无机化学研究最新进展

第一篇：无机化学研究最新进展

无机化学研究最新进展

陈 荣 梁文平

(国家自然科学基金委员会化学科学部，北京 100085)近几年我国无机化学在国家自然科学基金及其它基础项目的支持下，基础研究取得突出进展，成果累累，一批中青年专家的工作脱颖而出。有的专家在科研成果转化、产业化方面作出了突出成绩；有的专家在国际高水平的专业杂志Science, Accounts of Chemical Reserch , Angew.Chem.Int.ed., J.Am.Chem.Soc.上发表了一批有影响的科学论文。以化学著名期刊Angew.Chem.Int.Ed.和J.Am.Chem.Soc.为例，据不完全统计，近10年来，大陆学者在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文44篇，其中无机化学领域的专家发表18篇，占41%。特别是近两年，大陆学者在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文30篇，无机化学领域的专家发表16篇，占53%，增长迅速；近10年大陆学者在J.Am.Chem.Soc.上发表论文53篇，无机化学学者发表11篇，占20%；有机化学领域的专家，在Angew.Chem.Int.Ed.上共发表论文8篇；在J.Am.Chem.Soc.上发表论文14篇，也表现出良好的发展势头。我们相信在国家自然科学基金的资助下，化学学科能够继续取得基础研究的突破，开创新领域，开展国际领先的独创性研究工作。无机化学的在以下几个方面取得了令人瞩目的成绩：

1.中国科技大学钱逸泰、谢毅研究小组在水热合成工作基础上,在有机体系中设计和实现了新的无机化学反应,在相对低的温度制备了一系列非氧化物纳米材料。溶剂热合成原理与水热合成类似，以有机溶剂代替水，在密封体系中实现化学反应。他们在苯中280℃下将GaCl3和Li3N反应制得纳米GaN的工作发表在Science上，审稿人评价为“文章报道了两个激动人心的研究成果：在非常低的温度下苯热制备了结晶GaN；观察到以前只在超高压下才出现的亚稳的立方岩盐相。„„”文章已被Science 等刊物引用60次。在甲苯中溶剂热共还原制成InAs，文章发表在J.Am.Chem.Soc.上；在KBH4存在下，在毒性低的单质As和InCl3反应制得纳米InAs，文章发表在Chem.Mater.上；在700℃下将CCl4和金属Na发生类似Wurtz反应制成金刚石，该工作在Science上发表不久就被美国《化学与工程新闻》评价为“稻草变黄金”；用溶剂热合成了一维CdE(E=S,Se,Te)，文章发表在Chem.Mater.上；用金属Na还原CCl4和SiCl4在400℃下制得一维SiC纳米棒的工作发表在Appl.Phys.Lett.上，被审稿人认为这是一种“新颖的和非常有趣的合成方法，„„将促进该领域更深入的工作”；多元金属硫族化合物纳米材料的溶剂热合成：如AgMS2 和CuMS2(M=Ga,In)的文章分别发表在Chem.Commum.和Inorg.Chem.；成功地将部分硫族化合物纳米材料的溶剂制备降至室温，其中一维硒化物的工作发表在J.Am.Chem.Soc.和Adv.Mater.上；不定比化合物的制备和亚稳物相的鉴定：如Co9S8等不定比化合物的溶剂热合成发表在Inorg.Chem.上，岩盐型GaN亚稳相的高分辨率电镜鉴定工作发表在Appl.Phys.Lett.上。

2.吉林大学冯守华、徐如人研究组应用水热合成技术，从简单的反应原料出发成功地合成出具有螺旋结构的无机椨谢擅赘春喜牧希?/FONT>M(4,4'-bipy)2(VO2)2(HPO4)4(M=Co;Ni)。在这两个化合物中，PO4四面体和VO4N三角双锥通过共用氧原子交替排列形成新颖的V/P/O无机螺旋链。结构中左旋和右旋的V/P/O螺旋链共存。这些左旋和右旋的螺旋链严格交替，并被M(4,4'-bipy)2结构单元连接，形成开放的三维结构。无机螺旋链的形成，归因于M(4,4'-bipy)2结构单元上的两个联吡啶刚性分子分别与两个相邻螺旋链上的钒原子配位产生的拉力。研究结果发表在Angew.Chem.Int.Ed.2000, Vol.39, No.13, 2325-2327。

鉴于在国际上无机水热合成前沿领域的系统和创新性研究工作，吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室冯守华教授和徐如人院士2001年应邀为美国化学会《化学研究评述》（Accounts of Chemical Reserch）撰写综述论文。综述题目为“New Materials in Hydrothermal Synthesis”（Acc.Chem.Res.，34(3)，239?/FONT>247，2001）。该文从以下七个方面系统地总结了新材料水热合成化学方面的研究成果：微孔晶体；离子导体；复合氧化物和复合氟化物；低维磷酸铝；无机/有机杂化材料；特殊聚集态材料；材料，生命，环境与社会问题。

3.南京大学熊仁根、游效曾等在光学活性类沸石的组装及其手性拆分功能研究方面设计和合成具有手性与催化功能的无机椨谢踊亩辔峁梗歉男粤斯庋Щ钚缘 奶烊挥谢┪?/FONT>(奎宁)，以它作为配体同金属离子自组装构成了一个能进行光学拆分（或选择性的包合S-构型）消旋2-丁醇和3-甲基-2-丁醇，拆分率达98%以上的三维多孔类沸石。在成功设计这个类沸石时，我们主要考虑了以下一些因素：负一价阴离子的配体（排除了外部阴离子占据空洞的 可能性）；配体具有大量的有机部分增强了疏水性；同时也有亲水基团, N、OH等基团共存于一个配体中, 这样配体具有两性；多个手性中心（4个）。这是目前第一个能拆分的具有光学活性的类沸石，该工作被认为是非常重要和有意义的工作，发表在Angew.Chem.Int.Ed.,(2001,40,4422-4425)上，并被选为Hot Paper。

4.中国科学院福建物质结构研究所洪茂椿、吴新涛等在纳米材料和无机聚合物方面的工作有30篇论文发表在国际高水平的刊物如Angew.Chem.Int.Ed.，J.Am.Chem.Soc.，Chem.Eur.J.，Chem.Comm.，Inorg.Chem.上，引起了国内外同行的广泛重视。他们在纳米金属分子笼（nanometer-sized metallomolecular cage）的合成，结构和性能研究方面考虑有机桥联配体与金属离子的协同作用和结构调控，设计合成了一种含有机硫和氮的三齿桥联配体tpst, 其中的吡啶环与中心隔离体通过柔性的硫醚联结.通过tpst配体与两价的镍、鈀或铂离子自组装反应，我们成功地构筑了具有Oh对称的立方体金属-有机笼子[Ni6(tpst)8Cl12]，其笼内体积超过1000?3，可以同时容纳多种离子和溶剂分子。该笼子在100° C下稳定并有12个较大的可变的窗口，可以让小分子进出笼子。这是目前已测定单晶结构的容量最大的一个金属-有机笼子（J.Am.Chem.Soc.2000, 122，4819-4820）。进行了具有大孔洞的新型金属¾ 有机类分子筛(New type of metal-organic macroporous zeotype)的合成，结构和性能的研究。这一方面的研究工作主要集中在合成合适的有机配体设计合成孔洞大小和形状适宜的复合聚合物。他们最近把tpst 配体和一价的金属离子进行逐步组装，制成了一种具有纳米级管的一维聚合物[Ag7(tpst)4(ClO4)2(NO3)5]n，管中可以同时容纳离子和小分子。这是目前唯一的一种具有金属-有机的纳米管的一维聚合物。

他们还成功地构筑了一个新型的具有纳米级孔洞的类分子筛[{Zn4(OH)2(bdc)3}· 4(dmso)2H2O]n , 其中孔洞的大小近一纳米。骨架的金属可以是具有催化活性的金属团簇。把多齿羧酸大配体与稀土金属和过渡金属离子反应，制成了多种含稀土金属和过渡金属且具有大孔洞的一维、二维和三维聚合物, [Gd2Ag2(pydc)4(H2O)4]n [{Gd2Cu3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n，[{Gd4Cu2(pydc)8(H2O)12}.4H2O]n，[{Gd2Zn3(pydc)6(H2O)12}.4H2O]n，[{Gd4Zn2(pydc)8

金属纳米线和金属-有机纳米板的合成和结构研究。设计合成了一些金属纳米线、金属-非金属纳米线和金属有机纳米板，应用结构化学研究手段，研究它们的自组装规律、空间结构、电子结构及其物理化学性能，探索空间结构与性质和性能的关系规律。

5．北京大学高松研究小组在磁分子材料的研究方面取得了突出成果。外磁场依赖的特殊的磁弛豫现象。在水溶液中以1:1:1的摩尔比缓慢扩散K3[M(CN)6](M = FeIII,CoIII), bpym(2,2’-bipyrimidine)和Nd(NO3)3, 合成了第一例氰根桥联的4f-3d二维配位高分子[NdM(bpym)(H2O)4(CN)6]× 3H2O, 24个原子形成的大六边形环, 分别以顶点和边相连, 构筑成独特的二维拓扑结构。通过对结构相同的两个化合物的磁性比较研究，确定了NdIII-FeIII间存在弱的铁磁相互作用。尽管在2K以上未观察到长程磁有序，零外场下变温交流磁化率也表现出通常的顺磁行为，但是，在外磁场(2kOe)存在时交流磁化率表现出慢的磁弛豫现象, 与超顺磁体和自旋玻璃有类似之处。用该体系几何上的自旋阻挫给予了初步解释(Angew.Chem.-Int.Ed., 40(2), 434-437, 2001)。

金属簇合物为结构单元的超分子组装。以混合稀土盐Dy(ClO4)3和天冬氨酸的水溶液, 调节溶液的pH到大约6.5, 合成得到了一个三维开放骨架结构的配位高分子, 其孔径达11.78A。用天冬氨酸这个二元羧酸替代一元氨基羧酸的结果是, 在生理pH条件下形成的氨基酸稀土配合物从分立的四核立方烷结构组装成三维的超立方烷(Angew.Chem.-Int.Edit., 39(20), 3644-6, 2000)。

氰根桥联的三维铁磁体。以以4d金属离子Ru(III)稳定的的二氰根配合物[RuIII(acac)2(CN)2]-为“建筑块”与3d金属离子Mn(II)反应，合成了一个氰根桥联的类金刚石结构的三维配位高分子。磁性研究表明，Ru-Mn间呈铁磁性作用，并且在3.6 K 以下表现出长程铁磁有序。这是第一例含Ru(III)的分子铁磁体。

缓慢扩散Cu(en)(H2O)2SO4的水溶液到K3[Cr(CN)6]的水-乙醇溶液，得到一个氰根桥联的结构新颖的三维配位高分子[Cu(EtOH)2][Cu(en)]2[Cr(CN)6]2，磁性研究表明，Cr-Cu间呈铁磁相互作用，并且在57 K以下表现出长程铁磁有序。这是第一个结构和磁性表征的Cr-Cu三维分子磁体(Angew.Chem.-Int.Edit., 40(16), 3031-3, 2001;J.Am.Chem.Soc., 123, 11809-10, 2001)。6．清华大学李亚栋研究组在新型一维纳米结构的制备、组装方面取得了突出的进展。李亚栋课题组首次发现了由具有准层状结构特性的金属铋形成的一种新型的单晶多壁金属纳米管，有关研究成果在美国化学会志上(J.Am.Chem.Soc.123(40), 9904~9905, 2001)报道。这是国际上首例由金属形成的单晶纳米管，铋纳米管的发现为无机纳米管的形成机理和应用研究提供了新的对象和课题。

他们还设计利用人工合成的有机无机层状结构作为前驱体合成出金属钨单晶纳米线和高质量的WS2纳米管，并借助小角X射线衍射和高分辨电镜微结构分析，详细研究了由层状前驱体到纳米管的层状卷曲机制，为一维纳米线和纳米管的合成提供了新的方法和思路。这方面的工作发表在德国应用化学(Angew.Chem.Int.Ed.41(2), 333~335, 2002)和美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.124(7), 1411~1416, 2002)上。

一维氧化物纳米线、带及管由于其广泛的应用情景而倍受重视。李亚栋等通过液相反应途径，在较温和的条件下成功地合成了高质量的a 和b 二氧化锰纳米线和纳米棒，同时实现了对产物成相的调控。此外，他们还合成出了单晶MoO3纳米带和钛酸盐纳米管。这方面的工作部分已发表在美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.124(12), 2880~2881, 2002)等杂志上。

无机化学在最近几年里所取得的突出进展主要表现在固体材料化学、配位化学方面，在某种程度上与国际保持同步发展。从传统的无机化学角度来看，生物无机化学 和放射化学的研究则相对滞后。在国家自然科学基金委员会政策局、化学部和中国科学院化学部的共同支持下，2002年3月5-7日在深圳举行了生物无机化学 发展战略研讨会。会议分析了国内外生物无机化学发展过程和在目前生命科学和化学科学交叉发展相互促进的强大动力和趋势。我国生物无机化学是在20世纪80 年代开始发生发展的，当时落后于国际约10年。在国家自然科学基金委员会十几年连续支持下，在全体从事生物无机化学研究者的努力下，生物无机化学的研究 10年内跃升了三个台阶，研究对象从生物小分子配体上升到生物大分子；从研究分离出的生物大分子到研究生物体系；近年来又开始了对细胞层次的无机化学研 究，研究水平逐年提高。我国在金属配合物与生物大分子的相互作用、金属蛋白结构与功能、金属离子生物效应的化学基础，以及无机药物化学、生物矿化方面都有 了相对固定的研究方向，研究队伍日益年轻化。但我国生物无机化学的总体水平与国际水平还有一定差距，究其原因是研究经费投入不足，研究周期较长，但最突出 的问题是缺乏杰出的青年研究人才。放射化学的研究也表现出以上特点，其中最重要的也是要扶持年青的研究人才脱颖而出。

第二篇：无机化学论文

化学论文

化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。自有人类以来就开始了对化学的探索，因为有了人类就有了对化学的需求。它与我们的生活息息相关，在我们的日常生活中无处不在。我国著名滑雪前辈杨石先生说：“农、轻、重、吃、穿、用，样样都离不开化学。”没有化学创造的物质文明，就没有人类的现代生活。人是社会的人，社会是人的社会，因此可以从人与化学的关系去探讨化学对社会发展的重要性。化学作为一门庞大的知识体系，能用来解决人类面临的问题，满足社的需要，对人类社会做出贡献。它的成就已成为社会文明的标志，深刻的影响着人类社会的发展。社会的发展离不开人类的发展，人类的发展离不开人的生存，而人的生存离不开化学。社会的一切发展，生命是基础。一切生命的起源离不开化学变化，一切生命的延续同样离不开化学变化。恩格斯说：“生命的起源必然是通过化学的途径实现的。”没有化学的变化，就没有地球上的生命，也就更不会有人类。是化学创造了人类，创造了美丽的地球。

就化学对人类的日常生活的影响来说，化学在我们的日常生活中无处不在。首先，我们的衣、食、住、行无一不用到化学制品。“民以食为天”，我们吃的粮食离不开化肥、农药这些化学制品。1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍，如果没有他发明的这个化学技术，那么世界上就有一半的人得不到温饱，那么世界上就多了一半的人的生命面临危机了。加工制造色香味俱佳的食品就更离不开各种食品添加剂，如甜味剂、防腐剂、香料、味精、色素等等，多是用化学合成方法或化学分离方法制成的。如果没有合成纤维的化学技术，那世界上大多数人就要挨冻了，因为有限的天然纤维根本就不够用。我国1995年的化学纤维产量为330万吨，其中90%是合成纤维。何况纯棉纯毛等天然纤维也是棉花、羊毛经化学处理制成的。再有就是合成橡胶，少了合成橡胶，世界上60亿人口又有多少亿人要穿草鞋过冬啊？合成染料更使世界多了一道多彩缤纷的亮丽风景线。所谓“丰衣足食”，是生命得以延续的保证。没有了化学，就没了保证。再看我们住的房子，石灰、水泥、钢筋，窗户上的铝合金、玻璃、塑料等材料，哪件不是化学制品？离得了铝合金的木制的窗户，也离不开化学制品油漆；就算不用玻璃吧，像一些贫穷人家用的尼龙布甚或用的报纸，不是化学制品又是什么？还有我们的日常生活用品，如牙刷、牙膏、香皂、化妆品、清洁用品等等无一不跟化学沾边，都是化学制剂。我们的健康长寿也与化学息息相关。体内某些化学元素平衡失调时，就会导致某些危害人类健康的疾病。1965年和1981年，我国在世界上首次合成了牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸。蛋白质和核糖的形成是无生命到有生命的转折点。自此我们人类对自身的了解有了新的突破，为我们人类对生命和健康的研究打下了基础。正是有了合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类才能控制传染病，才能缓解心脑血管病，使人类的寿命延长25年。人类的健康成长离不开各种营养品和药品。如果没有这些化学药品，世上不知有多少人要受病魔的折磨，不知有多少人会被病魔夺去生命。· 生命体中支撑着生命的是无数的有机化合物，重要的有糖类、蛋白质、氨基酸、肽键、酶、核酸等。糖是自然界存在的一大类具有生物功能的有机化合物。它主要是由绿色植物通过光合作用形成的。它由C、H、O所组成，化学式为Cn（H2O）n，又叫碳水化合物。糖类包括单糖、多糖、淀粉、糖原、纤维素。生物界对能量的需要和利用均离不开糖类。糖类物质的主要生物功能就是通过生物氧化而提供能量，以满足生命活动的能量需要。生物界对太阳能的利用归根到底始于植物的光合作用和CO2的固定，与这两种现象密切相关的都是糖类的合成。光合作用是自然界将光能转化变为化学能的主要途径。糖类不仅是生物体的能量来源，而且在生物体内发挥其它作用，它对各类生物体的结构也起着支持和保护的作用，有时还起到解毒的作用等。总之，糖类是生命体维持生命所不可或缺的。· 蛋白质亦然。所有蛋白质都含C，N，O，H元素，大多含S或P，有的还含其它元素。蛋白质是氨基酸聚合物，水解时产生的单体叫氨基酸。蛋白质种类繁多，功能各异。它的广泛而多变的功能决定了它们在生理上的重要性。有的蛋白质起运输作用，有的起调节或防御作用。酶也是蛋白质，起催化作用，对生命体的新陈代谢起至关重要的作用。核酸是由核苷酸组成。核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。DNA是生物遗传物质，它们都是控制遗传的关键，其中DNA的重组技术是遗传工程研究的主导技术。遗传工程的研究的发展将为人类解决面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等一系列重大问题开辟新途径，也具有极大的经济发展潜力。如果采用DN重组及细胞融合等技术改造苏氨酸、色氨酸、赖氨酸等氨基酸的生产菌，氨基酸的含量就能提高几十倍，生产成本就大大降低。这些氨基酸产品广泛用于营养食品、助鲜及饲料添加剂等生，从而部分代替了粮食产品。如果生物固氮的遗传工程能培养出自行供氮的作物，使一切植物如小麦、水稻、玉米等都像豆科植物一样能自行固定分子态氮并转化成能被植物吸收的状态，能直接利用空气中的氮，不仅可以提高作物产量，增加作物的蛋白质含量，还能大大节省化肥，降低生产成本，减轻环境污染。总之，现代生活与化学是紧密相连不可分割的。不管是生命本身作为一个过程，还是生命得以维持所必须依赖的外在物质条件，都离不开化学。没有生命还有化学，没有了化学就绝对不会再有生命存在。化学是生命存在的支柱，也是社会存在和发展的支柱和动力。

日常生活以及材料、能 源、环境、生命科学等诸多问题，都体现了化学与 人类、社会发展的密切关系以及化学发展的最新 成果。随着生活水平的提高，人们越来越追求健康、高品位的生 活，化学与生活的联系也日趋密切。只要你留心观察、用心思 考，就会发现生活中的化学知识到处可见。化学是一门自然科 学，有着丰富的实验内容。化学本应是一门生动的、贴近生活 的、探求自然奥秘的一门学科。生活中充满着化学的踪影，化学 就在我们身边，用化学知识可以解决生活中的实际问题。化学可 以服务于社会，服务于其它学科，服务于人类自身。21世纪的生活对化学的要求和利用会日益 加大，人们对衣、食、住、行等各个方面新的需求都 与化学紧密相连。基因疗法、转基因食品、干细胞 技术、生态环保型服装、智能材料、生物质洁净能 源、纳米生物技术等，人们要用化学方法不断创造 新的化学产品；创造新药品战胜癌症、艾滋病、SARS等病毒性疾病；战胜老年性痴呆、心脏病与 中风等影响健康长寿的顽疾。

在21世纪，生物化学领域对于生物结构的研 究已经从静态进入动态，从分子结构进入分子以 上甚至细胞层次的复杂结构研究，对生物功能分 子的结构、性质、功能三者关系的研究从单一分子 进入多分子体系以至细胞体系的研究。现代技术 已经能够分离和鉴定对制造特殊蛋白质有指令作 用的基因，然后把这些基因结合到生物体如酵母 菌中以制造人们所期望的蛋白质。例如对人类有 重要作用的胰岛素或人体生长素，科学家可以通 过化学的方法来改变基因以修饰其序列，生成更 好性质的蛋白质。二十一世纪有一个特别受到关 注的领域，即人体基因组的序列化问题，人体中所 有重要蛋白质都是在基因的指导下制造出来的，基因组指在细胞核中的遗传性DNA 的全部物 质，它携带着成千上万单独的基因，每一个都包含 有数百个或更多的DNA单元，起着密码信的作 用；人体中有数以亿计的这种单元，要找出人体这 种基因序列并对每种基因中的化学序列进行测 定。进一步了解生命的化学本质和重要性以及对 健康的重要性是十分重要的。在二十一世纪医疗 卫生领域内可能最令人感兴趣的新领域之一是基 因疗法。人体有些疾病并不是由于某种微生物的 侵害而引起的，而是和我们自身的基因缺陷有关。总之，在21世纪，化学与国民经济各个部门、尖端科学技术各个领域以及人民生活各个方面都 有着密切联系。它是一门重要的基 础科学，它在 整个自然科学中的关系和地位，正如 [美]Pi— mentel GC在《化学中的机会——今天和明天》一 书中指出的“化学是一门中心科学，它与社会发展 各方面的需要都有密切关系。”化学与其他学科的 交叉将是21世纪科学发展的必然趋势，生命科 学、材料科学、环境化学、绿色化学、能源化学、药 物化学、计算化学、纳米化学等众多新兴的交叉领 域将大大地改变传统的化学科学的范畴与意义，并已经改变且将更大程度上改变社会和个人的生 存、发展及生活方式。化学的作用是巨大的，化学是人们研究世界奥秘的途径之一。

第三篇：无机化学大学排名

无机化学

排学校名称

名

级 名 等排

学校名称

级

名

等

排

学校名称

等级

A+

A

南京大学 山东大学 郑州大学

A

A+

A

吉林大学 东北师范大学

A+

兰州大学

A

南开大学 武汉大学

A 清华大学

A

北京大学

A+

1A

0 复旦大学 同济大学

A

1A

厦门大学

A

A

中国科学技术大学 苏州大学

A

中山大学 浙江大学

1A

B+等(26个)：北京师范大学、黑龙江大学、福州大学、湖南大学、北京理工大学、四川大学、中南大学、北京化工大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、安徽大学、长春理工大学、西北大学、天津大学、华东理工大学、山西大学、上海交通大学、宁波大学、上海大学、山西师范大学、大连理工大学、辽宁师范大学、辽宁大学、暨南大学、陕西师范大学、河南大学

B等(25个)：广西师范大学、河南师范大学、青岛科技大学、西北师范大学、河北大学、华东师范大学、华南理工大学、新疆大学、南昌大学、武汉理工大学、汕头大学、河北师范大学、曲阜师范大学、哈尔滨师范大学、安庆师范学院、安徽师范大学、内蒙古大学、华中师范大学、贵州大学、湖北大学、中北大学、沈阳化工学院、云南师范大学、江苏大学、西南大学

第四篇：《无机化学》教案

《无机化学》教案

山东德州学院化学系 王新芳

一、教学课题：配合物的价键理论（Valence Bond Theory）

二、教学目的：掌握配合物的价键理论及理论的应用

三、教学重点：正确理解价键理论

四、教学难点：运用价键理论解释配合物的形成和空间构型

五、教学用品： 烧杯、滴管、硝酸银溶液（2M）、氯化钠溶液（2M）、盐酸溶液（2M）、氢氧化钠溶液（2M）、氨水（2M）

六、教学方法：课堂讲授＋演示实验

七、教学手段：多媒体

八、教学过程：

（一）新课导入：

首先做两个演示实验：

1、取三支试管，将硝酸银溶液和氯化钠溶液混合，出现白色沉淀。

（板书）AgNO3+NaCl=AgCl(白色沉淀)＋NaNO3

2、在上述三支试管中，分别滴加盐酸溶液、氢氧化钠溶液和氨水，前两支试管无现象，第三只试管中白色沉淀消失。

（板书）AgCl(白色沉淀)+2 NH3·H2O=［Ag(NH3)2］+(无色)+Cl-+2 H2O AgCl既不溶于强酸,也不溶于强碱,却易溶于氨水,这是因为Ag+和NH3可以形成可溶性的[Ag(NH3)2]+配离子,它比AgCl更稳定，一个带正电荷的离子为什么会与一个中性的分子结合？怎样的结合使得它的稳定性如此高？今天我们就来学习配合物的价键理论。

（二）新课教学(PPt演示)

1、L．Pauling等人在二十世纪30年代初首先用杂化轨道理论来处理配合物的形成、配合物的几何构型、配合物的磁性等问题，建立了配合物的价键理论，在配合物的化学键理论的领域内占统治地位达二十多年之久。

2、价键理论的基本内容： ［1］中心离子或原子有空的价层轨道，配体有可提供孤对电子的配位原子。配合物的中心体M与配体L之间的结合，一般是靠配体单方面提供孤对电子对与M共用，形成配键M ←∶L，这种键的本质是共价性质的，称为σ配键。

举例讲解：在［Ag(NH3)2+配离子中，中心离子Ag+的价电子构型为4d(10)5S(0)5p(0),它有空

+的5S(0)、5p(0)轨道,配体NH3分子中的N原子上有一对孤电子对。［Ag(NH3)2］配离子中Ag+与配体NH3之间的结合，是靠NH3单方面提供孤对电子对与Ag+共用，形成2个配键Ag←∶NH3。

N原子的孤对电子进入5S(0)5p(0)轨道，而5S(0)5p(0)轨道不仅空间伸展方向不同，而且存在能级差，怎么会形成2个等同的σ配键呢？这就是价键理论的第二个要点所要说明的问题！

［2］在形成配合物（或配离子）时，中心体所提供的空轨道(sp, dsp或spd)必须首先进行杂化，形成能量相同的与配位原子数目相等的新的杂化轨道。

举例讲解：在配体(NH3)的作用下，中心离子首先提供一个空的5S(0)轨道和一个空的5p(0)轨道进行杂化，杂化后的2个SP杂化轨道再与2个(NH3)分子中上含孤对电子的轨道重叠形成配位键，由于Ag+的2个SP杂化轨道的空间排布为直线型的，所以［Ag(NH3)2］+配离子的空间构型也是直线型的。Ppt展示举例：

1、用价键理论所解释的［Ni(Cl)42-的形成和空间构型

2、用价键理论所解释的［Ni(CN)4］2-的形成和空间构型

讨论：在以上两个配离子中，相同的是中心离子，配体不同，我们看到中心离子提供了不同类型的轨道，杂化方式也不同，这又如何解释呢？这就是价键理论第三个要说明的问题。

［3］价键理论认为中心离子利用那些空轨道杂化，主要和中心离子的电子层结构有关，又和配位体中的配位原子有关。当中心原子相同时，就取决与配体的电负性。a、如配位体的电负性较小，如C(x=2.55)N(x=3.04)较易给出电子，对中心离子影响较大，使电子层结构发生变化，(n-1)d轨道中的成单电子被强行配对，可以腾出内层能量较低的轨道来接受配体的孤电子对。杂化形式为(n  1)d、ns、np杂化，称为内轨型杂化。这种杂化方式形成的配合物称为内轨型配合物(inner complexes)。b、如配位体的电负性较大，如F(x=3.98)Cl(x=3.16)O(x=3.44),不易给出电子，对中心原子影响较，使中心离子的电子层结构不发生变化，仅用外层空轨道(nS)(nP)(nd)进行杂化。杂化形式为ns、np、nd杂化，称为外轨型杂化。这种杂化方式形成的配合物称为外轨型配合物(outer complexes)。Ppt展示练习：试用价键理论解释

1、[Fe(CN)6]4-的形成和空间构型

2、[Fe(H2O)6]2+的形成和空间构型

（三）本节课小结

我们来总结一下：配合物的价键理论的核心是，形成配位键的必要条件是：中心体M必须有空的价轨道，而配体L至少含有一对孤对电子对。在配体的作用下，中心离子首先拿出一定数目的价层轨道进行杂化，杂化后的轨道再与配体中配位原子含孤对电子的价层轨道重叠形成配合物。价键理论比较简单明了，易于理解和接受，而且很好地解释了配离子的空间几何构型。我们知道物质的结构决定物质的性质，那么价键理论对配合物的性质（如配合物的稳定性和某些配离子的磁性）又是怎么解释的呢，我们将留待下次课学习。

（四）思考题：

请同学们课下查阅有关资料，分析思考内轨型配合物(inner orbital complexes)和外轨型配合物(outer orbital complexes)在键能、稳定性、磁性、等方面的性质会有何不同？并书写一篇小论文上交。

2007-11-30

第五篇：无机化学心得

无 机 及 分 析 化 学 心 得

班级：

姓名：学号： 无机及分析化学心得

经过一个学期对《无机及分析化学》这门课程的学习，我的感触颇多。因为我是一名转专业的学生，所以在大二的时候才开始上这门课。从一开始的自我想象容易，到自我感觉良好，到有点小小的紧张，再到立志要开始认真的学习，到感觉状态有所好转，再到充满自信。这其中的纠结、艰辛和自豪，不是一两句话就可以描述清楚的。再加上因为我想要获得保研的资格，因此我对于将这门课学好是持着一种前所未有的坚定心情。下面我就将会将我这一学期所收获的一一讲来。

从一开始的自我想象容易，这其中的莫名的自信感来自于因为我在高中的时候是一名理科生，当时的化学成绩自我感觉还行吧，所以在开学的时候说实话根本就没把《无机及分析化学》这门课当做我所学的重点去认真的准备。到后来在开学的第四周的时候开始上无机化学的第一节课，那节课老师在无心之间问了一句：“同学们，现在这个班上有多少人在高中的时候是学的文科啊？”当时我们就只看见前后左右的人都举手了，还认识到只有我们极少数的人是大二的师兄师姐，所以在当时出于身为少数理科生的骄傲和一点点身为师姐的骄傲对这门课的自信又多了一层（虽然其中没有什么联系，但在当时我还真就这么想了，现在想想当时还真幼稚）。在上了3、4节课的时候吧，紧张感开始出现了，在当时老师其实讲课是讲的很慢的，而我们差不多学到了胶体溶液那一节，当时在听胶团结构的时候，真的就只感觉眼前是一个个熟悉又陌生的字符在眼前飞舞，脑袋中是一片空白，感觉平时都听得懂得字怎么现在就不明白了呢？直到后来在课下复习的时候才渐渐的弄明白。比如：AgNO3溶液与过量的KI溶液反应制备AgI溶胶，其反应的方程式为：

AgNO3+KI=AgI+KNO3 又因为过量的KI溶液和固体AgI粒子在溶液中选择吸附了与自身组成相关的I-，因此胶粒带负电。而此时形成的AgI溶胶的胶团结构

-+x-+ 为: 【(AgI)m·nI·（n-x)K】·xK此时，（AgI)m为胶核，I-为电位离子，一部分K+为反离子，而且电位离子和反离子一起形成吸附层，吸附层与胶核一起组成胶粒。由于胶粒中反离子数比电位离子少，故胶粒所带电荷与电位离子符号相同，为负电荷。其余的反离子则分散在溶液中，形成扩散层，胶粒与扩散层的整体成为胶团，胶团内反离子和电位离子的电荷总数相等，故胶团是电中性的。而吸附层和扩散层的整体称为扩散双电层。

从那节课后我就开始认识到自己之前的想法是多么得错误，就算自己在高中的时候是一名理科生，相较于文科生多了一些比较基础的东西，但在学习知识上是容不得我们掉以轻心的。而且在经过了一年多没有对以前的知识进行复习的时间之后，根据德国心理学家艾宾浩斯发现的遗忘曲线，我对化学的基础知识早已就忘得差不多了，只剩下一些模模糊糊的印象。因此，在重新站在一条新的起跑线之后，我首先需要做的便是端正自己的学习态度，开始了预习、复习之旅。因为在课前的预习过程中对老师要讲的知识有了一个大体的框架结构，并将自己需要着重听的知识点标出，再经过课堂的认真听讲及课后对还比较模糊的知识点的复习，我对无极及分析化学这门课又重拾了自己的自信心，特别是在学到自己比较擅长的化学反应速率和化学平衡章节的时候，将之前因为自己的种种原因对无机及分析化学产生的恐惧感彻底祛除。

该章的要点和难点是：

1、反应速率方程，反应级数，基元反应。

2、从碰撞理论和过渡态理论理解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。

3、平衡常数表达式和标准平衡常数的计算。

4、非标准状态下自由能变化的计算（范特霍夫等温式），平衡常数和标准自由能变化的关系。

5、从热力学分析理解浓度、压力和温度对化学平衡移动的影响。在这里我就对其中的一个小小知识点做一点分析吧。如：满足能量要求的分子还必须处于有利的方位上才能发生有效碰撞。例如：反应2NO2(g)+F2(g)=2NO2F 反应机理为1）NO2(g)+F2(g)=NO2F+F(慢反应）2）NO2+F=NO2F（快反应）

情况1：由于分子具有的动能小于活化分子的最低能量，所以为非反应碰撞。

情况2：由于分子具有足够大的动能（活化分子），而且碰撞的相对方向正确，所以为反应性碰撞。

情况3：虽然分子具有足够大的能量，但是由于碰撞的方位不对，不会发生反应。由上面的推导我们可知：反应速率是由碰撞频率Z，分子有效碰撞分数f，以及方位因子p三个因素决定的v=Z*f*p。因此，满足能量要求的分子还必须处于有利的方位上才能发生有效碰撞。

经过一个学期对《无机及分析化学》的学习，我的收获颇多，不仅仅是知识上的，更为重要的是我知道了对待学习的态度从来都应该是严谨不能怠慢的。想学好化学就不要对它有任何的抵触和恐惧心理，要相信自己，只要方法得当功夫落到实处就能学好。并且它与其他理科有所不同，在记忆方面要下很大功夫，各种化学式、反应原理、性质都要牢牢地掌握，这是做题的基础，因此大家上课的时候一定要仔细记忆老师讲的重点对于记忆化学式、性质等有很大的帮助。并且我们要：1、总结经验规律：掌握无机化学中规律性的东西对于更好地掌握、理解无机化学反应及其原理是很有帮助的，因此在平时学习过程中应重规律的总结。2、善于归纳总结：在无机化学学习中，会发现无机反应式错综复杂，且种类繁多，想要全部记住，记准并非易事，但若在平时的学习中善于归纳总结，将所学的每一章节的内容归纳出其知识网络图，相信学好无机化学并非难事。3、结合实际生活，培养学习兴趣：学好无机化学，重在要有兴趣，培养学习兴趣能够使我们更有效地进行学习。结合生活实际，解释生活中常用的一些问题，或通过所学知识去解决一些与无机化学有关的问题，均能使我们能更近一步掌握和灵活运用所学知识，并逐步建立起学习兴趣。当然，以上仅是对课堂学习的一点补充，我们应该在认真听取老师的讲义并作好课堂笔记的基础上灵活运用以上方法，才能学好无机化学这门课。