高等无机化学
高等无机化学

名词解释1 钻穿效应:定电子避开其余电子的屏蔽,其电子云钻到近核区,受到较大的核电荷作用,使其能级降低的效应。
2 屏蔽效应:其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷,从而引起有效核电荷的降低,削弱了核电荷对该电子的吸引。
3 价态电离能:原子以杂化轨道参与成键时,移去电子所需能量4 价态电子亲和能:原子以杂化轨道参与成键时,接受电子时所放出的能量5 原子的电负性:一个分子中的原子对电子吸引力的能力6 电子亲和能:基态的气态原子获得一电子成为-1价气态离子时所放出的能量7 电离能:基态的气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量8 物质波:又称德布罗意波,是指空间中某点某时刻可能出现的几率,其中概率的大小受波动规律的支配9 几率密度:电子在核外空间某处单位体积内出现的几率10 等几率密度面:将核外空间电子出现的几率密度相当的点用曲面连接起来11 径向分布函数的物理意义:在半径为r处单位厚度球表层内找到电子的几率,反映了电子云的分布随半径r变化的情况12 有机金属化合物:至少还有一个金属-碳键的化合物13 ψ2的物理意义:原子核外空间某点电子出现的几率密度14 测不准原则:不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量15 原子簇:原子间相互成键形成笼状或者多面体结构的一类化合物16 金属原子簇:金属原子通过金属-金属键至少与两个同类原子直接键合形成多面体原子骨架的化合物17 溶剂的拉平效应:当一种酸溶于某种溶剂时,酸中的质子完全转到溶剂分子中,这种将酸(或碱)的强度拉平的作用称为溶剂的拉平效应18 硬碱:一些电负性大、半径较小、不易被氧化、不易变形的原子,以这类原子为配位原子的碱19 Lewis酸:凡能接受电子对的物质20 Lewis碱:凡能给出电子对的物质二、简答下列问题.1. 基态光谱项的确定原则.①同一组态(即n,l相同)的原子,S只最大者能级最低;②S值相同时,L值最大者,能级最低;③L和S值均相同时,半满前,J值越小,能级越低;半满后,J值越大,能级越低。
第一章-高等无机化学-课件

其成键能力和结构规律。
原子簇化合物的定义
H B H B H H
H B
H B H B H H
如:B6H10
B H
6个B原子共6×3=18e,与6个端H用去6个,与4个桥H用去4个, 余下18-6-4 = 8e,存在6C-8e键。 原子簇化合物本质特征就是存在离域的多中心键。
学一年级开设无机化学, 缺乏必要的循环, 也无再提高
的机会。教师只能“存在、制备、性质、用途”千篇一律, 学生学起来枯燥乏味,认为“无机化学”就是“无理化 学”,多不感到兴趣,因而有志于无机化学的人是寥寥无 几。
第一节 无机化学的沿革与复兴
二次世界大战及以后 ~ : 无机化学复兴时期
美国曼哈顿工程(原子能计划 ) 极大地催化了无机化学
2.2 配位化学
○热力学
已能准确测定或计算配合物形成和转化的热力学数据。
○动力学 ★配合物形成和转化的动力学知识也获得了迅速的发展。
★利用经特别设计的配位体去合成某种模型化合物(配合
物), 用于研究配位反应的机理, 确定反应的类型。
第二节 无机化学发展现状及趋势
2.2 配位化学 配合物的类型迅速增加。从最初简单配合物和螫合物发 展到多核配合物、聚合配合物、大环配合物;从单一配体配 合物发展到混合配体配合物,从研究配合物分子到研究由多 个配合物分子构筑成的配合物聚集体。 在维尔纳时代, 几个已知的羰基化合物被看作化学珍奇。 现在 , 金属羰基化合物及类羰基配位体 ( 如 N2 、 NO+ 、 PR3 、
硕士研究生学位课
高等无机化学
高等无机化学试题及答案

高等无机化学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 下列元素中,属于过渡元素的是:A. 碳B. 氧C. 铁D. 氦答案:C2. 金属键的强度主要取决于:A. 原子半径B. 电荷数C. 电子云的重叠程度D. 电子云的密度答案:C3. 根据鲍林规则,配位数为6的八面体配合物中,键角为:A. 90°B. 120°C. 180°D. 109.5°答案:B4. 下列化合物中,属于共价化合物的是:A. NaClB. HClC. MgOD. FeS答案:B5. 根据路易斯酸碱理论,下列物质中属于酸的是:A. H2OB. NH3C. NaOHD. HCl答案:D6. 金属晶体中,原子排列方式为:A. 立方体心B. 六方密排C. 面心立方D. 体心立方答案:C7. 晶体场理论中,八面体配合物的分裂能Δo与配体的场强有关,下列配体中场强最大的是:A. I-B. OH-C. H2OD. Cl-答案:A8. 氧族元素中,最活泼的元素是:A. OB. SC. SeD. Te答案:A9. 根据周期表,下列元素中属于第ⅢA族的是:A. AlB. ScC. GaD. In答案:C10. 下列化合物中,属于离子化合物的是:A. CO2B. NaClC. C2H6D. SO2答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 元素周期表中,第VIII族元素包括______、______、______。
答案:铁、钴、镍2. 根据鲍林规则,四面体配合物的键角为______。
答案:109.5°3. 金属离子的配位数通常为______、______、______。
答案:4、6、84. 金属键形成的条件是______和______。
答案:自由电子、正电荷中心5. 氧族元素中,最不活泼的元素是______。
答案:碲(Te)6. 晶体场理论中,八面体配合物的分裂能Δo与配体的场强成正比,场强越大,Δo______。
第五章-高等无机化学-课件

第一节 原子簇化合物的发展及定义
1.2 原子簇化合物的定义
H B
如:B6H10
H B
H B H B H H
H B H H
B H
6个B原子共6×3=18e,与6个端H用去6个,与4个桥H用去4个, 余下18-6-4 = 8e,存在6C-8e键。
原子簇化合物本质特征就是存在离域的多中心键。
第一节 原子簇化合物的发展及定义
第二节 硼烷及杂硼烷化合物
2.4 硼烷的衍生物 1、硼烷阴离子
(1)BH4-
是最简单的硼烷阴离子,为Td群,制备方法有多种
2LiBH4 THF NaBH4 + 3NaOCH3
2LiH + B2H6 乙醚 4NaH + B(OCH3)3
(2)BnHn2- 是另一类重要的硼烷阴离子,(n=6~12),典型的有 B10H102-、B12H122-、B7H72- 、B8H82- 、B9H92B10H14 + 3R3N 5B2H6 + 2NaBH4 二甲苯煮沸 2R3NH+ + B10H1022Na+ + B12H122- + 13H2 二甘醇二甲醚
第二节 硼烷及杂硼烷化合物
2.4 硼烷的衍生物
H+ RH H2O2 CO ROH R3C-OH
[(R3C)BO]x H2O2
CO RCH2BO H2O2 R3-C-OH (醛) CO R2CHBO H2O2 R2-C=O (酮) 3H2O 3R-H + B(OH)3 (烃) 3H2O2 R-OH + B(OH)3 (醇) CO [R3-CBO]x H2O2 R3-C-OH (增长碳链) + RC≡CR 加成 → HAc酸解 RCH=CHR(顺式烯烃)
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1 高等无机化学是一门重要学科
高等无机化学是一门研究无机物质的结构、性质以及生成机理的重要学科。
它研究分子结构、晶体结构、形成原理、反应动力学、分子模型、反应相位等,还开展研究元素本质和复杂分子的构筑、化学性质及反应机理的研究,研究多室温度下的无机化学反应的物质动力学,研究各种有机无机复合物的构筑机理和反应机理,以及开发新型功能材料的结构表征和产能增强等。
2 功能性的材料的研究
无机化学反应相关领域还有功能性材料的研究,这些材料能够嵌入系统中,承担不同的功能,广泛应用于新材料和新能源等领域,逐步达到节能减排、迎合持续可持续发展的目标。
例如,新型能源电池材料,金属基光催化及应用,有机硅材料及智能器件,以及能源转换化学等。
3 无机化学的应用领域
无机化学的应用非常广泛,几乎涵盖了所有的科学技术领域。
它的应用很广,从为制造工业提供原料到农业微量元素补充,从催化反应到能源材料开发等,无机化学都可以发挥重要作用。
在工业上,它是很关键的一门科学,因为它可以为制造基本原料提供帮助,也可用于检测材料的活性、合成新元素,以及制造能源技术等。
它可以为我们的社会发展提供支持。
总之,高等无机化学是一门重要学科,它已经广泛应用于各行各业,为人类的科技进步发挥着巨大作用。
高等无机化学

含氧酸及其盐的性质
如HClO4、HBrO4等,研究其酸性、氧化性 、稳定性及盐类的性质。
氧族元素及其化合物
氧族元素的通性
包括电子构型、电负性、氧化态等。
氧化物的性质和分类
如酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物等,探讨其性质差异和转化关系。
含氧酸及其盐的性质
绿色化学在环境保护中的应用
绿色化学原则
减少或消除有害物质的使用和产生,设计更安全的化学品和 化学过程。
应用领域
绿色合成方法、绿色溶剂、绿色催化剂等,促进化学工业的 可持续发展和环境保护。
THANKS
感谢观看
生物无机药物的设计与合成
针对特定疾病靶点,设计和合成具有生物活性的无机药物,如金属配合物类药物、纳米药 物等。
生物相容性无机材料的开发与应用
开发具有良好生物相容性的无机材料,如生物陶瓷、生物玻璃等,用于医疗器械、组织工 程等领域。
05
无机化学反应机理与动力 学
反应机理研究方法与技术
稳态动力学方法
许多金属及其化合物具有良好的催化性能, 被广泛应用于石油化工、环保、新能源等领 域。
03
非金属元素及其化合物
卤素及其化合物
卤素单质的物理和化学性质
包括颜色、气味、密度、熔沸点、电负性等 。
卤化物的性质和用途
如NaCl、KCl等,讨论其溶解性、离子性、 晶体结构以及在生活生产中的应用。
卤化氢的性质和制备
水体污染物的来源和治理方法
来源
工业废水排放、生活污水排放、农业 化肥和农药使用等。
治理方法
建立污水处理厂、推广生物处理技术 、加强工业废水治理、控制农业面源 污染等。
高等无机化学 书 评价

高等无机化学书评价
高等无机化学是大学化学专业的重要课程之一,涉及到多种元素和化合物的性质、反应以及结构等内容。
在学习这门课程时,选择一本好的教材是至关重要的。
今天我将就高等无机化学教材的评价展开讨论,通过分析教材的内容、结构、示例和实践导向性,来评价一本好的高等无机化学教材应该具备的特点。
首先,一本优秀的高等无机化学教材应该具有清晰明了的内容结构。
教材应该按照元素周期表的排列顺序,系统地介绍各个元素的性质、反应以及化合物的结构和性质。
同时,教材还应该将各个章节之间的内容进行有机衔接,确保学生能够系统地理解和吸收知识。
其次,教材应该提供丰富多样的示例和实例,以帮助学生理解抽象的理论知识。
通过具体的化学实验、实际应用以及工业生产等例子,学生能够更好地将理论知识与实际应用相结合,深入理解高等无机化学的概念和原理。
第三,一本优秀的高等无机化学教材应该具有实践导向性。
教材不仅应该注重理论知识的传授,更要注重培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
通过设计实验、解决问题的案例,学生能够更好地掌握高等无机化学知识,并将其运用到实际生活和工作中。
综上所述,一本优秀的高等无机化学教材应该具备清晰的内容结构,丰富的示例和实例,以及实践导向性。
通过这些特点,学生能够更好地理解和掌握高等无机化学知识,提高学习效率和学习成果。
希望未来的高等无机化学教材能够不断完善和更新,为学生提供更好的学习体验和知识传授。
《高等无机化学》课件

课程介绍
探索无机化学的奇妙世界,介绍本课程的目标、内容和学习方法,为学生建 立起强有力的基础。
有机化学和无机化学的区别
1 结构差异
有机化合物以碳为主要构成元素,而无机化合物则包括其他元素。
2 反应类型
有机化合物的反应通常涉及碳的共有键断裂和形成,无机化合物则涉及金属和非金属之 间的反应。
催化剂
分析催化剂和机化学知识的核心内容和应用。
氢氧化物
研究水和碱金属氢氧化物的性质和应用。
氧化物
探索金属和非金属氧化物的产生和反应。
配合物
1
配位键
介绍中心金属离子和配体之间的配位键。
2
配合物命名
学习命名和表示法。
3
配合物反应
研究配合物的合成和反应机制。
无机反应与材料应用
酸碱中和
讨论酸碱反应和其在化学分 析中的应用。
氧化还原
探索氧化还原反应和其在电 池和腐蚀中的重要性。
3 应用领域
有机化学应用广泛于生命科学、药物研发和有机合成领域,无机化学则应用于催化剂、 材料科学和能源等。
无机化学基础
离子键
揭示离子化合物的结构和性质。
共价键
探讨共用电子对的形成和单双 三键。
金属键
解析金属离子化合物的特殊化 学键。
周期表和元素周期性
了解元素的分类和周期趋势。
氢氧化物和氧化物
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1,3,5-三甲基苯
C6H3(CH3)3
C3点群
三氯乙烷 CH3CCl3
CO2H
H
HO
H CH3 CI
H
C H C C CI
Cnh点群
1个Cn轴,垂直于此轴 的1个σh
阶次:2n,有2n个对称操作,
{E,Cn1,Cn2……Cnn-1,σh,Sn1 , Sn2…Snn-1}
(n-1)个旋转,1个反映面, (n-1)个及旋转与反映结合的映转操作。 当n为偶次轴时,S2nn即为对称中心。
{
金属羰基化合物 金属卤素原子簇 金属异腈原子簇 金属硫原原子簇
5
第四章: 金属金属多重键
§1. 金属-金属四重键 §2. 金属-金属三重键
§3. 金属-金属二重键
6
第五章: 金属有机化合物
§1. 金属有机化合物概述
§2. 金属不饱和烃化合物 §3. 金属环多烯化合物 §4. 等叶片相似模型 §5. 主族金属有机化合物
D2h
双吡啶四氟化硅
D2h
H C H
乙烯分子
H C H
萘
D3h
BF3
PCl5
Tc6Cl6
D4h
2CI Pt CI CI CI
[Ni(CN)4]2-
[PtCl4]2-
[Re2Cl8]2-
D4h
[M2(COOR)4X2]
M=Mo、Tc、Re、Ru,X=H2O、Cl
C4轴位于M-M键轴,4个C2 轴中,2个各横贯一对羧桥平 面,2个与羧桥平面成45°角,经过M-M键中心和4个R 基,还有一个水平对称面存在
先旋转2π/n , 再对垂直于旋转轴的 镜面进行反映
CH4分子的四重非真旋转轴S4
22
旋转-反映操作是一个复合操作,即先经Cn旋转, 然后再经垂直Cn轴的平面的反映,可) S1=σh
(b) S2= i
24
同类对称元素与同类操作
同类操作:对称元素取向不同的相同操作 如:NH3分子中C31,C32,C33(E)中,前两个属 于同一类,2就是C3操作的阶; CH4分子中4个C3操作属于同一类 对于旋转,把等价而并不恒等的旋转操作归属于同一 类,称为同类操作。 同类元素:一个操作能使之相互变换的对称元素 如:NH3分子中3个v反映面属于同一类;
Co(dien)2配合物
双乙二胺NH2-CH2-CH2-NH2-CH2-CH2-NH2可对 Co3+离子3配位螯合,形成Co(dien)2配合物, D2对称性。
一个Cn轴和n个垂直于Cn轴的C2 轴
D2
57
非平衡态的乙 烷,甲乙碳上的 2 组氢原子相互错 开一定角度,该 状态对称性为D3。
非平衡态的乙烷 (白色的为上层的H 原子,黄色的为下层 的H原子,)
镜面反映 σ
(symmetry plane, mirro)
h C2
σd
v C6H6分子的镜面
w水平镜面: h w垂直镜面: v
H2O分子的两个镜面
w等分镜面: d
16
镜面包含主轴:v
17
镜面垂直于主轴:h
C
N N
h
一个分子只可能有一个 h镜面
18
包含主轴同时平分相邻两条C2 轴:d
C2v
N
H Cl Cl Cl
C3v
Cl Cl Cl
Cl
H
H
H
H
C4v
Sn点群
分子中只含有一个映转轴 Sn, 映转轴所对应的操作 是绕轴转2π/n,接着对垂直于轴的平面进行反映。
① S1=Cs群:
S1=σ, C11=σ 即S1为对称面反映操作,故S1群相当于Cs群。 即对称元素仅有一个对称面。亦可记为C1h=C1v= Cs:{E,σ}。
高等无机化学
Advanced Inorganic Chemistry
1
主要内容
第一章:分子的对称性与点群*
第二章:配位化合物*
第三章:原子簇化合物* 第四章:金属-金属多重键* 第五章:金属有机化合物* 第六章:固体的结构和性质* 第七章:生物无机化学与超分子化学*
*
2
3
第一章: 分子的对称性与点群
NH3
BCl3
1 2 3 C3 C3 C3
倘若分子中有一个以上的 旋转轴,则轴次最高的称 为主轴,主轴通常取作z轴
13
2 C3
H (3 )
H (2 )
H (4 )
C
N (1 ) H (2 ) H (4 )
1 3
N (1 ) H (4 ) H (3 )
C
C
H (2 )
1 3
N (1 ) H (3 ) H (2 )
3 3
N (1 )
H (4 )
H (3 )
14
Cl 1
Cl 4
4
Cl
Pt
3 Cl
Cl 2
C
2 4
1 4
3
Cl
Pt
2 Cl
1 C4
Cl 1
C C
C
3 4
1 2
Cl 2
Cl 3
C
1 Cl
Pt
4 Cl
Cl 3
1 4
2
Cl
Pt
1 Cl
Cl 4
2 1 3 1 C4 C2 C6 C2
2 1 C6 C3
进行这些操作时,分子中至少有一个点保持不动 ---“点群对称”操作
11
恒等操作 E
(identity)
一个分子在操作后,其取向与原来的 恒等不变,即分子中的每个原子都回到 了原来的位置 → 恒等操作,记做E。
12
n重旋转轴 旋转2π/n Cn
CO2
(symmetry axis)
所有直线分子和A2型双原子分子 都具有C∞旋转轴。
1 1 C2 C 2 C 2C 2 E
xz
1 xz
27
几种主要分子点群
⑴ Cn点群
Cn 群只有 1 个 Cn 旋转轴。独立对称操作有 n 个, 阶次为n。 若分子只有n重旋转轴,它就属于Cn群,群 元素为{E,Cn1,Cn2…Cnn-1}。这是n阶循环群。
C1点群
无任何对称元素 (除C1外)
Br Cl
O H
.TiCl2(C5H5)2 没有其它对称元素的平面分子
Cl
② Ci群
S2=σ, C2=Ci为绕轴旋转180°再进行水平面反映, 操作结果相当于一个对称心的反演。故S2群亦记为Ci群。
H Cl F H
Fe2(CO)4(C5H5)2
二氟二氯乙烷
F Cl
③ S4点群:
只有S4是独立的点群。 有一个S4映转轴,没有其它独立对称元素
C2 ( xz yz ) C2C2 E (C2 xz ) yz C yzC yz E C2 ( xz yz ) (C2 xz ) yz
封闭性: C2 xz yz 元素相乘符合结合律 :
点群中有一恒等操作E: EC 2 C 2 E C 2
每个元素都有其逆元素:
C2'
H C H C
C2'
C
H H
C2, S4
19
σv
C4 C2
σh
i C2
C2 E
C2
20
反演中心 反演 i
(inversion center)
注意i与C2的区别 具有对称中心的分子, 其原子必定两两成对 出现
21
n重非真旋转轴(improper rotation) Sn (rotation reflection axis)
若:a G, E G, 则有:aE Ea a, E为恒等元素
( d ) 存在逆元素: 若:a G , 则必有:ab ba E 这里b为a的逆元素,记作:a 1 b
26
一个分子所具有的对称操作的完全集合构成一个点群 每个点群有一个特定的符号
C2v 点群
C2v {C2 , yz , xz , E}
§1. 对称操作与对称元素
§2. 分子点群
§3. 特征标表 §4. 对称性与群论在无机化学中的应用
3
第二章:配位化合物
§1. 配合物电子光谱 §2. 取代反应机理
§3. 几种新型配合物及其应用
§4. 功能配合物
4
第三章:原子簇化合物
§1. 非金属原子簇化合物
{
硼的原子簇 碳的原子簇
§2. 金属原子簇化合物
一组甲基基团破坏了 所有对称面及C2轴。 1,3,5,7-四甲基环辛四烯
CH3 H H CH3
S4
H N H3C
+
CH3 H
Dn点群
1个Cn 轴和垂直于此轴的n 个C2轴。阶次为2n。
H2C O H2C
CH2 O CH2
C2主轴穿过联苯轴线,经过2个O为水平面上的 C2轴,还有一个C2轴与这两个C2轴垂直。
10
§1.对称操作与对称元素
Symmetry Operations and Symmetry Elements 对称元素 n重旋转轴 镜面 反演中心 n重非真旋转轴 或旋转反映 对称操作 对称符号(notations) 恒等操作 E 旋转2π/n Cn 反映 σ 反演 i 先旋转2π/n 再对垂直于旋转轴 Sn 的镜面进行反映
H2O分子中两个对称面不属于同一类;
25
§2. 分子点群
1.群的定义 元素和它们的组合构成了的完全集合----群 对称元素可以交汇于空间的一点----点群 集合:G{a,b,c….}
(a ) 封闭性:若:a G, b G, 则有:ab c, c G (b) 结合律成立:若:a, b, c G, 则有:a(bc) (ab)c (c) 存在一个恒等元素: