体排在后面。
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例如K
PtCl CH
3 2 4
为三氯·乙烯合铂酸钾。
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7、简洁协作物:协作物分子或离子只有一个中心离子,每个配体只有一个配位原子与中心
离子成键。
螯合物:在螯合物分子或离子中,其配体为多齿配体,配体与中心离子成键,形成环状构造。
多核协作物:多核协作物分子或离子含有两个或两个以上的中心离子,中心离子间常以配体相连。
羰合物:某些d区元素以CO为配体形成的协作物称为羰合物。
烯烃协作物:某些d区元素以不饱和烃为配体形成的协作物称为烯烃协作物。
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第八节:配位反响与配位平衡
{( )}{( )}
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[ ( )
]+( ) ( )
( ) q
cAg+
cNH 2
q
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1、AgNH
aq ÛAg+aq
2NH
aq;K =
{((
)3)},K
是协作物
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32 3
d cAg
NH + d
32
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的解离常数,又称为协作物的解离常数或不稳定常数。{K(q越大,协作)}物越不稳定。
[ ] d ( )
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( ) ( ) ( )+( ) q
{(c
Ag)}NH + q
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2、Ag+aq+2NH aqÛAgNH
aq;K =
{(32)},K
是协作物
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3 32
f cAg+
cNH 2 f
3
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生成常数,又称为稳定常数或累积稳定常数。
3、一般来说协作物的逐级稳定常数随着配位数的增加而削减。
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