大學化學教案
篇一：大學有機化學教案
第一章 緒 論
教學基本要求：
要求學生了解有機化學的研究對象及有機化學的產生與發(fā)展歷史，認識有機化學與生產和生活的密切關系。同時，通過對共價鍵理論及其本質的學習，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，掌握共價鍵屬性，了解有機化合物的分類和研究有機化合物的步驟。
教學重點和難點：
本章的重點是掌握有機化合物的結構、組成和性質的特點。
難點是利用價鍵理論、分子軌道理論對共價鍵的理論解釋。
第一節(jié) 有機化學的研究對象
一、 有機化合物和有機化學
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等的化學。
一、 有機化合物的特點
1、分子組成復雜
組成元素不多，但數(shù)目龐大，結構相當復雜。
2、同分異構現(xiàn)象
例如：乙醇和甲醚分子式為：C2H6O 但化學結構不同。 乙醇 CH3CH2OH 甲醚 CH3OCH3
3、容易燃燒
絕大多數(shù)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(jù),相似相溶原理,與水形成氫 鍵的能力差。
5、熔、沸點低
許多有機物在室溫時呈氣態(tài)和液態(tài)，常溫下呈固態(tài)的有機物其熔點一般也很低。 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、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得到許多不同的產物。所以就降低了主要產物產率。
特殊例外： 乙醇易溶于水、四氯化碳可滅火等。
三、有機化學的重要性
有機化學是有機化學工業(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、生產乙炔、石油化工產品的開發(fā)利用；生物學、醫(yī)學等等都需要有堅實的有機化學知識。
第二節(jié) 共價鍵的一些基本概念
一、共價鍵理論
1、價鍵理論
1
�。�1）原子軌道重疊或電子配對
基本理論在無機化學中已經(jīng)介紹了， 由一對電子形成的共價鍵叫做單鍵，用一條短直線表示，如果倆個原子各有二個或三個未成鍵的電子，構成的共價鍵則為雙鍵或叁鍵。
例如：
4
H CC
（2）共價鍵的飽和性
當原子的未成鍵的一個電子與某原子的一個電子配對以后，就不能再與第三個電子配對了，這就是共價鍵的飽和性。
�。�3）共價鍵的方向性
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電子的運動狀態(tài)，認為形成化學鍵的電子是在整個分子中運動的。
分子軌道理論認為化學鍵是原子軌道重疊產生的，原子軌道重疊時就可以形成同樣數(shù)目的分子軌道。
原子軌道組成分子軌道時，必須符合三個條件：
�。�1）對稱匹配原則
�。�2）原子軌道重疊最大原則
�。�3）能量相近原則
分子軌道的對稱性不同可將其分為σ軌道和π軌道。
二、共價鍵的鍵參數(shù)
1、 鍵長：形成共價鍵的兩個原子核間距離。鍵長的單位為㎜。
例：
CH3CH
3CH2CH3
H
0.1530 0.15100.1456
同一類型的共價鍵的鍵長在不同的化合物中可能稍有區(qū)別。
2、 鍵角：兩個共價鍵之間的夾角。
例：109o 28'
H
3、鍵能： 當A和B兩個原子（氣態(tài)）結合生成A—B分子（氣態(tài)）時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)）共價鍵解離為原子（氣態(tài)）時所需要的能量也就是鍵能，或叫鍵的離解能。用D表示。
2
共價鍵斷裂時，必須吸熱，△H為正值；形成共價鍵時放熱，△H為負值。 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，用箭頭表示。例如：
CH3
兩個相同的原子組成的鍵鍵矩為零；兩個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、共價鍵的斷裂
1、均裂： 成鍵的一對電子平均分給兩個原子或原子團。 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稱為自由基反應；一般在光、熱作用下進行。
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)過異裂生成離子的反應稱為離子型反應；一般在酸、堿作用下進行。 了解： 親電反應親電試劑 親電體例如：金屬離子、氫質子等。親核反應親核試劑 親核體例如：氫氧根負離子等。
第三節(jié)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為誘導效應。
2、特征：
3
誘導效應的特征是沿著碳鏈傳遞，并隨碳鏈的增長迅速減弱或消失。 通過靜電誘導而影響到分子的其他部分，沒有外界電場的影響也存在。
3、表示形式：一般用I來表示誘導效應。—I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(guī)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(jié)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(shù)就可以檢定其純度。如熔點、沸點、相對密度和折射率等。
3、元素分析、實驗式和分子式的確定
元素定性分析、元素定量分析、求各元素的質量比、計算實驗式；測定相對分子質量，確定分子式。
例如: 3.26g樣品燃燒后,得到4.74gCO2和1.92gH2O,實驗測得其相對分子量為
60。 樣品 CO2 H2O
3.26g4.74g 1.92g
C相對原子質量 12
碳質量=CO2質量3————————=4.743—－=1.29g
CO2相對分子質量 44
碳質量 1.29
————3100﹪=————3100﹪=39.6﹪(C)
樣品質量 3.26
H相對原子質量322
氫質量=H2O 質量3—————————=1.923——=0.213g
H2O相對分子質量18
氫質量 0.213
————3100﹪=————3100﹪=6.53﹪(H)
樣品質量 3.26
4
(O)﹪=100﹪-(39.6﹪+6.53﹪)=53.87﹪
計算原子數(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(xiàn)代物理方法如X衍射、紅外光譜法、核磁共振譜和質譜等能快速、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) 有機化合物的分類和官能團
一、按碳架分類
1、開鏈化合物 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：大學分析化學教案
分析化學教案
楊 興 華
懷化學院化學化工系
2008.9
第1章 緒論
目的要求：
了解分析化學的主要任務和作用、分類方法和發(fā)展以及主要參考資料。 教學內容：
一、 分析化學的任務和作用 1．基本概念：
分析化學：研究物質化學組成的分析方法及有關理論的一門科學，是化學的一個重要分支。 2．分析化學的任務
可歸納為三大方面的主要任務：
鑒定物質的化學組成（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)確定物質的化學結構——結構分析(structural analysis) 3．分析化學的作用
不但對化學學科的本身的發(fā)展起著重大的作用，而且在各個領域都起著很重要的作用，比如：在國民經(jīng)濟、科學研究、醫(yī)藥衛(wèi)生與環(huán)境保護等領域都起著重要的作用。
二、 分析方法的分類
三、 分析化學的發(fā)展與趨勢
分析化學的發(fā)展經(jīng)歷了三次巨大變革，成為化學的一個重要分支。 第一次變革：20世紀初。溶液平衡四大理論的建立，為分析化學提供了理論基礎，使分析化學由一門技術發(fā)展成為一門科學。
第二次變革：20世紀50年代。由于物理學和電子學的發(fā)展，使儀器分析方法得到發(fā)展，使原來以化學分析為主的經(jīng)典分，發(fā)展成為以儀器分析為主的現(xiàn)代分析化學。
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代的到來，為分析化學建立高靈敏度、高選擇性、高準確性、自動化、智能化的新方法創(chuàng)立了條件。
總之，分析化學的發(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：
通過本章教學，使學生了解固體試樣、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。 教學重點：試樣的分解；
教學難點：根據(jù)試樣特點確定試樣分解方法
教學內容： 2-1 試樣的采集
在分析實踐中，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
需再進行制備。
通常遇到的分析對象，從形態(tài)來分，不外氣體、液體和固體三類，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
固體物料種類繁多，性質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進行采樣，以保證所采試樣的代表性。
采樣點的選擇方法：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。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(shù)，可由實驗求得，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
部分即可進行分析。
鋼錠和鑄鐵，由于表面和內部的凝固時間不同，鐵和雜質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，應從每個容器里取樣，然后混勻作為分析試
樣。
對于水樣，應根據(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，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，首先根據(jù)分析目的及水系具體情況選擇好采
樣地點。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，一定時間后將其封好即可。但由于氣體儲存困難，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。
大氣污染物的測定是使空氣通過適當吸收劑，由吸收劑吸收濃縮之后再進行分
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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