大学化学教案

篇一：大学有机化学教案

第一章 绪 论

教学基本要求：

要求学生了解有机化学的研究对象及有机化学的产生与发展历史，认识有机化学与生产和生活的密切关系。同时，通过对共价键理论及其本质的学习，达到掌握有机化合物分子结构基本理论的目的。掌握碳原子正四面体概念，掌握共价键属性，了解有机化合物的分类和研究有机化合物的步骤。

教学重点和难点：

本章的重点是掌握有机化合物的结构、组成和性质的特点。

难点是利用价键理论、分子轨道理论对共价键的理论解释。

第一节 有机化学的研究对象

一、 有机化合物和有机化学

1、有机化合物是指碳氢化合物以及从碳氢化合物衍生而得的化合物。

2、有机化学是研究有机合物及其衍生物的结构特征.合成方法和理化性质等的化学。

一、 有机化合物的特点

1、分子组成复杂

组成元素不多，但数目庞大，结构相当复杂。

2、同分异构现象

例如：乙醇和甲醚分子式为：C2H6O 但化学结构不同。 乙醇 CH3CH2OH 甲醚 CH3OCH3

3、容易燃烧

绝大多数有机物都是可燃的。燃烧后生成二氧化碳和水。

4、难溶于水（特殊例外）

很多有机物难溶于水而易溶于有机溶剂，原理依据,相似相溶原理,与水形成氢 键的能力差。

5、熔、沸点低

许多有机物在室温时呈气态和液态，常温下呈固态的有机物其熔点一般也很低。 例如：尿素 132.7°C 葡萄糖 146°C。

6、反应速率较慢

经常需要几小时、几天才能完成，为了加速反应，往往需加热、光照或使用催 化剂等。3

7、反应复杂，副反应多

往往同一反应物在同一条件下会得到许多不同的产物。所以就降低了主要产物产率。

特殊例外： 乙醇易溶于水、四氯化碳可灭火等。

三、有机化学的重要性

有机化学是有机化学工业的理论基础；研究天然有机化合物、发展染料、合成药物、香料、生产乙炔、石油化工产品的开发利用；生物学、医学等等都需要有坚实的有机化学知识。

第二节 共价键的一些基本概念

一、共价键理论

1、价键理论

1

（1）原子轨道重叠或电子配对

基本理论在无机化学中已经介绍了， 由一对电子形成的共价键叫做单键，用一条短直线表示，如果俩个原子各有二个或三个未成键的电子，构成的共价键则为双键或叁键。

例如：

4

H CC

（2）共价键的饱和性

当原子的未成键的一个电子与某原子的一个电子配对以后，就不能再与第三个电子配对了，这就是共价键的饱和性。

（3）共价键的方向性

遵守最大重叠原理，分子的能量最低，形成最稳定的分子。

2、分子轨道理论

它是从分子的整体出发去研究分子中每一个电子的运动状态，认为形成化学键的电子是在整个分子中运动的。

分子轨道理论认为化学键是原子轨道重叠产生的，原子轨道重叠时就可以形成同样数目的分子轨道。

原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个条件：

（1）对称匹配原则

（2）原子轨道重叠最大原则

（3）能量相近原则

分子轨道的对称性不同可将其分为σ轨道和π轨道。

二、共价键的键参数

1、 键长：形成共价键的两个原子核间距离。键长的单位为㎜。

例：

CH3CH

3CH2CH3

H

0.1530 0.15100.1456

同一类型的共价键的键长在不同的化合物中可能稍有区别。

2、 键角：两个共价键之间的夹角。

例：109o 28'

H

3、键能： 当A和B两个原子（气态）结合生成A—B分子（气态）时所放出的能量称为键能。用△H表示。

A（气）+B（气）—→A—B（气）

离解能：要使1molA—B双原子分子（气态）共价键解离为原子（气态）时所需要的能量也就是键能，或叫键的离解能。用D表示。

2

共价键断裂时，必须吸热，△H为正值；形成共价键时放热，△H为负值。 注意：双原子分子，键能和离解能数值相等；多原子分子，键能为离解能的平均值。

键能越大，键越牢固。

5

4、键矩：正、负电荷中心的电荷（e）与正负电荷中心之间的距离（d）的乘积称为键矩。

μ= e d

键矩是用来衡量键极性的物理量，为一矢量，有方向性的，通常规定其方向由正到负，用箭头表示。例如：

CH3

两个相同的原子组成的键键矩为零；两个不相同的原子组成的键均有键矩。

5、偶极矩：多原子分子各键的键矩向量和就是该分子的偶极矩。例如：

甲烷和四氯化碳是对称分子，各键矩向量和为零，故为非极性分子。氯甲烷分子中C—Cl键矩未被抵消，μ=1.94D，为极性分子。 所以，键的极性和分子的极性是不相同的。

三、共价键的断裂

1、均裂： 成键的一对电子平均分给两个原子或原子团。 A:B→A2+B2

A2 称为自由基，或称为游离基。例如：

HCH3CH3CH2 分别叫甲基自由基和乙基自由基，通用R2表示。

经过均裂生成自由基的反应称为自由基反应；一般在光、热作用下进行。

2、异裂： 异裂生成正离子和负离子，有两种异裂： CXCH3C+XCXCX碳正离子 碳负离子 例如：CH3 等；用通式：RR表示。

经过异裂生成离子的反应称为离子型反应；一般在酸、碱作用下进行。 了解： 亲电反应亲电试剂 亲电体例如：金属离子、氢质子等。亲核反应亲核试剂 亲核体例如：氢氧根负离子等。

第三节诱导效应

1、定义：

在有机化合物中，由于电负性不同的取代基团的影响，使整个分子中成键电子云按取代基团的电负性所决定的方向而偏移的效应称为诱导效应。

2、特征：

3

诱导效应的特征是沿着碳链传递，并随碳链的增长迅速减弱或消失。 通过静电诱导而影响到分子的其他部分，没有外界电场的影响也存在。

3、表示形式：一般用I来表示诱导效应。—I相当于吸电子效应，+I相当于供电子效应，饱和的C—H键的诱导效应规定为零。

6

CHCX +II=0 -I

4、具有--I效应原子和原子团的相对强度：

同族元素：

—F﹥—Cl﹥—Br﹥—I 从上到下依次减小

同周期元素：

—F﹥—OR﹥—NHR从左到右依次增强

不同杂化态：

CRCRCR2CR2R3

5、具有+I效应的原子团主要是烷基，相对强度是：

(CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3 第四节研究有机化合物的一般步骤

1、分离提纯

重结晶法、升华法、蒸馏法、色层分析法以及离子交换法等。

2、纯度的检定

测定有机化合物的物理常数就可以检定其纯度。如熔点、沸点、相对密度和折射率等。

3、元素分析、实验式和分子式的确定

元素定性分析、元素定量分析、求各元素的质量比、计算实验式；测定相对分子质量，确定分子式。

例如: 3.26g样品燃烧后,得到4.74gCO2和1.92gH2O,实验测得其相对分子量为

60。 样品 CO2 H2O

3.26g4.74g 1.92g

C相对原子质量 12

碳质量=CO2质量3————————=4.743—－=1.29g

CO2相对分子质量 44

碳质量 1.29

————3100﹪=————3100﹪=39.6﹪(C)

样品质量 3.26

H相对原子质量322

氢质量=H2O 质量3—————————=1.923——=0.213g

H2O相对分子质量18

氢质量 0.213

————3100﹪=————3100﹪=6.53﹪(H)

样品质量 3.26

4

(O)﹪=100﹪-(39.6﹪+6.53﹪)=53.87﹪

计算原子数目比: 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

样品的实验式为CH2O。测其分子量为60，故分子式为C2H4O2。

4、结构式的确定

应用现代物理方法如X衍射、红外光谱法、核磁共振谱和质谱等能快速、准确地得到分子的结构式。

分子的结构包括分子的构造、构型和构象。

5、构造式的写法

HHHHCHHHCCH

也可以用简略式书写：

(CH3)3C(CH2)4CH(CH3)2 CH4 CH2=CH2

第五节 有机化合物的分类和官能团

一、按碳架分类

1、开链化合物 分子中碳原子相互结合成碳链 的化合物

CH3CH2CH3CH3CH2CH2OHCH3CH2COOH

2、碳环化合物 分子中碳原子相互结合成 碳环的化合物

（1）脂环化合物 分子中碳原子相互结合成碳环

（2）芳香族化合物 分子中碳原子连接成特殊的芳香环

3、杂环化合物 这类化合物具有环状结构,但是组成环的原子除碳外,还有氧.硫.氮等其他元素的原子

篇二：大学分析化学教案

分析化学教案

杨 兴 华

怀化学院化学化工系

2008.9

第1章 绪论

目的要求：

了解分析化学的主要任务和作用、分类方法和发展以及主要参考资料。 教学内容：

一、 分析化学的任务和作用 1．基本概念：

分析化学：研究物质化学组成的分析方法及有关理论的一门科学，是化学的一个重要分支。 2．分析化学的任务

可归纳为三大方面的主要任务：

鉴定物质的化学组成（或成分）——定性分析(qualitative analysis)

测定各组分的相对含量——定量分析(quantitative analysis)确定物质的化学结构——结构分析(structural analysis) 3．分析化学的作用

不但对化学学科的本身的发展起着重大的作用，而且在各个领域都起着很重要的作用，比如：在国民经济、科学研究、医药卫生与环境保护等领域都起着重要的作用。

二、 分析方法的分类

三、 分析化学的发展与趋势

分析化学的发展经历了三次巨大变革，成为化学的一个重要分支。 第一次变革：20世纪初。溶液平衡四大理论的建立，为分析化学提供了理论基础，使分析化学由一门技术发展成为一门科学。

第二次变革：20世纪50年代。由于物理学和电子学的发展，使仪器分析方法得到发展，使原来以化学分析为主的经典分，发展成为以仪器分析为主的现代分析化学。

第三次变革：20世纪70年代，以计算机应用主要标志的信息时代的到来，为分析化学建立高灵敏度、高选择性、高准确性、自动化、智能化的新方法创立了条件。

总之，分析化学的发展趋势是以提高分析方法的准确度、灵敏度和分析速度，发展自动分析和遥测分析为目标。

思考题：做好下一章的预习

第2章 分析试样的采集与制备

目的要求：

通过本章教学，使学生了解固体试样、液体试样、气体试样及生物试样的采集方法；掌握试样的制备方法；掌握常用的试样分解方法：溶解法、熔融法，了解试样分解的其它方法；了解并理解分析测定前的预处理。 教学重点：试样的分解；

教学难点：根据试样特点确定试样分解方法

教学内容： 2-1 试样的采集

在分析实践中，常需测定大量物料中某些组分的平均含量. ? 取样的基本要求：代表性

对比较均匀的物料，如气体、液体和固体试剂等，可直接取少量分析试样，不

需再进行制备。

通常遇到的分析对象，从形态来分，不外气体、液体和固体三类，对于不同的

形态和不同的物料，应采取不同的取样方法。 2.1.1 固体试样的采集

固体物料种类繁多，性质和均匀程度差别较大。

组成不均匀的物料: 矿石,煤炭,废渣和土壤等；

组成相对均匀的物料：谷物、金属材料、化肥、水泥等。

对不均匀试样，应按照一定方式选取不同点进行采样，以保证所采试样的代表性。

采样点的选择方法：随即采样法；判断采样法；系统采样法等。

取样份数越多越有代表性，但所耗人力、物力将大大增加。应以满足要求为原

则。

平均试样采取量与试样的均匀程度、颗粒大小等因素有关。通常，试样量可按

下面经验公式(切桥特公式)计算： m ≥ Kd 2

式中：m为采取平均试样的最低重量(kg)；d 为试样的最大颗粒直径(mm)；

K 为经验常数，可由实验求得，通常K 值在0.05 - 1之间。

例：采集矿石样品，若试样的最大直径为10 mm， k =0.2 kg/mm2, 则应采集多少试样

解： m ≥ kd 2 = 0.2 ? 10 2 = 20 (kg)

* 金属（合金）样品采取

一般，金属经过高温熔炼，组成比较均匀，因此，于片状或丝状试样，剪取一

部分即可进行分析。

钢锭和铸铁，由于表面和内部的凝固时间不同，铁和杂质的凝固温度也不一样，

因此，表面和内部的组成不很均匀。取样时应先将表面清理，然后用钢钻在不同部位、不同深度钻取碎屑混合均匀，作为分析试样。

对于那些极硬的样品如白口铁、硅钢等，无法钻取，可用铜锤砸碎之，再放入

钢钵内捣碎，然后再取其一部分作为分析试样。 2.1.2 液体试样的采取

常见液体试样包括：水，饮料，体液，工业溶剂等。一般比较均匀，采样单元数可以较少。

对于体积较小的物料，可在搅拌下直接用瓶子或取样管取样；

装在大容器里的物料，在贮槽的不同位置和深度取样后混合均匀即可作为分析

试样；

对于分装在小容器里的液体物料，应从每个容器里取样，然后混匀作为分析试

样。

对于水样，应根据具体情况，采取不同的方法采样。

采取水管中或有泵水井中的水样时，取样前需将水龙头或泵打开，先放水

10-15

分钟，然后再用干净瓶子收集水样。

采取池、江、河、湖中的水样时，首先根据分析目的及水系具体情况选择好采

样地点。用采样器在不同深度各取一份水样，混合均匀后作为分析试样。 2.1.3 气体试样的采取

常见气体试样有：汽车尾气、工业废气、大气、压缩气体以及气溶物等。亦需按具体情况，采用相应的方法。

最简单的气体试样采集方法为用泵将气体充入取样容器中，一定时间后将其封好即可。但由于气体储存困难，大多数气体试样采用装有固体吸附剂或过滤器的装置收集。

固体吸附剂用于挥发性气体和半挥发性气体采样； ?过滤法用于收集气溶胶中的非挥发性组分。 ?大气样品的采取，通常选择距地面

50-180厘米的高度采样、使与人的呼吸空气

相同。

大气污染物的测定是使空气通过适当吸收剂，由吸收剂吸收浓缩之后再进行分

析。

对储存在大容器内的气体，因不同部位的密度和均匀性不同，应在上、中、下

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