《第1章 物质的状态精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 物质的状态精选PPT.ppt（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第1章 物质的状态第1页，此课件共31页哦绪论绪论化学学科的内涵及地位作用化学学科的内涵及地位作用世界是物质组成的世界是物质组成的世上万物是由原子组成的世上万物是由原子组成的组成万物的原子种类只有一百多种组成万物的原子种类只有一百多种成千上万物质间的复杂变化构成世界的千其百态成千上万物质间的复杂变化构成世界的千其百态物质间的变化包括物理变化和化学变化两种物质间的变化包括物理变化和化学变化两种化学从原子分子水平研究物质的组成、结构、性质、变化及应用的科化学从原子分子水平研究物质的组成、结构、性质、变化及应用的科学。学。物理学是研究物质运动最一般规律及物质基本结构的学说。第2页，此课件共31页哦物
2、质的物质的(化学化学)分类分类物质单质混合物纯净物化合物均相混合物非均相混合物第3页，此课件共31页哦化学研究内容和方法化学研究内容和方法化学反应类型化学热力学分子设计合成化学化学反应原理化学动力学反应机理研究内容研究内容物质结构原子、分子和晶体的结构量子力学,固体物理物质变化与物质合成研究方法研究方法理论物质结构理论，化学反应理论与实验分析、分离、测试、合成第4页，此课件共31页哦化学学科在科学发展中的地位化学学科在科学发展中的地位R.Breslow(1997)Chemistry Today and TomorrowThe Central,Useful and Creative Scienc
3、e化学的今天和明天化学是一门中心的、实用的和创造性的科学第5页，此课件共31页哦 从早晨开始，我们在用化学品建造的住宅中醒来，家具是部分地用化学工业生从早晨开始，我们在用化学品建造的住宅中醒来，家具是部分地用化学工业生产的现代材料制作的，我们使用化学家们设计的肥皂和牙膏并穿上由合成纤维和合产的现代材料制作的，我们使用化学家们设计的肥皂和牙膏并穿上由合成纤维和合成染料制成的衣服，即使天然纤维（如羊毛或棉花）也是经化学品处理过并染色的。成染料制成的衣服，即使天然纤维（如羊毛或棉花）也是经化学品处理过并染色的。这样可以改进它们的性能。这样可以改进它们的性能。为了保鲜起见，食品要被包装和冷藏起来，而这
4、些食品要么用化肥、除草剂和为了保鲜起见，食品要被包装和冷藏起来，而这些食品要么用化肥、除草剂和农药使之生长；要么家畜类需兽医药来防病；要么需加入维生素后食用；甚至我们农药使之生长；要么家畜类需兽医药来防病；要么需加入维生素后食用；甚至我们购买的天然食品，如牛奶，也必须经过化学检验后方可食用。购买的天然食品，如牛奶，也必须经过化学检验后方可食用。我们的交通工具我们的交通工具汽车、火车、飞机汽车、火车、飞机在很大程度上依靠化学工在很大程度上依靠化学工业的产品；晨报是用化学家们制造的油墨在用化学方法制造的纸上印刷业的产品；晨报是用化学家们制造的油墨在用化学方法制造的纸上印刷的；用于说明事物的照片要用
5、化学家们制造的胶卷和胶片；日常生活中的；用于说明事物的照片要用化学家们制造的胶卷和胶片；日常生活中的金属制品都是用经过以化学为基础的冶炼转化为金属或合金后制造的，的金属制品都是用经过以化学为基础的冶炼转化为金属或合金后制造的，为了保护它们还要涂上油漆。为了保护它们还要涂上油漆。化妆品是由化学家制造和检验过的；警察和军人用的武器也都依靠化化妆品是由化学家制造和检验过的；警察和军人用的武器也都依靠化学。事实上，在我们的日常生活中很难找出一种不依靠化学和化学家帮学。事实上，在我们的日常生活中很难找出一种不依靠化学和化学家帮助而制造出来的产品。助而制造出来的产品。化学的今天和明天化学的今天和明天化学的
6、今天和明天化学的今天和明天 R.Breslow R.Breslow R.Breslow R.Breslow（1997199719971997年）年）年）年）第6页，此课件共31页哦化学是承上启下的中心学科(central science)科学按照其研究对象由简单到复杂分为科学按照其研究对象由简单到复杂分为：上游：数学、物理学上游：数学、物理学研究对象简单，研究程度很深研究对象简单，研究程度很深 中游：化学中游：化学 下游：生命、材料、环境下游：生命、材料、环境研究对象复杂研究对象复杂化学是中心科学，是从上游到下游的必经之地，永远不会象有些人估计的那样将要在物理学与生物学的夹缝中逐渐消亡！化学是
7、一门中心科学化学是一门中心科学徐光宪徐光宪.今日化学的何去何从今日化学的何去何从J,大学化学大学化学,2003,18(1):1 化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学都有密切的联系、交叉和渗透的中心科学。等八大朝阳科学都有密切的联系、交叉和渗透的中心科学。第7页，此课件共31页哦化学是一门实用的科学化学是一门实用的科学 人类之衣、食、住、行和娱乐无不与化学有关。当前一些重大的工业过程基本上都基于化学过程。当前一些重大的工业过程基本上都基于化学过程。世界专利发明中有世界专利发明中有20%20%与化学有关。与化
8、学有关。发达国家从事研究与开发的科研人员中，化学与化工发达国家从事研究与开发的科研人员中，化学与化工专家占一半左右。专家占一半左右。化工企业产品的更新换代依靠化学的进步，而化工化工企业产品的更新换代依靠化学的进步，而化工产品的产值和出口比例在国民经济中一直保持着领产品的产值和出口比例在国民经济中一直保持着领先地位先地位。第8页，此课件共31页哦化学是一门创造性的科学化学是一门创造性的科学化化学学家家辛辛勤勤的的耕耕耘耘着着元元素素周周期期体体系系中中的的百百余余个个化化学学元元素素并并整整理理着着天天然然产产物物，所所发发现现的的新新化化合合物物几几乎乎每每10年年约约翻翻一一番番。随随着着化
9、化学学反反应应基基础础理理论论及及合合成成方方法法的的不不断断发发展展和和完完善善，新新化化合合物物的的增增加加速速率率已已快快于于指指数数表表达达方方式式，90年年代代以以来来每每年年新新增增的的化化合合物物约约有有60余余万万种种。迄迄今今化化学学家家已已经经拥拥有有1900多万种化合物，其中绝大多数是由化学家合成的。多万种化合物，其中绝大多数是由化学家合成的。化学在旧的自然界旁又建起了一个新的自然界。化学在旧的自然界旁又建起了一个新的自然界。R.B.Woodward第9页，此课件共31页哦药物合成抗生素随即筛选随即筛选 分分子设计子设计第10页，此课件共31页哦海葵毒素的分子结构海葵毒素
10、的分子结构分子式为分子式为C129H223N3O54有有64个个不不对对称称碳碳和和7个个骨骨架架内内双双键键,异构体数目多达异构体数目多达271个个有机合成有机合成杰杰作作1989年美国哈佛大学年美国哈佛大学Kishi宣布全合成宣布全合成64个手性中个手性中心心21021个个同分异构体同分异构体第11页，此课件共31页哦VB12分子结构分子结构R.B.Woodward合成合成1965年获年获Nobel化学奖化学奖有机合成有机合成杰杰作作第12页，此课件共31页哦20世纪合成化学的辉煌成就第13页，此课件共31页哦第一章第一章 物质的状态物质的状态n1.3固体固体n1.2液体液体n1.1气体气
11、体第14页，此课件共31页哦1.1 气体气体n理想气体与实际气体理想气体与实际气体n理想气体定律理想气体定律n实际气体的状态方程实际气体的状态方程第15页，此课件共31页哦定定 义义状状 态态 方方 程程(p,V,T关系）理理 想想 气气 体体气体中的分气体中的分子看成几何质子看成几何质点，不占体积，点，不占体积，分子间没有相分子间没有相互作用。互作用。p/kPa,V/L,T/K,n/mol,R=8.314Jmol-1K-1(Pam3mol-1K-1/kPaL3mol-1K-1)实实 际际气气体体气体中的分子气体中的分子占有一定体积，占有一定体积，分子间存在一分子间存在一定的相互作用。定的相互
12、作用。a,b为与气体有关的常数，可查表为与气体有关的常数，可查表。范德华（Van der Waals)方程第16页，此课件共31页哦理想气体理想气体是一假想的气体，实际上是不存在的。是人们在研究真实气体性质时提出的物理模型。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。两个忽略分子间的作用力分子间的作用力分子本身的体积分子本身的体积两个条件不很高（与大气压相比）不很高（与大气压相比）不很低（与不很低（与273.15K相比）相比）第17页，此课件共31页哦混合气体分压定律混合气体分压定律 当当T一一定定时时，
13、在在V体体积积内内，设设混混合合气气体体有有i种种，若若各各组组分分气气体体均为理想气体，则均为理想气体，则p总总V=n总总RT=(n1+n2+ni)RT=n1RT+n2RT+niRT=p1V+p2V+piV=(p1+p2+pi)Vp总总=pi=p1+p2+Pi由于由于piV=niRT；p总总V=n总总RT 第18页，此课件共31页哦混合气体分体积定律混合气体分体积定律 分体积:混合气体中某一组分i的分体积Vi是该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。第19页，此课件共31页哦第20页，此课件共31页哦P4 例1-31.00molCO2气体在气体在0时的体积分别为时的体积分
14、别为V，计算其压力，计算其压力pV/Lp按理想气体计算按理想气体计算p=nRT/VP按实际气体计算按实际气体计算22.41011010.21.131045.331030.054.541041.65105V,分子间距离减小，分子间作用力增大，导致实际压力比理想气体压力分子间距离减小，分子间作用力增大，导致实际压力比理想气体压力小；小；V,p,分子本身体积影响因素增大，导致实际压力比理想气体压力大。分子本身体积影响因素增大，导致实际压力比理想气体压力大。第21页，此课件共31页哦1.2液体液体 液体没有固定的外形和显著的膨胀性，液体没有固定的外形和显著的膨胀性，但有着确定的体积，一定的流动性、一但
15、有着确定的体积，一定的流动性、一定的掺混乱性、一定的表面张力，固定定的掺混乱性、一定的表面张力，固定的凝固执点和沸点。的凝固执点和沸点。第22页，此课件共31页哦1.2.1液体的蒸发液体的蒸发液体分子运动到接近液体表液体分子运动到接近液体表面面,并具有适当的运动方向和足并具有适当的运动方向和足够大的动能时够大的动能时,它可以挣脱邻近它可以挣脱邻近分子的引力逃逸到液面上方的分子的引力逃逸到液面上方的空间变为蒸气分子空间变为蒸气分子.第23页，此课件共31页哦蒸气压蒸气压第24页，此课件共31页哦饱和蒸气压饱和蒸气压n相同温度下，不同液体由于分子间的相同温度下，不同液体由于分子间的引力不同，蒸气压
16、不同。引力不同，蒸气压不同。n同一液体，温度越高，蒸气压越大；同一液体，温度越高，蒸气压越大；第25页，此课件共31页哦1.2.2液体的沸腾液体的沸腾当当p蒸蒸=p外外时时的温度为沸点的温度为沸点 P外外P蒸蒸第26页，此课件共31页哦1.2.3气体的液化气体的液化临界现象临界现象临界温度临界温度Tc：物质处于临界状态时物质处于临界状态时的温度，它是物质以液态形式出现的温度，它是物质以液态形式出现的最高温度的最高温度。临界压力临界压力pc：在临界温度时使气体液化在临界温度时使气体液化所需的最小压力所需的最小压力临界体积临界体积Vc：在在Tc,pc下下1mol气体的气体的体积体积水的相图：点O是
17、三相点三相点，系统处于点O时，气、液、固三相共存。纯水的三相点的压力是611.73Pa，温度是273.16k第27页，此课件共31页哦1.3固体固体p有规则的几何外形；有规则的几何外形；p有固定的熔点；有固定的熔点；p各向异性各向异性热、光、电、力、溶等，热、光、电、力、溶等，不同方向有不同值；不同方向有不同值；p对称性对称性p面角守恒面角守恒1.3.1晶体的特征晶体的特征第28页，此课件共31页哦晶格：晶格：晶体中微粒抽象为几何点晶体中微粒抽象为几何点,这些点的总和构成晶格。这些点的总和构成晶格。晶格结点：晶格结点：晶格中排有微粒的点；晶胞：晶胞：由晶格划分出的最小单元，它是晶体的最小结构单
18、位由晶格划分出的最小单元，它是晶体的最小结构单位1.3.2晶胞和晶格的分类晶胞和晶格的分类p晶胞的大小和形状晶胞的大小和形状由晶胞参数由晶胞参数a,b,c,规规定定p晶胞内容晶胞内容晶胞内原子的种类及其分布晶胞内原子的种类及其分布第29页，此课件共31页哦1.3.2晶胞和晶格的分类晶胞和晶格的分类晶体的晶胞常数晶体的晶胞常数晶胞常数晶胞常数第30页，此课件共31页哦7 种晶系图形种晶系图形立方立方Cubica=b=c,=90四方四方Tetragonala=b c,=90六方六方Hexagonala=b c,=90,=120正交正交Rhombica b c,=90三方三方Rhombohedrala=b=c,=90a=b c,=90=120单斜单斜Monoclinica b c=90,90三斜三斜Triclinica b c=90第31页，此课件共31页哦