大學(xué)化學(xué)教案

　　篇一：大學(xué)有機化學(xué)教案

　　第一章 緒 論

　　教學(xué)基本要求：

　　要求學(xué)生了解有機化學(xué)的研究對象及有機化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展歷史，認識有機化學(xué)與生產(chǎn)和生活的密切關(guān)系。同時(shí)，通過(guò)對共價(jià)鍵理論及其本質(zhì)的學(xué)習，達到掌握有機化合物分子結構基本理論的目的。掌握碳原子正四面體概念，掌握共價(jià)鍵屬性，了解有機化合物的分類(lèi)和研究有機化合物的步驟。

　　教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

　　本章的重點(diǎn)是掌握有機化合物的結構、組成和性質(zhì)的特點(diǎn)。

　　難點(diǎn)是利用價(jià)鍵理論、分子軌道理論對共價(jià)鍵的理論解釋。

　　第一節 有機化學(xué)的研究對象

　　一、 有機化合物和有機化學(xué)

　　1、有機化合物是指碳氫化合物以及從碳氫化合物衍生而得的化合物。

　　2、有機化學(xué)是研究有機合物及其衍生物的結構特征.合成方法和理化性質(zhì)等的化學(xué)。

　　一、 有機化合物的特點(diǎn)

　　1、分子組成復雜

　　組成元素不多，但數目龐大，結構相當復雜。

　　2、同分異構現象

　　例如：乙醇和甲醚分子式為：C2H6O 但化學(xué)結構不同。 乙醇 CH3CH2OH 甲醚 CH3OCH3

　　3、容易燃燒

　　絕大多數有機物都是可燃的。燃燒后生成二氧化碳和水。

　　4、難溶于水（特殊例外）

　　很多有機物難溶于水而易溶于有機溶劑，原理依據,相似相溶原理,與水形成氫 鍵的能力差。

　　5、熔、沸點(diǎn)低

　　許多有機物在室溫時(shí)呈氣態(tài)和液態(tài)，常溫下呈固態(tài)的有機物其熔點(diǎn)一般也很低。 例如：尿素 132.7°C 葡萄糖 146°C。

　　6、反應速率較慢

　　經(jīng)常需要幾小時(shí)、幾天才能完成，為了加速反應，往往需加熱、光照或使用催 化劑等。3

　　7、反應復雜，副反應多

　　往往同一反應物在同一條件下會(huì )得到許多不同的產(chǎn)物。所以就降低了主要產(chǎn)物產(chǎn)率。

　　特殊例外： 乙醇易溶于水、四氯化碳可滅火等。

　　三、有機化學(xué)的重要性

　　有機化學(xué)是有機化學(xué)工業(yè)的理論基礎；研究天然有機化合物、發(fā)展染料、合成藥物、香料、生產(chǎn)乙炔、石油化工產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)利用；生物學(xué)、醫學(xué)等等都需要有堅實(shí)的有機化學(xué)知識。

　　第二節 共價(jià)鍵的一些基本概念

　　一、共價(jià)鍵理論

　　1、價(jià)鍵理論

　　1

　�。�1）原子軌道重疊或電子配對

　　基本理論在無(wú)機化學(xué)中已經(jīng)介紹了， 由一對電子形成的共價(jià)鍵叫做單鍵，用一條短直線(xiàn)表示，如果倆個(gè)原子各有二個(gè)或三個(gè)未成鍵的電子，構成的共價(jià)鍵則為雙鍵或叁鍵。

　　例如：

　　4

　　H CC

　�。�2）共價(jià)鍵的飽和性

　　當原子的未成鍵的一個(gè)電子與某原子的一個(gè)電子配對以后，就不能再與第三個(gè)電子配對了，這就是共價(jià)鍵的飽和性。

　�。�3）共價(jià)鍵的方向性

　　遵守最大重疊原理，分子的能量最低，形成最穩定的'分子。

　　2、分子軌道理論

　　它是從分子的整體出發(fā)去研究分子中每一個(gè)電子的運動(dòng)狀態(tài)，認為形成化學(xué)鍵的電子是在整個(gè)分子中運動(dòng)的。

　　分子軌道理論認為化學(xué)鍵是原子軌道重疊產(chǎn)生的，原子軌道重疊時(shí)就可以形成同樣數目的分子軌道。

　　原子軌道組成分子軌道時(shí)，必須符合三個(gè)條件：

　�。�1）對稱(chēng)匹配原則

　�。�2）原子軌道重疊最大原則

　�。�3）能量相近原則

　　分子軌道的對稱(chēng)性不同可將其分為σ軌道和π軌道。

　　二、共價(jià)鍵的鍵參數

　　1、 鍵長(cháng)：形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核間距離。鍵長(cháng)的單位為㎜。

　　例：

　　CH3CH

　　3CH2CH3

　　H

　　0.1530 0.15100.1456

　　同一類(lèi)型的共價(jià)鍵的鍵長(cháng)在不同的化合物中可能稍有區別。

　　2、 鍵角：兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角。

　　例：109o 28'

　　H

　　3、鍵能： 當A和B兩個(gè)原子（氣態(tài)）結合生成A—B分子（氣態(tài)）時(shí)所放出的能量稱(chēng)為鍵能。用△H表示。

　　A（氣）+B（氣）—→A—B（氣）

　　離解能：要使1molA—B雙原子分子（氣態(tài)）共價(jià)鍵解離為原子（氣態(tài)）時(shí)所需要的能量也就是鍵能，或叫鍵的離解能。用D表示。

　　2

　　共價(jià)鍵斷裂時(shí)，必須吸熱，△H為正值；形成共價(jià)鍵時(shí)放熱，△H為負值。 注意：雙原子分子，鍵能和離解能數值相等；多原子分子，鍵能為離解能的平均值。

　　鍵能越大，鍵越牢固。

　　5

　　4、鍵矩：正、負電荷中心的電荷（e）與正負電荷中心之間的距離（d）的乘積稱(chēng)為鍵矩。

　　μ= e d

　　鍵矩是用來(lái)衡量鍵極性的物理量，為一矢量，有方向性的，通常規定其方向由正到負，用箭頭表示。例如：

　　CH3

　　兩個(gè)相同的原子組成的鍵鍵矩為零；兩個(gè)不相同的原子組成的鍵均有鍵矩。

　　5、偶極矩：多原子分子各鍵的鍵矩向量和就是該分子的偶極矩。例如：

　　甲烷和四氯化碳是對稱(chēng)分子，各鍵矩向量和為零，故為非極性分子。氯甲烷分子中C—Cl鍵矩未被抵消，μ=1.94D，為極性分子。 所以，鍵的極性和分子的極性是不相同的。

　　三、共價(jià)鍵的斷裂

　　1、均裂： 成鍵的一對電子平均分給兩個(gè)原子或原子團。 A:B→A2+B2

　　A2 稱(chēng)為自由基，或稱(chēng)為游離基。例如：

　　HCH3CH3CH2 分別叫甲基自由基和乙基自由基，通用R2表示。

　　經(jīng)過(guò)均裂生成自由基的反應稱(chēng)為自由基反應；一般在光、熱作用下進(jìn)行。

　　2、異裂： 異裂生成正離子和負離子，有兩種異裂： CXCH3C+XCXCX碳正離子 碳負離子 例如：CH3 等；用通式：RR表示。

　　經(jīng)過(guò)異裂生成離子的反應稱(chēng)為離子型反應；一般在酸、堿作用下進(jìn)行。 了解： 親電反應親電試劑 親電體例如：金屬離子、氫質(zhì)子等。親核反應親核試劑 親核體例如：氫氧根負離子等。

　　第三節誘導效應

　　1、定義：

　　在有機化合物中，由于電負性不同的取代基團的影響，使整個(gè)分子中成鍵電子云按取代基團的電負性所決定的方向而偏移的效應稱(chēng)為誘導效應。

　　2、特征：

　　3

　　誘導效應的特征是沿著(zhù)碳鏈傳遞，并隨碳鏈的增長(cháng)迅速減弱或消失。 通過(guò)靜電誘導而影響到分子的其他部分，沒(méi)有外界電場(chǎng)的影響也存在。

　　3、表示形式：一般用I來(lái)表示誘導效應�！狪相當于吸電子效應，+I相當于供電子效應，飽和的C—H鍵的誘導效應規定為零。

　　6

　　CHCX +II=0 -I

　　4、具有--I效應原子和原子團的相對強度：

　　同族元素：

　　—F﹥—Cl﹥—Br﹥—I 從上到下依次減小

　　同周期元素：

　　—F﹥—OR﹥—NHR從左到右依次增強

　　不同雜化態(tài)：

　　CRCRCR2CR2R3

　　5、具有+I效應的原子團主要是烷基，相對強度是：

　　(CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3 第四節研究有機化合物的一般步驟

　　1、分離提純

　　重結晶法、升華法、蒸餾法、色層分析法以及離子交換法等。

　　2、純度的檢定

　　測定有機化合物的物理常數就可以檢定其純度。如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、相對密度和折射率等。

　　3、元素分析、實(shí)驗式和分子式的確定

　　元素定性分析、元素定量分析、求各元素的質(zhì)量比、計算實(shí)驗式；測定相對分子質(zhì)量，確定分子式。

　　例如: 3.26g樣品燃燒后,得到4.74gCO2和1.92gH2O,實(shí)驗測得其相對分子量為

　　60。 樣品 CO2 H2O

　　3.26g4.74g 1.92g

　　C相對原子質(zhì)量 12

　　碳質(zhì)量=CO2質(zhì)量3————————=4.743—－=1.29g

　　CO2相對分子質(zhì)量 44

　　碳質(zhì)量 1.29

　　————3100﹪=————3100﹪=39.6﹪(C)

　　樣品質(zhì)量 3.26

　　H相對原子質(zhì)量322

　　氫質(zhì)量=H2O 質(zhì)量3—————————=1.923——=0.213g

　　H2O相對分子質(zhì)量18

　　氫質(zhì)量 0.213

　　————3100﹪=————3100﹪=6.53﹪(H)

　　樣品質(zhì)量 3.26

　　4

　　(O)﹪=100﹪-(39.6﹪+6.53﹪)=53.87﹪

　　計算原子數目比: 39.6

　　C：———=3.303.30/3.30=1

　　12

　　7

　　6.53 H：———=6.536.53/3.30=1.98

　　1

　　53.87

　　O：———=3.373.37/3.30=1.02

　　16

　　1∶1.98∶1.02≈1∶2∶1

　　樣品的實(shí)驗式為CH2O。測其分子量為60，故分子式為C2H4O2。

　　4、結構式的確定

　　應用現代物理方法如X衍射、紅外光譜法、核磁共振譜和質(zhì)譜等能快速、準確地得到分子的結構式。

　　分子的結構包括分子的構造、構型和構象。

　　5、構造式的寫(xiě)法

　　HHHHCHHHCCH

　　也可以用簡(jiǎn)略式書(shū)寫(xiě)：

　　(CH3)3C(CH2)4CH(CH3)2 CH4 CH2=CH2

　　第五節 有機化合物的分類(lèi)和官能團

　　一、按碳架分類(lèi)

　　1、開(kāi)鏈化合物 分子中碳原子相互結合成碳鏈 的化合物

　　CH3CH2CH3CH3CH2CH2OHCH3CH2COOH

　　2、碳環(huán)化合物 分子中碳原子相互結合成 碳環(huán)的化合物

　�。�1）脂環(huán)化合物 分子中碳原子相互結合成碳環(huán)

　�。�2）芳香族化合物 分子中碳原子連接成特殊的芳香環(huán)

　　3、雜環(huán)化合物 這類(lèi)化合物具有環(huán)狀結構,但是組成環(huán)的原子除碳外,還有氧.硫.氮等其他元素的原子

　　篇二：大學(xué)分析化學(xué)教案

　　分析化學(xué)教案

　　楊 興 華

　　懷化學(xué)院化學(xué)化工系

　　2008.9

　　第1章 緒論

　　目的要求：

　　了解分析化學(xué)的主要任務(wù)和作用、分類(lèi)方法和發(fā)展以及主要參考資料。 教學(xué)內容：

　　一、 分析化學(xué)的任務(wù)和作用 1．基本概念：

　　分析化學(xué)：研究物質(zhì)化學(xué)組成的分析方法及有關(guān)理論的一門(mén)科學(xué)，是化學(xué)的一個(gè)重要分支。 2．分析化學(xué)的任務(wù)

　　可歸納為三大方面的主要任務(wù)：

　　鑒定物質(zhì)的化學(xué)組成（或成分）——定性分析(qualitative analysis)

　　測定各組分的相對含量——定量分析(quantitative analysis)確定物質(zhì)的化學(xué)結構——結構分析(structural analysis) 3．分析化學(xué)的作用

　　不但對化學(xué)學(xué)科的本身的發(fā)展起著(zhù)重大的作用，而且在各個(gè)領(lǐng)域都起著(zhù)很重要的作用，比如：在國民經(jīng)濟、科學(xué)研究、醫藥衛生與環(huán)境保護等領(lǐng)域都起著(zhù)重要的作用。

　　二、 分析方法的分類(lèi)

　　三、 分析化學(xué)的發(fā)展與趨勢

　　分析化學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了三次巨大變革，成為化學(xué)的一個(gè)重要分支。 第一次變革：20世紀初。溶液平衡四大理論的建立，為分析化學(xué)提供了理論基礎，使分析化學(xué)由一門(mén)技術(shù)發(fā)展成為一門(mén)科學(xué)。

　　第二次變革：20世紀50年代。由于物理學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展，使儀器分析方法得到發(fā)展，使原來(lái)以化學(xué)分析為主的經(jīng)典分，發(fā)展成為以?xún)x器分析為主的現代分析化學(xué)。

　　第三次變革：20世紀70年代，以計算機應用主要標志的信息時(shí)代的到來(lái)，為分析化學(xué)建立高靈敏度、高選擇性、高準確性、自動(dòng)化、智能化的新方法創(chuàng )立了條件。

　　總之，分析化學(xué)的發(fā)展趨勢是以提高分析方法的準確度、靈敏度和分析速度，發(fā)展自動(dòng)分析和遙測分析為目標。

　　思考題：做好下一章的預習

　　第2章 分析試樣的采集與制備

　　目的要求：

　　通過(guò)本章教學(xué)，使學(xué)生了解固體試樣、液體試樣、氣體試樣及生物試樣的采集方法；掌握試樣的制備方法；掌握常用的試樣分解方法：溶解法、熔融法，了解試樣分解的其它方法；了解并理解分析測定前的預處理。 教學(xué)重點(diǎn)：試樣的分解；

　　教學(xué)難點(diǎn)：根據試樣特點(diǎn)確定試樣分解方法

　　教學(xué)內容： 2-1 試樣的采集

　　在分析實(shí)踐中，常需測定大量物料中某些組分的平均含量. ? 取樣的基本要求：代表性

　　對比較均勻的物料，如氣體、液體和固體試劑等，可直接取少量分析試樣，不

　　需再進(jìn)行制備。

　　通常遇到的分析對象，從形態(tài)來(lái)分，不外氣體、液體和固體三類(lèi)，對于不同的

　　形態(tài)和不同的物料，應采取不同的取樣方法。 2.1.1 固體試樣的采集

　　固體物料種類(lèi)繁多，性質(zhì)和均勻程度差別較大。

　　組成不均勻的物料: 礦石,煤炭,廢渣和土壤等；

　　組成相對均勻的物料：谷物、金屬材料、化肥、水泥等。

　　對不均勻試樣，應按照一定方式選取不同點(diǎn)進(jìn)行采樣，以保證所采試樣的代表性。

　　采樣點(diǎn)的選擇方法：隨即采樣法；判斷采樣法；系統采樣法等。

　　取樣份數越多越有代表性，但所耗人力、物力將大大增加。應以滿(mǎn)足要求為原

　　則。

　　平均試樣采取量與試樣的均勻程度、顆粒大小等因素有關(guān)。通常，試樣量可按

　　下面經(jīng)驗公式(切橋特公式)計算： m ≥ Kd 2

　　式中：m為采取平均試樣的最低重量(kg)；d 為試樣的最大顆粒直徑(mm)；

　　K 為經(jīng)驗常數，可由實(shí)驗求得，通常K 值在0.05 - 1之間。

　　例：采集礦石樣品，若試樣的最大直徑為10 mm， k =0.2 kg/mm2, 則應采集多少試樣

　　解： m ≥ kd 2 = 0.2 ? 10 2 = 20 (kg)

　　* 金屬（合金）樣品采取

　　一般，金屬經(jīng)過(guò)高溫熔煉，組成比較均勻，因此，于片狀或絲狀試樣，剪取一

　　部分即可進(jìn)行分析。

　　鋼錠和鑄鐵，由于表面和內部的凝固時(shí)間不同，鐵和雜質(zhì)的凝固溫度也不一樣，

　　因此，表面和內部的組成不很均勻。取樣時(shí)應先將表面清理，然后用鋼鉆在不同部位、不同深度鉆取碎屑混合均勻，作為分析試樣。

　　對于那些極硬的樣品如白口鐵、硅鋼等，無(wú)法鉆取，可用銅錘砸碎之，再放入

　　鋼缽內搗碎，然后再取其一部分作為分析試樣。 2.1.2 液體試樣的采取

　　常見(jiàn)液體試樣包括：水，飲料，體液，工業(yè)溶劑等。一般比較均勻，采樣單元數可以較少。

　　對于體積較小的物料，可在攪拌下直接用瓶子或取樣管取樣；

　　裝在大容器里的物料，在貯槽的不同位置和深度取樣后混合均勻即可作為分析

　　試樣；

　　對于分裝在小容器里的液體物料，應從每個(gè)容器里取樣，然后混勻作為分析試

　　樣。

　　對于水樣，應根據具體情況，采取不同的方法采樣。

　　采取水管中或有泵水井中的水樣時(shí)，取樣前需將水龍頭或泵打開(kāi)，先放水

　　10-15

　　分鐘，然后再用干凈瓶子收集水樣。

　　采取池、江、河、湖中的水樣時(shí)，首先根據分析目的及水系具體情況選擇好采

　　樣地點(diǎn)。用采樣器在不同深度各取一份水樣，混合均勻后作為分析試樣。 2.1.3 氣體試樣的采取

　　常見(jiàn)氣體試樣有：汽車(chē)尾氣、工業(yè)廢氣、大氣、壓縮氣體以及氣溶物等。亦需按具體情況，采用相應的方法。

　　最簡(jiǎn)單的氣體試樣采集方法為用泵將氣體充入取樣容器中，一定時(shí)間后將其封好即可。但由于氣體儲存困難，大多數氣體試樣采用裝有固體吸附劑或過(guò)濾器的裝置收集。

　　固體吸附劑用于揮發(fā)性氣體和半揮發(fā)性氣體采樣； ?過(guò)濾法用于收集氣溶膠中的非揮發(fā)性組分。 ?大氣樣品的采取，通常選擇距地面

　　50-180厘米的高度采樣、使與人的呼吸空氣

　　相同。

　　大氣污染物的測定是使空氣通過(guò)適當吸收劑，由吸收劑吸收濃縮之后再進(jìn)行分

　　析。

　　對儲存在大容器內的氣體，因不同部位的密度和均勻性不同，應在上、中、下

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