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大学无机化学第四版第一章课件.ppt

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大学无机化学第四版第一章课件.ppt
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College of Material Chemistry and Chemical Engineering,Welcome to Hangzhou Normal University,§1.1 物质的聚集态和层次§1.2 化学中的计量,第一章 化学反应中的质量关系和能量关系,§1.4 化学反应中的能量关系,§1.3 化学反应中的质量关系,1.1 物质的聚集态和层次,1.1.1 物质的聚集态 1.1.1.1 物质三态日常生活中人们接触到的自然界物质通常有气体(gas)、液体(liquid)和固体(solid)三种聚集状态。 其中气体、液体属流态,液体、固体属凝聚态。在一定条件下,气、液、固三态还可以共存,如在0.01 C、611.6 Pa下,水、冰、水蒸气可以共存。,1.1.1.2 等离子态在足够高的温度或辉光放电条件下,气体分子会部分甚至几乎完全解离为原子并进一步电离为气态离子。一般情况下,这种电离的气体包含正、负电荷总数相等的正离子、电子,以及少量电中性的原子、分子。当电离产生的带电粒子达到一定的密度并能持续存在足够长的时间,这种高电离的气体与原来未电离时相比较,性质上(导电性、粒子间作用力、受磁场的影响以及化学反应活性等)发生了根本性的变化,呈现为一种有别于气、液、固三态的新物态——等离子态(plasma state),意指其中粒子所带的正电荷量和负电荷量相等。只要急剧加热到2万摄氏度左右,所有物质都呈等离子态。,由于等离子体的独特性能,等离子体技术在许多科技领域获得广泛应用,除了被应用于照明、金属焊接、表面镀膜、表面刻蚀等一般性的技术领域外,在化学、化工领域如化学合成、高分子聚合、溅射制膜、化学气相沉积及发动机废气治理等方面均有应用。尤其是冷等离子体技术,在化学、化工领域更具有实用价值,原因是高能量的电子可使反应物分子、原子电离激活为活性粒子而利于反应,而且反应又能在较低的温度下进行。自然界中的物质除了有气、液、固、等离子态以外,在特殊条件下还有超固体、中子态、磁性超流态以及辐射场态等。,1.1.2 物质的层次 物理学家把自然界中的物质按个体(或粒子)的空间尺度大小及运动规律划分为三个层次: 层次 空间尺度 遵循运动规律 实例 宇观 106m 相对论力学 地球、太阳、星云 宏观 (10-8~106) m 牛顿力学 交通工具 微观 (10-10~10-8) m 量子力学 原子、分子、电子、核子,但是,随着高分辨电子显微镜的应用和制备纳米级(1nm=10-9m)材料技术的发展,科学家们发现在宏观物体和微观粒子区间“接壤”处的一些物质,如直径处于纳米级(1~100 nm)的粒子,其运动既不同于宏观物体,又有别于微观粒子,可称为介观粒子的物质层次。 从此物理学发展出一个新的分支——介观物理学,化学也出现了一个研究方向——纳米材料与技术。,1.2 化学中的计量,,,1.2.1 相对原子质量和相对分子质量,1) 相对原子质量 (原子量),元素:具有相同质子数的一类单核粒子的总称。,同位素:质子数相等而中子数不等的同一元素不同原子互称 为同位素。,例如:氧元素有三种同位素:16O、17O、18O,碳元素有两种同位素:12C、13C。,在周期表上占有同一位置,化学行为几乎相同,但原子质量不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。,相对原子质量(Ar):元素原子的平均质量与核素12C原子质量的1/12之比。,2) 相对分子质量(Mr)(分子量),分子或特定单元的平均质量与核素12C原子质量的1/12之比。,一个分子的相对分子质量等于分子内所有原子的相对质量 之和。,1.2.2 物质的量(n)及其单位,1) 单位:mol,1mol = 6.022×1023 (NA)个,混合物中,某组分i的物质的量与混合物的物质的量之比。,例如:Ar(H)=1.0079 Ar(O)=15.999,2) 物质的量分数(摩尔分数Xi),描述微观基本单元:molecule, atom, ion, electron,1) 摩尔质量(M),单位:kg·mol-1或g·mol-1,2) 摩尔体积(Vm),1.2.3 摩尔质量和摩尔体积,1.2.4 物质的量浓度,CB = nB/V,Unit: mol·L-1,1.2.5.1 理想气体状态方程式,1.2.5.2 理想气体状态方程式的应用,1.2.5 气体的计量,气体的最基本特征:具有可压缩性和扩散性。,人们将符合理想气体状态方程式的气体,称为理想气体。理想气体分子之间没有相互吸引和排斥,分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。,1.2.5.1 理想气体状态方程式,pV = nRT R---- 摩
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