大學(xué)化學(xué)教案
篇一：大學(xué)有機(jī)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(jī)化學(xué)的研究對(duì)象及有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展歷史，認(rèn)識(shí)有機(jī)化學(xué)與生產(chǎn)和生活的密切關(guān)系。同時(shí)，通過對(duì)共價(jià)鍵理論及其本質(zhì)的學(xué)習(xí)，達(dá)到掌握有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)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(jī)化合物的分類和研究有機(jī)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(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、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(duì)共價(jià)鍵的理論解釋。
第一節(jié) 有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象
一、 有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)
1、有機(jī)化合物是指碳?xì)浠衔镆约皬奶細(xì)浠衔镅苌玫幕衔铩?/p>
2、有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)合物及其衍生物的結(jié)構(gòu)特征.合成方法和理化性質(zhì)等的化學(xué)。
一、 有機(jī)化合物的特點(diǎn)
1、分子組成復(fù)雜
組成元素不多，但數(shù)目龐大，結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。
2、同分異構(gòu)現(xiàn)象
例如：乙醇和甲醚分子式為：C2H6O 但化學(xué)結(jié)構(gòu)不同。 乙醇 CH3CH2OH 甲醚 CH3OCH3
3、容易燃燒
絕大多數(shù)有機(jī)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(jī)物難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑，原理依據(jù),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(jī)物在室溫時(shí)呈氣態(tài)和液態(tài)，常溫下呈固態(tài)的有機(jī)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(yīng)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(yīng)，往往需加熱、光照或使用催 化劑等。3
7、反應(yīng)復(fù)雜，副反應(yīng)多
往往同一反應(yīng)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(jī)化學(xué)的重要性
有機(jī)化學(xué)是有機(jī)化學(xué)工業(yè)的理論基礎(chǔ)；研究天然有機(jī)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)品的開發(fā)利用；生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等等都需要有堅(jiān)實(shí)的有機(jī)化學(xué)知識(shí)。
第二節(jié) 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(duì)
基本理論在無機(jī)化學(xué)中已經(jīng)介紹了， 由一對(duì)電子形成的共價(jià)鍵叫做單鍵，用一條短直線表示，如果倆個(gè)原子各有二個(gè)或三個(gè)未成鍵的電子，構(gòu)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(dāng)原子的未成鍵的一個(gè)電子與某原子的一個(gè)電子配對(duì)以后，就不能再與第三個(gè)電子配對(duì)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(wěn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，認(rèn)為形成化學(xué)鍵的電子是在整個(gè)分子中運(yùn)動(dòng)的。
分子軌道理論認(rèn)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(shù)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(duì)稱匹配原則
（2）原子軌道重疊最大原則
�。�3）能量相近原則
分子軌道的對(duì)稱性不同可將其分為σ軌道和π軌道。
二、共價(jià)鍵的鍵參數(shù)
1、 鍵長：形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核間距離。鍵長的單位為㎜。
例：
CH3CH
3CH2CH3
H
0.1530 0.15100.1456
同一類型的共價(jià)鍵的鍵長在不同的化合物中可能稍有區(qū)別。
2、 鍵角：兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角。
例：109o 28'
H
3、鍵能： 當(dāng)A和B兩個(gè)原子（氣態(tài)）結(jié)合生成A—B分子（氣態(tài)）時(shí)所放出的能量稱為鍵能。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(fù)值。 注意：雙原子分子，鍵能和離解能數(shù)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(fù)電荷中心的電荷（e）與正負(fù)電荷中心之間的距離（d）的乘積稱為鍵矩。
μ= e d
鍵矩是用來衡量鍵極性的物理量，為一矢量，有方向性的，通常規(guī)定其方向由正到負(fù)，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(duì)稱分子，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(duì)電子平均分給兩個(gè)原子或原子團(tuán)。 A:B→A2+B2
A2 稱為自由基，或稱為游離基。例如：
HCH3CH3CH2 分別叫甲基自由基和乙基自由基，通用R2表示。
經(jīng)過均裂生成自由基的反應(yīng)稱為自由基反應(yīng)；一般在光、熱作用下進(jìn)行。
2、異裂： 異裂生成正離子和負(fù)離子，有兩種異裂： CXCH3C+XCXCX碳正離子 碳負(fù)離子 例如：CH3 等；用通式：RR表示。
經(jīng)過異裂生成離子的反應(yīng)稱為離子型反應(yīng)；一般在酸、堿作用下進(jìn)行。 了解： 親電反應(yīng)親電試劑 親電體例如：金屬離子、氫質(zhì)子等。親核反應(yīng)親核試劑 親核體例如：氫氧根負(fù)離子等。
第三節(jié)誘導(dǎo)效應(yīng)
1、定義：
在有機(jī)化合物中，由于電負(fù)性不同的取代基團(tuán)的影響，使整個(gè)分子中成鍵電子云按取代基團(tuán)的電負(fù)性所決定的方向而偏移的效應(yīng)稱為誘導(dǎo)效應(yīng)。
2、特征：
3
誘導(dǎo)效應(yīng)的特征是沿著碳鏈傳遞，并隨碳鏈的增長迅速減弱或消失。 通過靜電誘導(dǎo)而影響到分子的其他部分，沒有外界電場(chǎng)的影響也存在。
3、表示形式：一般用I來表示誘導(dǎo)效應(yīng)�！狪相當(dāng)于吸電子效應(yīng)，+I相當(dāng)于供電子效應(yīng)，飽和的C—H鍵的誘導(dǎo)效應(yīng)規(guī)定為零。
6
CHCX +II=0 -I
4、具有--I效應(yīng)原子和原子團(tuán)的相對(duì)強(qiáng)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(qiáng)
不同雜化態(tài)：
CRCRCR2CR2R3
5、具有+I效應(yīng)的原子團(tuán)主要是烷基，相對(duì)強(qiáng)度是：
(CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3 第四節(jié)研究有機(jī)化合物的一般步驟
1、分離提純
重結(jié)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(cè)定有機(jī)化合物的物理常數(shù)就可以檢定其純度。如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、相對(duì)密度和折射率等。
3、元素分析、實(shí)驗(yàn)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(jì)算實(shí)驗(yàn)式；測(cè)定相對(duì)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(yàn)測(cè)得其相對(duì)分子量為
60。 樣品 CO2 H2O
3.26g4.74g 1.92g
C相對(duì)原子質(zhì)量 12
碳質(zhì)量=CO2質(zhì)量3————————=4.743—－=1.29g
CO2相對(duì)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(duì)原子質(zhì)量322
氫質(zhì)量=H2O 質(zhì)量3—————————=1.923——=0.213g
H2O相對(duì)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(jì)算原子數(shù)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(yàn)式為CH2O。測(cè)其分子量為60，故分子式為C2H4O2。
4、結(jié)構(gòu)式的確定
應(yīng)用現(xiàn)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(zhǔn)確地得到分子的結(jié)構(gòu)式。
分子的結(jié)構(gòu)包括分子的構(gòu)造、構(gòu)型和構(gòu)象。
5、構(gòu)造式的寫法
HHHHCHHHCCH
也可以用簡略式書寫：
(CH3)3C(CH2)4CH(CH3)2 CH4 CH2=CH2
第五節(jié) 有機(jī)化合物的分類和官能團(tuán)
一、按碳架分類
1、開鏈化合物 分子中碳原子相互結(jié)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(jié)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(jié)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 這類化合物具有環(huán)狀結(jié)構(gòu),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、分類方法和發(fā)展以及主要參考資料。 教學(xué)內(nèi)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(cè)定各組分的相對(duì)含量——定量分析(quantitative analysis)確定物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)——結(jié)構(gòu)分析(structural analysis) 3．分析化學(xué)的作用
不但對(duì)化學(xué)學(xué)科的本身的發(fā)展起著重大的作用，而且在各個(gè)領(lǐng)域都起著很重要的作用，比如：在國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究、醫(yī)藥衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域都起著重要的作用。
二、 分析方法的分類
三、 分析化學(xué)的發(fā)展與趨勢(shì)
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(jì)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(chǔ)，使分析化學(xué)由一門技術(shù)發(fā)展成為一門科學(xué)。
第二次變革：20世紀(jì)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，使原來以化學(xué)分析為主的經(jīng)典分，發(fā)展成為以儀器分析為主的現(xiàn)代分析化學(xué)。
第三次變革：20世紀(jì)70年代，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用主要標(biāo)志的信息時(shí)代的到來，為分析化學(xué)建立高靈敏度、高選擇性、高準(zhǔn)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(shì)是以提高分析方法的準(zhǔn)確度、靈敏度和分析速度，發(fā)展自動(dòng)分析和遙測(cè)分析為目標(biāo)。
思考題：做好下一章的預(yù)習(xí)
第2章 分析試樣的采集與制備
目的要求：
通過本章教學(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(cè)定前的預(yù)處理。 教學(xué)重點(diǎn)：試樣的分解；
教學(xué)難點(diǎn)：根據(jù)試樣特點(diǎn)確定試樣分解方法
教學(xué)內(nèi)容： 2-1 試樣的采集
在分析實(shí)踐中，常需測(cè)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(duì)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(duì)象，從形態(tài)來分，不外氣體、液體和固體三類，對(duì)于不同的
形態(tài)和不同的物料，應(yīng)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(duì)均勻的物料：谷物、金屬材料、化肥、水泥等。
對(duì)不均勻試樣，應(yīng)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(tǒng)采樣法等。
取樣份數(shù)越多越有代表性，但所耗人力、物力將大大增加。應(yīng)以滿足要求為原
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(yàn)公式(切橋特公式)計(jì)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(yàn)常數(shù)，可由實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(nèi)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(nèi)部的組成不很均勻。取樣時(shí)應(yīng)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(duì)于那些極硬的樣品如白口鐵、硅鋼等，無法鉆取，可用銅錘砸碎之，再放入
鋼缽內(nèi)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(shù)可以較少。
對(duì)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(duì)于分裝在小容器里的液體物料，應(yīng)從每個(gè)容器里取樣，然后混勻作為分析試
樣。
對(duì)于水樣，應(yīng)根據(jù)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，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(jù)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
常見氣體試樣有：汽車尾氣、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(yīng)的方法。
最簡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(chǔ)存困難，大多數(shù)氣體試樣采用裝有固體吸附劑或過濾器的裝置收集。
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(cè)定是使空氣通過適當(dāng)吸收劑，由吸收劑吸收濃縮之后再進(jìn)行分
析。
對(duì)儲(chǔ)存在大容器內(nèi)的氣體，因不同部位的密度和均勻性不同，應(yīng)在上、中、下
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