高中化学竞赛全套资料 26页

初赛基本要求 1. 有效数字 在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等）测量数据的有效数字。数字运算的约化规则和运算结果的有效数字。实验方法对有效数字的制约。2. 气体 理想气体标准状况（态）。理想气体状态方程。气体常量R。体系标准压力。分压定律。气体相对分子质量测定原理。气体溶解度（亨利定律）。3. 溶液 溶液浓度。溶解度。浓度与溶解度的单位与换算。溶液配制（仪器的选择）。重结晶的方法及溶质/溶剂相对量的估算。过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。重结晶和洗涤溶剂（包括混合溶剂）的选择。胶体。分散相和连续相。胶体的形成和破坏。胶体的分类。胶体的基本结构。4. 容量分析 被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等基本概念。酸碱滴定曲线（酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系）。酸碱滴定指示剂的选择。以高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的基本滴定反应。分析结果的计算。分析结果的准确度和精密度。5. 原子结构 核外电子运动状态:用s、p、d等来表示基态构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电子排布。电离能、电子亲合能、电负性。6. 元素周期律与元素周期系 周期。1—18族。主族与副族。过渡元素。主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一般规律。原子半径和离子半径。s、p、d、ds区元素的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的关系。最高氧化态与族序数的关系。对角线规则。金属与非金属在周期表中的位置。半金属（类金属）。主、副族的重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。铂系元素的概念。7. 分子结构 路易斯结构式。价层电子对互斥模型。杂化轨道理论对简单分子（包括离子）几何构型的解释。共价键。键长、键角、键能。σ键和π键。离域π键。共轭（离域）体系的一般性质。等电子体的一般概念。键的极性和分子的极性。相似相溶规律。对称性基础（限旋转和旋转轴、反映和镜面、反演和对称中心）。8．配合物 路易斯酸碱。配位键。重要而常见的配合物的中心离子（原子）和重要而常见的配体（水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等）。螯合物及螯合效应。重要而常见的配合反应。配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的关系（定性说明）。配合物几何构型和异构现象基本概念和基本事实。配合物的杂化轨道理论。用杂化轨道理论说明配合物的磁性和稳定性。用八面体配合物的晶体场理论说明Ti(H2O)63+的颜色。软硬酸碱的基本概念和重要的软酸软碱和硬酸硬碱。9．分子间作用力 范德华力、氢键以及其他分子间作用力的能量及与物质性质的关系。10.晶体结构 分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。晶胞（定义、晶胞参数和原子坐标及以晶胞为基础的计算）。点阵（晶格）能。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型：NaCl、CsCl、闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、金红石、二氧化硅、钙钛矿、钾、镁、铜等。11.化学平衡 平衡常数与转化率。弱酸、弱碱的电离常数。溶度积。利用平衡常数的计算。熵（混乱度）的初步概念及与自发反应方向的关系。12.离子方程式的正确书写。\n13.电化学 氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应影响的说明。14.元素化学 卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、铝。碱金属、碱土金属、稀有气体。钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。过渡元素氧化态。氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。常见难溶物。氢化物的基本分类和主要性质。常见无机酸碱的基本性质。水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、定性检出（不包括特殊试剂）和一般分离方法。制备单质的一般方法。15.有机化学 有机化合物基本类型——烷、烯、炔、环烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物以及磺酸的命名、基本性质及相互转化。异构现象。加成反应。马可尼科夫规则。取代反应。芳环取代反应及定位规则。芳香烃侧链的取代反应和氧化反应。碳链增长与缩短的基本反应。分子的手性及不对称碳原子的R、S构型判断。糖、脂肪、蛋白质的基本概念、通式和典型物质、基本性质、结构特征及结构表达式。16.天然高分子与合成高分子化学的初步知识（单体、主要合成反应、主要类别、基本性质、主要应用）。决赛基本要求 本基本要求在初赛要求基础上增加下列内容，数学工具不涉及微积分。1. 原子结构 四个量子数的物理意义及取值。氢原子和类氢离子的原子轨道能量的计算。s、p、d原子轨道轮廓图及应用。2. 分子结构 分子轨道基本概念。定域键键级。分子轨道理论对氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的结构和性质的理解及应用。一维箱中粒子模型对共轭体系电子吸收光谱的解释。超分子的基本概念。3. 晶体结构 点阵的基本概念。晶系。根据宏观对称元素确定晶系。晶系与晶胞形状的关系。十四种空间点阵类型。点阵的带心（体心、面心、底心）结构的判别。正当晶胞。布拉格方程。4.   化学热力学基础 热力学能（内能）、焓、热容、自由能和熵。生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。反应的自由能变化与反应的方向性。吉布斯-亥姆霍兹方程及其应用。范特霍夫等温方程及其应用。标准自由能与标准平衡常数。平衡常数与温度的关系。热化学循环。相、相律和单组分相图。克拉贝龙方程及其应用。5.    稀溶液的通性（不要求化学势）。6.   化学动力学基础 反应速率基本概念。速率方程。反应级数。用实验数据推求反应级数。一级反应积分式及有关计算（速率常数、半衰期、碳-14法断代等）。阿累尼乌斯方程及计算（活化能的概念与计算；速率常数的计算；温度对速率常数影响的计算等）。反应进程图。活化能与反应热的关系。反应机理一般概念及推求速率方程（速控步骤、平衡假设和稳态假设）。离子反应机理和自由基反应机理基本概念及典型实例。催化剂及对反应的影响（反应进程图）。多相反应的反应分子数和转化数。7.   酸碱质子理论 缓冲溶液的基本概念。典型缓冲体系的配制和pH值计算。利用酸碱平衡常数的计算。溶度积原理及有关计算。\n8.    Nernst方程及有关计算 原电池电动势的计算。pH对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。用自由能计算电极电势和平衡常数或反之。9.    配合物的晶体场理论 化学光谱序列。配合物的磁性。分裂能、电子成对能、稳定化能。利用配合物平衡常数的计算。络合滴定。软硬酸碱。配位场理论对八面体配合物的 解释。10.  元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲二级水平。11.  自然界氮、氧、碳的循环。环境污染及治理、生态平衡、绿色化学的一般概念。12.  有机化学描述性知识达到国际竞赛大纲二级水平(不要求不对称合成,不要求外消旋体拆分)。13.   氨基酸、多肽与蛋白质的基本概念。DNA与RNA。14.   糖的基本概念。葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。糖苷。纤维素与淀粉。15.  有机立体化学基本概念。构型与构象。顺反异构（trans-、cis-和Z-、E-构型）。对映异构与非对映异构。endo-和exo-。D，L构型。16.   利用有机物的基本反应对简单化合物的鉴定和结构推断。17.   制备与合成的基本操作 用电子天平称量。配制溶液、加热、冷却、沉淀、结晶、重结晶、过滤（含抽滤）、洗涤、浓缩蒸发、常压蒸馏与回流、倾析、分液、搅拌、干燥。通过中间过程检测（如pH、温度、颜色等）对实验条件进行控制。产率和转化率的计算。实验室安全与事故紧急处置的知识与操作。废弃物处置。仪器洗涤和干燥。实验工作台面的安排和整理。原始数据的记录与处理。18.   常见容量分析的基本操作、基本反应及分析结果的计算。容量分析的误差分析。19.   分光光度法。比色分析。马可尼科夫规则　　他对于凯库勒的有机分子机构学说很有兴趣，并使之有了一个重大发展。当时，人们普遍认为，碳原子只能形成六碳环。诚然，六碳环最稳定，也最容易生成，但马尔科夫尼科夫证明这并不是唯一的可能。1879年，他制成了四碳环化合物；1889年，他又实现了七碳环化合物。他还指出了氯原子和溴原子与含双键碳链的连接特点。这一特点的成因是半个世纪后泡利,由共振说解释清楚的，不过，人们现在仍称这种加成过程遵从马尔科夫尼科夫规则。　　马可尼科夫(马尔科夫尼科夫)规则,又叫马氏加成.　　即"烯烃与氢卤酸的加成，氢加在氢多的碳上".　　出现马氏规则的原因是:取代基越多的碳正离子越稳定也越容易形成.这样占主导的取代基多的碳就优先被负离子进攻加成.　　在烯烃的亲电加成反应过程中，氢正离子首先进攻双键（这一步是定速步骤），生成一个碳正离子，然后卤素负离子再进攻碳负离子生成产物。立体化学研究发现，后续的卤素负离子的进攻是从与氢离子相反的方向发生的，也就是反式加成。　　如丙烯与HBr的加成：　　CH-CH=CH+HBr→CH-CHBr-CH第一步，HBr电离生成H和Br离子，氢离子作为亲电试剂首先进攻C=C双键，形成这样的结构.\n　　第二步，由于氢已经占据了一侧的位置，溴只能从另外一边进攻。根据马氏规则，溴与2-碳成键，然后氢打向1-碳的一边，反应完成。　　水、硫酸、次卤酸等都可以进行亲电加成,且它们的加成都属于马氏加成即它们都符合马可尼科夫规则.螯合物金属EDTA螯合物　　螯合物是（旧称内络盐）是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。螯合物是配合物的一种，在螯合物的结构中，一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”指螃蟹的大钳，此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。　　螯合物通常比一般配合物要稳定，其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。正因为这样，螯合物的稳定常数都非常高，许多螯合反应都是定量进行的，可以用来滴定。使用螯合物还可以掩蔽金属离子[1]。　　可形成螯合物的配体叫螯合剂。常见的螯合剂如下：　　乙二胺（en），二齿　　2,2'-联吡啶（bipy），二齿　　1,10-二氮菲（phen），二齿　　草酸根（ox），二齿　　乙二胺四乙酸（EDTA），六齿　　值得一提的是EDTA(ethylenediaminetetraceticacid），它能提供2个氮原子和4个羧基氧原子与金属配合，可以用1个分子把需要6配位的钙离子紧紧包裹起来，生成极稳定的产物。其化学结构表示如下：　　(HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2（下标）　　螯合物在工业中用来除去金属杂质，如水的软化、去除有毒的重金属离子等。一些生命必须的物质是螯合物，如血红蛋白和叶绿素中卟啉环上的4个氮原子把金属原子(血红蛋白含Fe3+，叶绿素含Mg2+)固定在环中心。螯合效应　　　　定义　　对同一种原子，若形成螯合物比单基配位体形成的络合物(非螯合物)要更加稳定，这种效应称作螯合效应。螯合物一般以五元环、六元环为最稳定，且一个络合剂与中心离子所形成的螯环的数目越多就越稳定。\n产生原因　　第一个原因:　　Chelateeffect又叫EntropyeffectCd(H2O)42++4CH3NH2→Cd(CH3NH2)42++4H2ODGo=-37.2KJ,DHo=-57.3KJ,DSo=-67.3J/oKCd(H2O)42++2en→Cd(en)22++4H2ODGo=-60.7KJ,DHo=-56.5KJ,DSo=+14.1J/oK　　第二个原因　　一只脚上了，另一只脚亦在不远处，以五、六圆环较为显著，七、八圆环则螯合效应很小，其ChelateEffect可以忽略。铂系元素　　铂系元素几乎完全成单质状态存在，高度分散在各种矿石中，例如原铂矿、硫化镍铜矿、磁铁矿等。铂系元素几乎无例外地共同存在，形成天然合金。在含铂系元素矿石中，通常以铂为主要成分，而其余铂系元素则因含量较小，必须经过化学分析才能被发现。由于锇、铱、钯、铑和钌都与铂共同组成矿石，因此它们都是从铂矿提取铂后的残渣中发现的。　　铂系元素化学性质稳定。它们中除铂和钯外，不但不溶于普通的酸，而且不溶于王水。铂很易溶于王水，钯还溶于热硝酸中。所有铂系元素都有强烈形成配位化合物的倾向。　　铂系元素都是稀有金属，它们在地壳中的质量分数估计为：　　铂系元素几乎完全以单质状态存在，高度分散在各种矿石中，并共生在一起。　　从铂系元素原子的价电子结构来看，除锇和铱有2个s原子外，其余都只有1个s电子或没有s电子。　　形成高氧化态的倾向从左向右(由钌到钯，由锇到铂)逐渐降低。这一点和铁系元素是一样的。和其它各副族的情况一样，铂系元素的第6周期各元素形成高氧化态的倾向比第5周期相应各元素大。其中只有钌和锇表现出了与族数相一致的+8氧化态。　　我们从物理性质、化学性质两个方面来介绍铂系元素的通性。　　⑴物理性质　　铂系元素除锇呈蓝灰色外，其余都是银白色的。从金属单质的密度看，铂系元素又可分为两组：第5周期的钌、铑、钯的密度约为12g·cm-3，成为轻铂金属；第6周期的锇、铱、铂的密度约为22g·cm-3，称为重铂金属。　　铂系元素都是难熔金属，轻铂金属和重铂金属的熔、沸点都是从左到右逐渐降低。这六种元素中，最难熔的是锇，最易熔的是钯。熔沸点的这种变化趋势与铁系金属相似，这也可能是因为nd轨道中成单电子数从左到右逐渐减少(钌、铑、钯分别为3、2、0；锇、铱、铂分别为4、3、1)，金属键逐渐减弱的缘故。　　在硬度方面，钌和锇的特点是硬度高并且脆，因此不能承受机械处理。铑和铱虽可以承受机械处理，但也很困难。钯和铂，尤其是铂，极易承受机械处理，纯净的铂具有高度的可塑性。将铂冷轧，可以制得厚度为0.0025mm的箔。　　⑵化学性质　　铂系金属的化学性质表现在以下几个方面：　　①铂系金属对酸的化学稳定性比所有其它各族金属都高。　　钌和锇，铑和铱对酸的化学稳定性最高，不仅不溶于普通强酸，也不溶于王水中。\n　　钯和铂都能溶于王水，钯还能溶于硝酸(稀硝酸中溶解慢，浓硝酸中溶解快)和热硫酸中。　　②在有氧化剂存在时，铂系金属与碱一起熔融，都可以转变成可溶性的化合物。　　③铂系金属不和氮作用。室温下对空气、氧等非金属都是稳定的，不作用。高温下才能与氧、硫、磷、氟、氯等非金属作用，生成相应的化合物。　　室温下只有粉状的锇在空气中会慢慢地被氧化，生成挥发性的四氧化锇OsO4，OsO4的蒸气没有颜色，对呼吸道有剧毒，尤其有害于眼睛，会造成暂时失明。　　④铂系金属都有一个特性，即很高的催化活性，金属细粉的催化活性尤其大。　　大多数铂系金属能吸收气体，特别是氢气。锇吸收氢气的能力最差，钯吸收氢气的能力最强。常温下，钯溶解氢的体积比为1：700，在真空中把金属加热到373K，溶解的氢就完全放出。氢在铂中的溶解度很小，但铂溶解氧的本领比钯强，钯吸收氧的体积比为1：0.07，而铂溶解氧的体积比为1：70。铂系金属吸收气体的性能是与它们的高度催化性能有密切关系的。　　⑤铂系金属和铁系金属一样，都容易形成配位化合物。不对称碳原子的R、S构型判断在有机化学中，碳原子在形成有机分子的时候，4个原子或基团可以通过4根共价键形成三维的空间结构。由于相连的原子或基团不同，它会形成两种分子结构。这两种分子拥有完全一样的物理、化学性质。比如它们的沸点一样，溶解度和光谱也一样。但是从分子的组成形状来看，它们依然是两种分子。这种情形像是镜子里和镜子外的物体那样，看上去互为对应。由于是三维结构，它们不管怎样旋转都不会重合，如果你注意观察过你的手，你会发现你的左手和右手看起来似乎一模一样，但无论你怎样放，它们在空间上却无法完全重合。如果你把你的左手放在镜子前面，你会发现你的右手才真正与你的左手在镜中的像是完全一样的，你的右手与左手在镜中的像可以完全重叠在一起。实际上，你的右手正是你的左手在镜中的像，反之矣然。所以又叫手性分子。所谓的不对称碳原子的R、S构型即有机化学中的旋光异构问题R—拉丁字Rectus（右）；S—拉丁字Sinister（左）R/S标记法是根据手性碳原子上所连的四个原子或原子团在空间的排列方式来标记的。用R/S标记构型的步骤为：①按照大小次序规则，确定大小次序；②将最小的原子或原子团置于距观察者最远处；③观察其余三个原子或原子团由大到小的排列方式。顺时针——R；逆时针——S。狄尔斯-阿尔德反应\n　　又称双烯合成。是共轭双烯体系与烯或炔键发生环加成反应而得环己烯或1,4-环己二烯环系的反应。1928年德国化学家O.P.H.狄尔斯和K.阿尔德在研究丁二烯与顺丁烯二酐作用时发现这类反应：在这类反应中，与共轭双烯作用的烯和炔称为亲双烯体。亲双烯体上的吸电子取代基（如羰基、氰基、硝基、羧基等）和共轭双烯上的给电子取代基都有使反应加速的作用。　　这类反应具有很强的区位和立体选择性。当双烯和亲双烯体两者都有适当的取代基，使反应可能发生不同区位而得到两种产物时，事实上只有一种是主要的。例如异戊二烯与丁烯酮反应，以得到甲基-（4-甲基-3-环己烯基）-甲酮为主：　　在立体化学方面，这类反应都是顺式加成的，而且当反应物有可能生成内型和外型两种产物时，一般只得内型化合物，例如环戊二烯与顺丁烯二酐的反应：　　这些立体选择性不但符合大量的实验事实，而且在理论上也能用分子轨道对称守恒原理加以解释。　　狄尔斯-阿尔德反应一般是可逆的,这种可逆性在合成上有时得到很好的应用。例如，在实验室要用少量丁二烯时，就可将环己烯进行热解制得。2-环丙烯基甲酸甲酯的合成也是利用了狄尔斯-阿尔德反应及其逆反应。 苯环上原有的取代基对新导入取代基有影响，这种影响包括反应活性和进入位置两个方面。通常，苯环上原有的第一取代基称为定位基，从大量实验事实的分析总结中发现，定位基的定位作用遵循一定的规律，这一规律称为苯环上亲电取代反应定位规律（又称定位规则）。下面分别讨论定位基的类型；定位规则的理论解释；二元取代苯的定位规律；定位规律的应用。（一）定位基的类型     1．邻、对位定位基。这类定位基的结构特征是定位基中与苯环直接相连的原子不含不饱和键（芳烃基例外），不带正电荷，且多数具有未共用电子对。常见的邻、对位定位基及其反应活性（相对苯而言）如下：强致活基团：―NH2(―NHR,―NR2),―OH中致活基团：―OCH3(―OR),―NHCOCH3(－NHCOR)弱致活基团：―ph(―Ar),―CH3(－R)弱致钝基团：―F,―Cl,―Br,―I这类定位基多数使亲电取代反应较苯容易进行，但卤素例外。     2．间位定位基。这类定位基的结构特征是定位基中与苯环直接相连的原子一般都含有不饱和键（－CX3例外）或带正电荷。常见的间位定位基及其定位效应从强到弱顺序如下：―N+H3，―N+R3，―NO2，―CF3，―CCl3，―CN，―SO3H，―COH，―COR，―COOH，―COOR，―CONH2等。这类定位基属致钝基团，通常使苯环上亲电取代反应较苯难进行，且排在越前面的定位基，定位效应越强，反应也越难进行。（二）定位规则的理论解释    \n苯环上的取代反应是亲电取代反应。因此，从反应活性的角度分析，凡有助于提高苯环上电子云密度的基团，就能使苯环活化，反应活性提高；反之，凡是使环上电子云密度降低的基团，就能使苯环钝化，反应活性降低。从反应位置的角度分析，当苯环上没有取代基时，环上六个碳原子的电子云密度是均等的；但当苯环上有取代基时，由于取代基的电子效应沿着苯环共轭体系传递。在环上出现了出现了电子云密度的疏密交替分布现象。第二个取代基总是进入苯环上电子云密度相对较大的部位，从而使这些碳原子上的取代物占了多数。现以―CH3，―OH，―Cl，―NO2为代表加以说明。     1．甲基（―CH3）。甲基具有正的诱导效应（＋I），是供电子基；此外，甲基的C－H键的σ电子可与苯环的п电子发生σ,п－超共轭效应。其结果均可使苯环上的电子云密度增大，特别是甲基的邻、对位增加的更多。因此，甲苯比苯易发生亲电取代反应，而且主要发生在邻、对位上。      2．酚羟基（－OH）。从诱导效应看，氧的电负性大于碳，存在负的诱导效应（-I），但氧上的未共用电子对可与苯环上的п电子产生给电子的p,п－共轭效应（＋C）。在反应时，动态的共轭效应占主导地位，总的结果是使苯环上电子云密度提高，而不是降低，而且邻、对位增加的较多。所以，苯酚的亲电取代反应比苯容易进行，且第二个取代基主要进入酚羟基的邻、对位。       3．氯原子（―Cl）。氯原子的电负性较大，是吸电子基，存在负的诱导效应（-I）。但同时，氯原子的未共用电子对，同样可以与苯环上的п电子产生给电子的p,п－共轭效应（＋C）。但与酚羟基不同的是氯原子的＋C不足以抵消-I，总的结果是使苯环上电子云密度降低，且间位降低较多，邻、对位降低的较少，量子化学的计算也表明同样的结果。（+）表示电子云密度比苯小      所以，氯苯的反应活性取决于较强的诱导效应，反应活性小于苯，而定位效应则受共轭效应的影响较大，属邻、对位定位基。      4．硝基（－NO2）。硝基中的氮、氧的电负性均大于碳，存在负的诱导效应（-I），同时，硝基的π轨道上的电子可与苯环上的п电子产生吸电子的п,п－共轭效应（-C）。-I与-C的协同作用，使苯环上电子云密度显著下降，其中又以邻、对位降低最多，间位相对降低较少。量子化学计算表明相同的结果。所以，硝基苯的亲电取代反应活性小于苯，第二个取代基主要进入硝基的间位。三二元取代苯的定位规则苯环上已有两个取代基时，第三个取代基进入苯环的位置就决定于原有的这两个取代基的性质。一般可分为两种情况：     1．苯环上原有的两个取代基的定位作用一致，则仍按上述规则进行。     2．环上原有的两个取代基的定位作用不一致，又可再分为两种情况：①环上原有取代基为同类定位基，则第三个取代基进入苯环的位置取决于定位效应强的取代基。例如，下列化合物引入第三个取代基时，将主要进入箭头所示的位置。②环上原有取代基非同类定位基，则第三个取代基进入苯环的位置取决于邻、对位定位基。例如，下列化合物引入第三个取代基时，其进入位置如箭头所示。分散相　　　　胶体化学中，称被分散的物质为分散相，又称弥散相，而连续介质称为分散介质或者说连续相。\n　　比如，在合金固溶胶中，合金内以细小而弥散分布的微粒的形式存在的相。在合金钢中，存在细小微粒弥散分布的相，它对晶界有钉孔和扩大相界面作用，使合金的强度和硬度增加。气体分压定律　　在任何容器内的气体混合物中，如果各组分之间不发生化学反应，则每一种气体都均匀地分布在整个容器内，它所产生的压强和它单独占有整个容器时所产生的压强相同。也就是说，一定量的气体在一定容积的容器中的压强仅与温度有关。例如，零摄氏度时，1mol氧气在22.4L体积内的压强是101.3kPa。如果向容器内加入1mol氮气并保持容器体积不变，则氧气的压强还是101.3kPa，但容器内的总压强增大一倍。可见，1mol氮气在这种状态下产生的压强也是101.3kPa。　　道尔顿（Dalton）总结了这些实验事实，得出下列结论：某一气体在气体混合物中产生的分压等于它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和，这就是气体分压定律（lawofpartialpressure）。钙钛矿钙钛矿　　钙钛矿（Perovskite）CaTiO3　　概述：钙钛矿一般为立方体或八面体形状，具有光泽，浅色到棕色。它们可用于提炼钛、铌和稀土元素，但必须是大量聚集时才有开采价值。　　化学组成:CaO41.24%，TiO258.76%。类质同象混入物有Na、Ce、Fe、Nb。　　成因产状:　常成副矿物见于碱性岩中；有时在蚀变的辉石岩中可以富集，主要与钛磁铁矿共生。　　晶体形态钙钛矿结构呈立方体晶形。在立方体晶体常具平行晶棱的条纹，系高温变体转变为低温变体时产生聚片双晶的结果。　　对称特点:高温变体为等轴晶系，点群m3m,空间群Pm3m;在600℃以下转变为正交晶系，点群mmm,空间群Pcmm　　晶胞参数:高温变体ao=3.85埃,Z=1;在600℃以下ao=5.37埃bo=7.64埃,co=5.44埃,Z=4　　晶体结构:　在高温变体结构中，钙离子位于立方晶胞的中心，为12个氧离子包围成配位立方-八面体，配位数为12；钛离子位于立方晶胞的角顶，为6个氧离子包围成配位八面体，配位数为6。\n　　（注：上面关于晶体结构的描述是错误的。根据http://en.wikipedia.org/wiki/Perovskite，应该是钛离子处于立方晶胞体心，氧离子处于面心，钙离子位于角顶。）　　（注2：上面的注应该是错误的，wiki和baidu这里的说法不矛盾的，把上面的图的Ti看成一个体心，Ca看成顶角，一个八面体的6个O就是6个面心的位置了。）　　甘露糖　　一种单糖。分子式C5H11O5CHO。为多种多糖的组成成分。以游离状态存在于某些植物果皮中，如柑橘皮中，桃、苹果等水果中有少量游离的甘露糖，象牙棕榈子、酵母、红藻、血清球蛋白、卵类粘蛋白和结核杆菌中含有D-甘露糖的聚糖。　　甘露糖为白色晶体或结晶粉末，味甜带苦。＋29.3°（水）；β型的熔点132℃（分解），－17°→＋14.6°（水）。溶于水，微溶于乙醇。D-甘露糖与氯化钙容易形成结晶化合物C6H12O6·CaCl2·4H2O，并显示复杂的变旋光作用。D-甘露糖可被酵母发酵。　　D-甘露糖可由富含D-甘露糖的聚糖（象牙棕榈子、酵母甘露聚糖等）水解制备。也可由D-甘露醇（海带制碘工业的副产品）在亚铁离子存在下，用过氧化氢氧化合成。也可由D-葡萄糖差向异构化，或由D-阿拉伯糖增长碳链等方法制备。化学性质　　高锰酸钾常温下即可与甘油等有机物反应甚至燃烧（但有时与甘油混合后反应极为缓慢，甚至感受不到温度的升高，其原因尚不明确）；在酸性环境下氧化性更强，能氧化负价态的氯、溴、碘、硫等离子及二氧化硫等。与皮肤接触可腐蚀皮肤产生棕色染色，数日不褪；粉末散布于空气中有强烈刺激性，可使人连打喷嚏。尿液、二氧化硫等可使其褪色。与较活泼金属粉末混合后有强烈燃烧性，危险。该物质在加热时分解：　　2KMnO₄（s）—△→K2MnO₄（s）+MnO₂（s）+O₂（g）　　·高锰酸钾在酸性溶液中氧化产物为二价锰离子　　·高锰酸钾在中性溶液中还原产物一般为二氧化锰。　　·高锰酸钾在碱性环境下氧化产物为墨绿色的锰酸钾（K2MnO₄）维生素C的水溶液能使高锰酸钾溶液褪色，并且维生素C溶液越浓，用量就越少。根据这一特性，就能够用高锰酸钾测定蔬菜或水果中的维生素含量。高锰酸钾造成的污渍可用还原性的草酸、维生素C等去除。共轭离域体系共轭效应(conjugatedeffect)，又称离域效应，是指由于共轭π键的形成而引起分子性质的改变的效应。H2C=CH2，π键的两个p电子的运动范围局限在两个碳原子之间，这叫做定域运动.CH2=CH-CH=CH2中，可以看作两个孤立的双键重合在一起，p电子的运动范围不再局限在两个碳原子之间，而是扩充到四个碳原子之间，这叫做离域现象。\n这种分子叫共轭分子。共轭分子中任何一个原子受到外界试剂的作用，其它部分可以马上受到影响。这种电子通过共轭体系的传递方式，叫做共轭效应。特点：沿共轭体系传递不受距离的限制。亨利定律　　亨利定律Henry'slaw　　物理化学的基本定律之一，是英国的W.亨利在1803年研究气体在液体中的溶解度规律时发现的，可表述为：“在一定温度下，某种气体在溶液中的浓度与液面上该气体的平衡压力成正比。”实验表明，只有当气体在液体中的溶解度不很高时该定律才是正确的，此时的气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质，气体压力则是溶质的蒸气压。所以亨利定律还可表述为：在一定温度下，稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比：　　pB＝kxB　　式中pB是稀薄溶液中溶质的蒸气分压[1]；xB是溶质的物质的量分数；k为亨利常数，其值与温度、压力以及溶质和溶剂的本性有关。由于在稀薄溶液中各种浓度成正比，所以上式中的xB还可以是mB（质量摩尔浓度）或cB（物质的量浓度）等，此时的k值将随之变化。　　只有溶质在气相中和液相中的分子状态相同时，亨利定律才能适用。若溶质分子在溶液中有离解、缔合等，则上式中的xB（或mB、cB等）应是指与气相中分子状态相同的那一部分的含量；在总压力不大时，若多种气体同时溶于同一个液体中，亨利定律可分别适用于其中的任一种气体；一般来说，溶液越稀,亨利定律愈准确，在xB→0时溶质能严格服从定律。定义　　胶体（英语：Colloid）又称胶状分散体（colloidaldispersion）是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同相态的物质，一种分散，另一种连续。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分散系；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。分类　　1、按分散剂的不同可分为气溶胶，固溶胶，液溶胶；　　2、按分散质的不同可分为粒子胶体、分子胶体；实例　　一|常见胶体:　　1、烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶；　　2、淀粉胶体,蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体；　　二、胶体的性质：\n　　能发生丁达尔现象[1],聚沉，产生电泳，可以渗析，等性质　　三、胶体的应用:　　1、农业生产:土壤的保肥作用.土壤里许多物质如粘土,腐殖质等常以胶体形式存在.　　2、医疗卫生:血液透析,血清纸上电泳,利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质.13　　3、日常生活:制豆腐原理(胶体的聚沉)和豆浆牛奶,粥,明矾净水.　　4、自然地理:江河人海口处形成三角洲,其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙所形成胶体发生聚沉.　　5、工业生产:制有色玻璃(固溶胶),冶金工业利用电泳原理选矿,原油脱水等.胶体的应用　　胶体在自然界尤其是生物界普遍存在，应用也很广泛。　　在金属、陶瓷、聚合物等材料中加入固态胶体粒子，不仅可以改进材料的耐冲击强度、耐断裂强度、抗拉强度等机械性能，还可以改进材料的光学性质。有色玻璃就是由某些胶态金属氧化物分散于玻璃中制成的。　　医学上越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾病，如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子，作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高疗效。　　国防工业中有些火药、炸药须制成胶体。一些纳米材料的制备，冶金工业中的选矿，是有原油的脱水，塑料、橡胶及合成纤维等的制造过程都会用到胶体。　　胶体净水的原理　　胶体粒子的直径一般在1nm——100nm之间，它决定了胶体粒子具有巨大的表面积，吸附力很强，能在水中吸附悬浮固体或色素形成沉淀，从而使水净化，这就是胶体净水的原理。　　能在水中自然形成浓度较大的胶体，并且对水质无明显副作用的物质有KAl（SO4）·12H2O、FeCl3·6H2O等，这样的物质被称为净水剂，其形成胶体的化学原理是使其发生水解反应：　　Fe3++3H2O==(可逆号)Fe(OH)3(胶体)+3H+　　Al3++3H2O==（可逆号）Al(OH)3(胶体)+3H+具体介绍　　为了回答什么是胶体这一问题,我们做如下实验:将一把泥土放到水中,大粒的泥沙很快下沉,浑浊的细小土粒因受重力的影响最后也沉降于容器底部,而土中的盐类则溶解成真溶液.但是,混杂在真溶液中还有一些极为微小的土壤粒子,它们既不下沉,也不溶解,人们把这些即使在显微镜下也观察不到的微小颗粒称为胶体颗粒,含有胶体颗粒的体系称为胶体体系.胶体化学,狭义的说,就是研究这些微小颗粒分散体系的科学.　　通常规定胶体颗粒的大小为1~100nm(按胶体颗粒的直径计).小于1nm的几颗粒为分子或离子分散体系,大于100nm的为粗分散体系.既然胶体体系的重要特征之一是以分散相粒子的大小为依据的,显然,只要不同聚集态分散相的颗粒大小在1~100nm之间,则在不同状态的分散介质中均可形成胶体体系.例如,除了分散相与分散介质都是气体而不能形成胶体体系外,其余的8种分散体系均可形成胶体体系.　　习惯上,把分散介质为液体的胶体体系称为液溶胶,如介质为水的称为水溶胶;介质为固态时,称为固溶胶.\n　　由此可见,胶体体系是多种多样的.溶胶是物质存在的一种特殊状态,而不是一种特殊物质,不是物质的本性.任何一种物质在一定条件下可以晶体的形态存在,而在另一种条件下却可以胶体的形态存在.例如,氯化钠是典型的晶体,它在水中溶解成为真溶液,若用适当的方法使其分散于苯或醚中,则形成胶体溶液.同样,硫磺分散在乙醇中为真溶液,若分散在水中则为硫磺水溶胶.　　由于胶体体系首先是以分散相颗粒有一定的大小为其特征的,故胶粒本身与分散介质之间必有一明显的物理分界面.这意味着胶体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系.　　另外,有一大类物质(纤维素、蛋白质、橡胶以及许多合成高聚物）在适当的溶剂中溶解虽可形成真溶液，但它们的分子量很大（常在1万或几十万以上，故称为高分子物质），因此表现出的许多性质（如溶液的依数性、黏度、电导等）与低分子真溶液有所不同，而在某些方面（如分子大小）却有类似于溶胶的性质，所以在历史上高分子溶液一直被纳入胶体化学进行讨论。30多年来，由于科学迅速地发展，它实际上已成为一个新的科学分支——高分子物理化学，所以近年来在胶体表面专著（特别是有关刊物）中，一般不再过多地讨论这方面内容。　　——摘自《胶体与表面化学（第三版）》，化学化工出版社　　胶体　　定义；分散质粒子大小在1nm~100nm的分散系。　　胶体与溶液、浊液在性质上有显著差异的根本原因是分散质粒子的大小不同。　　常见的胶体：Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质、血液、豆浆、墨水、涂料、肥皂水、AgI、Ag2S、As2S3　　分类：按照分散剂状态不同分为：　　气溶胶——分散质、分散剂都是气态物质：如SO2扩散在空气中　　液溶胶——分散质、分散剂都是液态物质：如Fe(OH)3胶体　　固溶胶——分散质、分散剂都是固态物质：如有色玻璃、合金　　3、区分胶体与溶液的一种常用物理方法——利用丁达尔效应　　胶体粒子对光线散射而形成光亮的“通路”的现象，叫做丁达尔现象。　　胶粒带有电荷　　胶粒具有很大的比表面积(比表面积=表面积／颗粒体积)，因而有很强的吸附能力，使胶粒表面吸附溶液中的离子。这样胶粒就带有电荷。不同的胶粒吸附不同电荷的离子。一般说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶粒吸附阳离子，胶粒带正电，非金属氧化物、金属硫化物的胶粒吸引阴离子，胶粒带负电。　　胶粒带有相同的电荷，互相排斥，所以胶粒不容易聚集，这是胶体保持稳定的重要原因。　　由于胶粒带有电荷，所以在外加电场的作用下，胶粒就会向某一极(阴极或阳极)作定向移动，这种运动现象叫电泳。　　胶体的种类很多，按分散剂状态的不同可分为液溶胶、气溶胶和固溶胶。如：云、烟为气溶胶，有色玻璃为固溶胶。中学研究的胶体一般指的是液溶胶。胶体的性质体现在以下几方面：　　①有丁达尔效应　　当一束光通过胶体时，从入射光的垂直方向上可看到有一条光带，这个现象叫丁达尔现象。利用此性质可鉴别胶体与溶液、浊液。　　②有电泳现象　　由于胶体微粒表面积大，能吸附带电荷的离子，使胶粒带电。当在电场作用下，胶体微粒可向某一极定向移动。　　利用此性质可进行胶体提纯。　　胶粒带电情况：金属氢氧化物、金属氧化物和AgI的胶粒一般带正电荷，而金属硫化物和硅酸的胶粒一般带负电荷。\n　　③可发生凝聚　　加入电解质或加入带相反电荷的溶胶或加热均可使胶体发生凝聚。加入电解质中和了胶粒所带的电荷，使胶粒形成大颗粒而沉淀。一般规律是电解质离子电荷数越高，使胶体凝聚的能力越强。用胶体凝聚的性质可制生活必需品。如用豆浆制豆腐，从脂肪水解的产物中得到肥皂等。　　④发生布朗运动　　含义：无规则运动（离子或分子无规则运动的外在体现）　　产生原因：布朗运动是分子无规则运动的结果　　布朗运动是胶体稳定的一个原因　　胶体的知识与人类生活有着极其密切的联系。除以上例子外还如：　　①土壤里发生的化学过程。因土壤里许多物质如粘土、腐殖质等常以胶体形式存在。　　②国防工业的火药、炸药常制成胶体。　　③石油原油的脱水、工业废水的净化、建筑材料中的水泥的硬化，都用到胶体的知识。　　④食品工业中牛奶、豆浆、粥都与胶体有关。　　总之，人类不可缺少的衣食住行无一不与胶体有关，胶体化学已成为一门独立的学科。　　Fe(OH)3胶体制备:将25毫升的蒸馏水加热至沸腾，再逐滴加入1-2毫升的饱和氯化铁溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色。　　FeCl3+3H20=Fe(OH)3(胶体)+3HCl　　相关化学式:Al3++3H2o=Al(OH)3(胶体)+3H+　　胶体电性　　（1）正电:　　一般来说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电荷，如Fe(OH)3,Al(OH)3,Cr(OH)3,H2TiO3,Fe2O3,ZrO2,Th2O3　　（2）负电:　　分金属氧化物、金属硫化物的胶体粒子带负电荷，如As2S3,Sb2S3,As2O3,H2SiO3,Au,Ag,Pt　　（3）胶体粒子可以带电荷，但整个胶体呈电中性　　胶体的制备　　A物理法：如研磨（制豆浆，研墨），直接分散（制蛋白质胶体）　　B水解法：　　如向煮沸的蒸馏水滴加FeCl3饱和溶液，得红褐色Fe（OH）3胶体（此法适用于制金属氢氧化物胶体）　　1.不可过度加热，否则胶体发生聚沉，生成Fe（OH）3沉淀　　2.不可用自来水，自来水中有电解质会使胶体发生聚沉，应用蒸馏水　　3.复分解+剧烈震荡法　　4.FeCl3不能过量，过量的FeCl3也能使胶体发生聚沉　　5.书写制备胶体的化学方程式时，生成的胶体不加沉淀符号“↓”胶体与溶液的分离　　渗析法。　　渗析又称透析。利用半透膜能透过小分子和小离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。\n　　渗析时将胶体溶液置于由半透膜构成的渗析器内，器外则定期更换胶体溶液的分散介质（通常是水），即可达到纯化胶体的目的。渗析时外加直流电场常常可以加速小离子自膜内向膜外的扩散，为电渗析(electrodialysis)。　　利用半透膜的选择透过性分离不同溶质的粒子的方法。在电场作用下进行溶液中带电溶质粒子（如离子、胶体粒子等）的渗析称为电渗析。电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域；近年来更推广应用于氨基酸、蛋白质、血清等生物制品的提纯和研究。电渗析器种类较多，W.鲍里的三室型具有代表性，其构造见图。电渗析器由阳极室、中间室及阴极室三室组成，中间DD为封接良好的半透膜，E为Pt、Ag、Cu等片状或棒状电极，F为连接中间室的玻璃管，作洗涤用，S为pH计。电渗析实质上是除盐技术。电渗析器中正、负离子交换膜具有选择透过性，器内放入含盐溶液，在直流电的作用下，正、负离子透过膜分别向阴、阳极迁移。最后在两个膜之间的中间室内，盐的浓度降低，阴、阳极室内为浓缩室。电渗析方法可以对电解质溶质或某些物质进行淡化、浓缩、分离或制备某些电解产品。实际应用时，通常用上百对以上交换膜，以提高分离效率。电渗析过程中，离子交换膜透过性、离子浓差扩散、水的透过、极化电离等因素都会影响分离效率。　　胶体粒子的结构　　根据Fajans规则，胶体粒子是胶团，它又包括胶粒与扩散层，而胶粒有包括胶核与吸附层。以制备AgI为例，当AgNO3过量时，结构可表示为　　金红石　　矿物名称：金红石（产在闪石内）RutileinAmphibole　　金红石是就是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95％以上，是提炼钛的重要矿物原料，但在地壳中储量较少。它具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能，被广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工、海水淡化等方面。金红石本身是高档电焊条必须的原料之一，也是生产金红石型钛白粉的最佳原料。　　::矿物概述　　化学组成：TiO2,Ti60%，有时含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等；　　鉴定特征：以其四方柱形、双晶、颜色为鉴定特征；可以和锡石(cassitoritc)区别；不溶于酸类,加入碳酸钠予以烧熔，则可溶解于硅酸，若再加入过氧化氢，可使溶液变为黄色；　　成因产状：形成于高温条件下，主要产于变质岩系的含金红石石英脉中和伟晶岩脉中。此外，在火成岩中作为副矿物出现，也常呈粒状见于片麻岩中；金红石由于其化学稳定性大，在岩石风化后常转入砂矿；　　::晶体形态　　复四方双锥晶类，常具完好的四方柱状或针状晶形。常见单形为四方柱m、a和四方双锥s等，有时出现复四方柱和复四方双锥。　　::晶体结构\n　　晶系和空间群：四方晶系，P42/mmm；红棕色、红色、黄色或黑色　　晶胞参数：a0=4.59埃，c0=2.96埃；　　粉晶数据：3.245(1)1.687(0.5)2.489(0.41)　　::物理性质　　晶体场理论　　　　【释一】简称CFT理论。[1]化学键理论之一。主要内容：(1)把配位键设想为完全带正电荷的阳离子与配体{视为点电荷或偶极子)之间的静电引力。(2)配体产生的静电场使金属原来五个简并的d轨道分裂成两组或两组以上能级不同的轨道，有的比晶体场中d轨道的平均能量降低了，有的升高了。分裂的情况主要决定于中心原子(或离子)和配体的本质以及配体的空间分布。(3)d电子在分裂的d轨道上重新排布，此时配位化合物体系总能量降低(这个总能量的降低值称为晶体场稳定化能(CFSE)。晶体场理论能较好地说明配位化合物中心原子(或离子)上的未成对电子数，并由此进一步说明配位化合物的光谱、磁性、颜色和稳定性等。　　【释二】晶体场理论是研究过渡族元素（络合物）化学键的理论。它在静电理论的基础上，结合量子力学和群论（研究物质对称的理论）的一些观点，来解释过渡族元素和镧系元素的物理和化学性质，着重研究配位体对中心离子的d轨道和f轨道的影响。　　一、晶体场理论的几个要点　　•过渡金属的离子处于周围阴离子或偶极分子的晶体场中，前者称为中心离子，后者称为配位体。中心离子与配位体之间的作用力是单纯的静电引力，把配位质点当作点电荷来处理，不考虑配位体的轨道电子对中心离子的作用。　　•晶体场理论只能适用于离子晶体矿物，如硅酸盐、氧化物等。　　•在负电荷的晶体场中，过渡金属中心阳离子d轨道的能级发生变化。这种变化取决于晶体场的强度（周围配位体的类型）和电场的配位性（配位体的对称性）。　　简而言之，就是：　　1、中心离子与配体之间看作纯粹的静电作用　　2、中心离子d轨道在配体（场）作用下，发生能级分裂。　　3、d电子在分裂后的d轨道上重排，改变了d电子的能量。　　二、d轨道能级分裂　　1、八面体场中d轨道能级分裂　　2、四面体（场）中d轨道能级分裂　　三、分裂能（∆）　　1、概念:　　分裂后最高能量d轨道的能量与最低能量d轨道能量之差。叫做d轨道分裂能（∆）　　2、不同配体场中，d轨道分裂能值不同（上图）　　3、影响分裂能大小因素　　（1）对于同一M离子，∆随配位体不同而变化，如八面体中，　　I-第二过渡系>第一过渡系　　四、晶体场稳定能（CFSE）和八面体择位能（OSPE）　　在配体场作用下，d轨道发生分裂，d电子在分裂后d轨道总能量，叫做晶体场稳定能。\n　　过渡族金属离子在八面体配位中所得到的总稳定能，称八面体晶体场稳定能。Cr3+、Ni2+、Co3+等离子将强烈选择八面体配位位置。　　过渡金属离子在四面体配位中所得到的总稳定能，称四面体晶体场稳定能。Ti4+、Sc3+等离子将选择四面体配位位置。　　五、晶体场理论的应用　　1、配合物的磁性　　（1）当p>∆，高自旋，所有F-的配合物p>∆，高自旋　　（2）当p<∆，低自旋，CN-配合物p<∆，低自旋。　　（3）正四面体配合物一般是高自旋∆