Ⅰ 什麼叫有機化學什麼叫無機化學有機和無機是什麼關系
簡單地說,有機物就是含碳的化合物,無機物就是不含碳的化合物。但是,下列含碳的化合物,由於性質接近其它無機物,因此它們屬於無機物:
CO、CO2、H2CO3、碳酸鹽(RCO3)、(CN)2、HCN、HCNO、氫氰酸鹽(RCN)、氰酸鹽(RCNO)、二硫化碳、碳化鈣等等。
判斷一種物質是不是有機物一般是可以通過燃燒的方法來判斷的。不過雖然大多數無機物不能燃燒,但有一些無機物可以燃燒(如CO等)而也有一些有機物不能燃燒。
有機物與含碳無機物最大的區別,就是有機物中的C是作為有機物中的骨架,連接有H、O、N等其它的元素。而含碳無機化合物中C不作為化合物的骨架。
有機化合物的主要構成是C,一般的有機物常含有C、H、O等三種元素,而很多有機物中也存在N、P等元素。最簡單的有機物是甲烷,化學式為CH4,相對分子質量16,常溫下為氣體,易燃,燃燒產物為水和二氧化碳。
在歷史上,曾經有「生命力論」,它是貝齊里烏斯提出的,具體的意思就是人們是不能自己合成有機物的,有機物只能靠生物體內的一種「生命力」而產生。後來,隨著維勒用氰酸(HCNO)與氨水(HN4OH)合成了尿素(CO(HN2)2),以及後來人們開始能夠利用單質合成有機化合物,「生命力論」宣告破產。
Ⅱ 有機化學實驗室常見有害氣體泄露排放後的處理辦法
可燃性氣體(氫氣、天然氣、沼氣、煤氣):實驗過程中應該一直開啟排風扇,必要時要開門窗通風,但由於達到一定程度混合氣體遇到火花會發生爆炸,所以發生泄露後不能開關電器開關、不能打開排風扇或吸油煙機、避免穿化纖的衣服、動作要輕
有毒氣體(氯氣、二氧化氮、硫化氫、一氧化碳等):人員迅速撤離,由實驗員老師根據情況打開門窗或排風扇通風
通常學生實驗過程中使用的葯品的濃度和用量是有一定限制的,一般產生有害物質的量不會很多,遇到問題不要慌張,及時撤離,少量吸入一點有害物質不會對身體什麼損傷,有不舒服的及時就醫。
Ⅲ 關於二氧化碳溶解在水裡
你老師的說法不確切,但對於一般的中學生來說,這樣已經可以了。二氧化碳溶於水發生如下反應:
CO2 + H2O == H2CO3
但實際參加反應的二氧化碳實在很少。大部分的二氧化碳是以水合物的形式存在的,這些水合物可能是由CO2與水通過氫鍵締合而成。上述反應涉及化學平衡,與多方面因素有關,如溫度、二氧化碳分壓、碳酸濃度等。
中學化學對溶解的說明很不到位,沒有強調溶劑化的作用,實際上溶質在溶劑里都是以溶劑合物的形式存在的。
與二氧化碳相類似的是,二氧化硫溶於水,發生的反應基本上僅限於形成二氧化硫水合物。研究表明,在二氧化硫水溶液中,大量存在的是二氧化硫水合物,還見出了痕量的HSO3(-),根本未檢出所謂亞硫酸分子,但由於溶液呈酸性,故近似地稱其為亞硫酸。
Ⅳ 化學里有刺激性氣味的氣體有哪些包括有機化學和無機化學
CO(一氧化碳)、 SO2(二氧化硫)、 SO3(三氧化硫)、 NO(一氧化氮)、 NO2(二氧化氮)、 H2S(硫化氫) 、HCl(氯化氫) NH3(氨氣)、 COCl2(光氣) 、HF (氟化氫) 、HCHO(甲醛) 、HCN(氰化氫) H2As(砷化氫) 、CH2=CHCl(氯乙烯) 分類即其他有毒物質 刺激性毒物中毒,如:氨、氯、光氣、二氧化硫、硫酸二甲酯、氟化氫、氯丁二烯等。 窒息性毒物中毒,如:一氧化碳、硫化氫、氰化物、丙烯腈等。 麻醉性毒作用,主要指一些脂溶性物質,如:醇類、酯類、氯烴、芳香烴等。對神經細胞產生麻醉作用。 高鐵血紅蛋白症,引起高鐵血紅蛋白增多,使細胞缺氧,如:苯胺、硝基化合物等。 神經毒性,能作用於神經系統引起中毒,如有機磷、氨基 甲酸酯類等農葯,溴甲烷,三氯氧磷,磷化氫等。 腐蝕性,為有強酸強鹼性質的化學物質引起皮膚灼傷,或在灼傷中毒物被機體吸收引起中毒。 氣態化學有毒品:沸點較低,釋放後呈氣霧狀。這類化學物質主要有:氯、二氧化硫、氨、一氧化碳、砷化氫、光氣、氯乙烯、二氧化氮等。 液態化學有毒品:釋放後呈液滴狀,這類化學物質主要有:氯化苦、敵敵畏、苯、氯丙烯、丙酮、乙醚等。 固態化學有毒品:釋放後呈固體或粉末狀,這類化學物質主要有:氰化鉀、三氧化二砷、敵百蟲、重鉻酸鉀、氯化汞等。 苯是一種對人體危害較大的化學品,人短期內吸入大量的苯可發生急性中毒,症狀與酒精中毒相似。慢性苯中毒可引發再生障礙性貧血,還可引起白血病。苯中毒需要治療的時間很長,往往花費大筆醫療費還難以治癒。
記得採納啊
Ⅳ 有機化學
有機化學 又稱為碳化合物的化學,是研究有機化合物的結構、性質、制備的學科,是化學中極重要的一個分支。含碳化合物被稱為有機化合物是因為以往的化學家們認為含碳物質一定要由生物(有機體)才能製造;然而在1828年的時候,德國化學家弗里德里希·維勒,在實驗室中成功合成尿素(一種生物分子),自此以後有機化學便脫離傳統所定義的范圍,擴大為含碳物質的化學。
「有機化學」這一名詞於1806年首次由貝采里烏斯提出。當時是作為「無機化學」的對立物而命名的。由於科學條件限制,有機化學研究的對象只能是從天然動植物有機體中提取的有機物。因而許多化學家都認為,在生物體內由於存在所謂「生命力」,才能產生有機化合物,而在實驗室里是不能由無機化合物合成的。
1824年,德國化學家維勒從氰經水解製得草酸;1828年他無意中用加熱的方法又使氰酸銨轉化為尿素。氰和氰酸銨都是無機化合物,而草酸和尿素都是有機化合物。維勒的實驗結果給予「生命力」學說第一次沖擊。此後,乙酸等有機化合物相繼由碳、氫等元素合成,「生命力」學說才逐漸被人們拋棄。
由於合成方法的改進和發展,越來越多的有機化合物不斷地在實驗室中合成出來,其中,絕大部分是在與生物體內迥然不同的條件下合成出來的。「生命力」學說漸漸被拋棄了,「有機化學」這一名詞卻沿用至今。
從19世紀初到1858年提出價鍵概念之前是有機化學的萌芽時期。在這個時期,已經分離出許多有機化合物,制備了一些衍生物,並對它們作了定性描述,認識了一些有機化合物的性質。
法國化學家拉瓦錫發現,有機化合物燃燒後,產生二氧化碳和水。他的研究工作為有機化合物元素定量分析奠定了基礎。1830年,德國化學家李比希發展了碳、氫分析法,1833年法國化學家杜馬建立了氮的分析法。這些有機定量分析法的建立使化學家能夠求得一個化合物的實驗式。
當時在解決有機化合物分子中各原子是如何排列和結合的問題上,遇到了很大的困難。最初,有機化學用二元說來解決有機化合物的結構問題。二元說認為一個化合物的分子可分為帶正電荷的部分和帶負電荷的部分,二者靠靜電力結合在一起。早期的化學家根據某些化學反應認為,有機化合物分子由在反應中保持不變的基團和在反應中起變化的基團按異性電荷的靜電力結合。但這個學說本身有很大的矛盾。
類型說由法國化學家熱拉爾和洛朗建立。此說否認有機化合物是由帶正電荷和帶負電荷的基團組成,而認為有機化合物是由一些可以發生取代的母體化合物衍生的,因而可以按這些母體化合物來分類。類型說把眾多有機化合物按不同類型分類,根據它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質,而且能夠預言一些新化合物。但類型說未能回答有機化合物的結構問題。這個問題成為困擾人們多年的謎團。
從1858年價鍵學說的建立,到1916年價鍵的電子理論的引入,才解開了這個不解的謎團
經典有機化學時期。
1858年,德國化學家凱庫勒和英國化學家庫珀等提出價鍵的概念,並第一次用短劃「—」表示「鍵」。他們認為有機化合物分子是由其組成的原子通過鍵結合而成的。由於在所有已知的化合物中,一個氫原子只能與一個別的元素的原子結合,氫就選作價的單位。一種元素的價數就是能夠與這種元素的一個原子結合的氫原子的個數。凱庫勒還提出,在一個分子中碳原子之間可以互相結合這一重要的概念。
1848年巴斯德分離到兩種酒石酸結晶,一種半面晶向左,一種半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋轉,後者則使之向右旋轉,角度相同。在對乳酸的研究中也遇到類似現象。為此,1874年法國化學家勒貝爾和荷蘭化學家范托夫分別提出一個新的概念:同分異構體,圓滿地解釋了這種異構現象。
他們認為:分子是個三維實體,碳的四個價鍵在空間是對稱的,分別指向一個正四面體的四個頂點,碳原子則位於正四面體的中心。當碳原子與四個不同的原子或基團連接時,就產生一對異構體,它們互為實物和鏡像,或左手和右手的手性關系,這一對化合物互為旋光異構體。勒貝爾和范托夫的學說,是有機化學中立體化學的基礎。
1900年第一個自由基,三苯甲基自由基被發現,這是個長壽命的自由基。而不穩定自由基的存在也於1929年得到了證實。
在這個時期,有機化合物在結構測定以及反應和分類方面都取得很大進展。但價鍵只是化學家從實踐經驗得出的一種概念,價鍵的本質尚未解決。
編輯本段現代有機化學時期
在物理學家發現電子,並闡明原子結構的基礎上,美國物理化學家路易斯等人於1916年提出價鍵的電子理論。
他們認為:各原子外層電子的相互作用是使各原子結合在一起的原因。相互作用的外層電子如從—個原子轉移到另一個原子,則形成離子鍵;兩個原子如果共用外層電子,則形成共價鍵。通過電子的轉移或共用,使相互作用的原子的外層電子都獲得惰性氣體的電子構型。這樣,價鍵的圖象表示法中用來表示價鍵的短劃「—」,實際上是兩個原子的一對共用電子對。
1927年以後,海特勒和倫敦等用量子力學,處理分子結構問題,建立了價鍵理論,為化學鍵提出了一個數學模型。後來馬利肯用分子軌道理論來處理分子結構,其結果與價鍵的電子理論所得的大體一致,由於計算簡便,解決了許多當時不能回答的問題。
編輯本段有機化學的研究內容
有機化合物和無機化合物之間沒有絕對的分界。有機化學之所以成為化學中的一個獨立學科,是因為有機化合物確有其內在的聯系和特性。
位於周期表當中的碳元素,一般是通過與別的元素的原子共用外層電子而達到穩定的電子構型的(即形成共價鍵)。這種共價鍵的結合方式決定了有機化合物的特性。大多數有機化合物由碳、氫、氮、氧幾種元素構成,少數還含有鹵素和硫、磷、氮等元素。因而大多數有機化合物具有熔點較低、可以燃燒、易溶於有機溶劑等性質,這與無機化合物的性質有很大不同。
在含多個碳原子的有機化合物分子中,碳原子互相結合形成分子的骨架,別的元素的原子就連接在該骨架上。在元素周期表中,沒有一種別的元素能像碳那樣以多種方式彼此牢固地結合。由碳原子形成的分子骨架有多種形式,有直鏈、支鏈、環狀等。
在有機化學發展的初期,有機化學工業的主要原料是動、植物體,有機化學主要研究從動、植物體中分離有機化合物。
19世紀中到20世紀初,有機化學工業逐漸變為以煤焦油為主要原料。合成染料的發現,使染料、制葯工業蓬勃發展,推動了對芳香族化合物和雜環化合物的研究。30年代以後,以乙炔為原料的有機合成興起。40年代前後,有機化學工業的原料又逐漸轉變為以石油和天然氣為主,發展了合成橡膠、合成塑料和合成纖維工業。由於石油資源將日趨枯竭,以煤為原料的有機化學工業必將重新發展。當然,天然的動、植物和微生物體仍是重要的研究對象。
編輯本段天然有機化學主要研究
天然有機化學主要研究天然有機化合物的組成、合成、結構和性能。20世紀初至30年代,先後確定了單糖、氨基酸、核苷酸、牛膽酸、膽固醇和某些萜類的結構,肽和蛋白質的組成;30~40年代,確定了一些維生素、甾族激素、多聚糖的結構,完成了一些甾族激素和維生素的結構和合成的研究;40~50年代前後,發現青黴素等一些抗生素,完成了結構測定和合成;50年代完成了某些甾族化合物和嗎啡等生物鹼的全合成,催產素等生物活性小肽的合成,確定了胰島素的化學結構,發現了蛋白質的螺旋結構,DNA的雙螺旋結構;60年代完成了胰島素的全合成和低聚核苷酸的合成;70年代至80年代初,進行了前列腺素、維生素B12、昆蟲信息素激素的全合成,確定了核酸和美登木素的結構並完成了它們的全合成等等。
有機合成方面主要研究從較簡單的化合物或元素經化學反應合成有機化合物。19世紀30年代合成了尿素;40年代合成了乙酸。隨後陸續合成了葡萄糖酸、檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸等一系列有機酸;19世紀後半葉合成了多種染料;20世紀40年代合成了DDT和有機磷殺蟲劑、有機硫殺菌劑、除草劑等農葯;20世紀初,合成了606葯劑,30~40年代,合成了一千多種磺胺類化合物,其中有些可用作葯物。
編輯本段物理有機化學
物理有機化學是定量地研究有機化合物結構、反應性和反應機理的學科。它是在價鍵的電子學說的基礎上,引用了現代物理學、物理化學的新進展和量子力學理論而發展起來的。20世紀20~30年代,通過反應機理的研究,建立了有機化學的新體系;50年代的構象分析和哈米特方程開始半定量估算反應性與結構的關系;60年代出現了分子軌道對稱守恆原理和前線軌道理論。
有機分析即有機化合物的定性和定量分析。19世紀30年代建立了碳、氫定量分析法;90年代建立了氮的定量分析法;有機化合物中各種元素的常量分析法在19世紀末基本上已經齊全;20世紀20年代建立了有機微量定量分析法;70年代出現了自動化分析儀器。
由於科學和技術的發展,有機化學與各個學科互相滲透,形成了許多分支邊緣學科。比如生物有機化學、物理有機化學、量子有機化學、海洋有機化學等。
有機化學的研究方法
有機化學研究手段的發展經歷了從手工操作到自動化、計算機化,從常量到超微量的過程。
20世紀40年代前,用傳統的蒸餾、結晶、升華等方法來純化產品,用化學降解和衍生物制備的方法測定結構。後來,各種色譜法、電泳技術的應用,特別是高壓液相色譜的應用改變了分離技術的面貌。各種光譜、能譜技術的使用,使有機化學家能夠研究分子內部的運動,使結構測定手段發生了革命性的變化。
電子計算機的引入,使有機化合物的分離、分析方法向自動化、超微量化方向又前進了一大步。帶傅里葉變換技術的核磁共振譜和紅外光譜又為反應動力學、反應機理的研究提供了新的手段。這些儀器和x射線結構分析、電子衍射光譜分析,已能測定微克級樣品的化學結構。用電子計算機設計合成路線的研究也已取得某些進展。
未來有機化學的發展首先是研究能源和資源的開發利用問題。迄今我們使用的大部分能源和資源,如煤、天然氣、石油、動植物和微生物,都是太陽能的化學貯存形式。今後一些學科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽能。
對光合作用做更深入的研究和有效的利用,是植物生理學、生物化學和有機化學的共同課題。有機化學可以用光化學反應生成高能有機化合物,加以貯存;必要時則利用其逆反應,釋放出能量。另一個開發資源的目標是在有機金屬化合物的作用下固定二氧化碳,以產生無窮盡的有。機化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結果。
其次是研究和開發新型有機催化劑,使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應方式。這方面的研究已經開始,今後會有更大的發展。
20世紀60年代末,開始了有機合成的計算機輔助設計研究。今後有機合成路線的設計、有機化合物結構的測定等必將更趨系統化、邏輯化。
編輯本段有機化學課程
有機化學主要是介紹化學物質的科學(高中化學學習當中也會涉及部分有機化學的課程)。目前有機化學物質的分類主要是按照其決定性作用,能代表化學物質的基團也就是官能團的不同來進行分類的 。可分為:烷烴,烯烴,炔烴,芳香烴(以上為烴類);鹵代烴,醇,酚,醚,醛,酮,羧酸,羧酸衍生物,胺類,硝基化合物,腈類,含硫有機化合物(如硫醇,硫醚,硫酚,磺酸,碸與亞碸等),含磷有機化合物等元素有機化合物,雜環化合物等(以上為烴衍生物)。
具體主要是介紹這些化學物質的系統命名,化學反應,反應機理,制備方法。其中化學反應基本上為基團的取代,能否進行一個反應,取決於熱力學和動力學兩個方面的因素。而制備方法主要是通過無機物,石油提取物,以及容易制備或成本低的物質製得難以得到的物質。反應機理也為基團之間的進攻和離去傾向之間的競爭。
Ⅵ 高中有機化學學不好,基礎知識不知道怎麼補
1、首先明確,任何化學反應,從元素周期表角度考慮
化學的反應原理都是最外電子層是否「飽和」的問題,物態的化合價基本符合元素周期表分規律,只有少數多化合價的,要抄下牢記。做一個專門學化學的筆記本,把「非常規」的記錄,包括所有反應的特殊顏色、氣體、沉澱、變價等值的注意的特殊反應和元素。通過復習反應方程式(按課本章節逐步復習出現的方程式),對照周期表思考,就能得出結論。會發現,參照最外電子層分布規律和同主族元素排列順序,一切的氧化還原、水解電離,原本不清的概念,現在一切都變得清晰明了,小小的一張周期表,對學化學的幫助,有多麼的給力!
2、其次重點記錄,特殊元素,一定要牢記分清就是反應能產生特殊氣體、沉澱、顏色的元素,還有變價元素、組合元素(酸根)等,這些都高考化學的考點與解題入手點。在本博有歸納化學解題入手點大全,裡面全都是特殊反應、易混知識點。希望大家自己總結,而不是認為有了這些內容,就高枕無憂。
3、判斷與推導要學習
無機化學重在判斷,判斷反應機理,反應原理,如化合價是否對等,能否參與反應,如何配平,都是基於周期表規律進行判斷和推導的。而有機化學的判斷,首先是官能團的判斷,而後是碳鏈的推導。抓住官能團的反應特性,然後根據碳鏈分布規律(4個鍵位),就能把知識點吃透,把題拿下。
Ⅶ 什麼是有機化學、無機化學和動力化學
無機化學
無機化學是研究無機物質的組成、性質、結構和反應的科學,它是化學中最古老的分支學科。無機物質包括所有化學元素和它們的化合物,不過大部分的碳化合物除外。(除二氧化碳、一氧化碳、二硫化碳、碳酸鹽等簡單的碳化合物仍屬無機物質外,其餘均屬於有機物質。)
過去認為無機物質即無生命的物質,如岩石、土壤,礦物、水等;而有機物質則是由有生命的動物和植物產生,如蛋白質、油脂、澱粉、纖維素、尿素等。1828年德意志化學家維勒從無機物氰酸銨製得尿素,從而破除了有機物只能由生命力產生的迷信,明確了這兩類物質都是由化學力結合而成。現在這兩類物質是按上述組分不同而劃分的。
無機化學發展簡史
原始人類即能辨別自然界存在的無機物質的性質而加以利用。後來偶然發現自然物質能變化成性質不同的新物質,於是加以仿效,這就是古代化學工藝的開始。
如至少在公元前6000年,中國原始人即知燒粘土製陶器,並逐漸發展為彩陶、白陶,釉陶和瓷器。公元前5000年左右,人類發現天然銅性質堅韌,用作器具不易破損。後又觀察到銅礦石如孔雀石 (鹼式碳酸銅)與燃熾的木炭接觸而被分解為氧化銅,進而被還原為金屬銅,經過反復觀察和試驗,終於掌握以木炭還原銅礦石的煉銅技術。以後又陸續掌握煉錫、煉鋅、煉鎳等技術。中國在春秋戰國時代即掌握了從鐵礦冶鐵和由鐵煉鋼的技術,公元前2世紀中國發現鐵能與銅化合物溶液反應產生銅,這個反應成為後來生產銅的方法之一。
化合物方面,在公元前17世紀的殷商時代即知食鹽(氧化鈉)是調味品,苦鹽(氫化鎂)的味苦。公元前五世紀已有琉璃(聚硅酸鹽)器皿。公元七世紀,中國即有焰硝(硝酸鉀)、硫黃和木炭做成火葯的記載。明朝宋應星在1637年刊行的《天工開物》中詳細記述了中國古代手工業技術,其中有陶瓷器、銅、鋼鐵、食鹽、焰硝、石灰、紅黃礬、等幾十種無機物的生產過程。由此可見,在化學科學建立前,人類已掌握了大量無機化學的知識和技術。
古代的煉丹術是化學科學的先驅,煉丹術就是企圖將丹砂(硫化汞)之類葯劑變成黃金,並煉制出長生不老之丹的方術。中國金丹術始於公元前2、3世紀的秦漢時代。公元142年中國金丹家魏伯陽所著的《周易參同契》是世界上最古的論述金丹術的書,約在360年有葛洪著的《抱朴子》,這兩本書記載了60多種無機物和它們的許多變化。約在公元8世紀,歐洲金丹術興起,後來歐洲的金丹術逐漸演進為近代的化學科學,而中國的金丹術則未能進一步演進。
金丹家關於無機物變化的知識主要從實驗中得來。他們設計製造了加熱爐、反應室、蒸餾器、研磨器等實驗用具。金丹家所追求的目的雖屬荒誕,但所使用的操作方法和積累的感性知識,卻成為化學科學的前驅。
由於最初化學所研究的多為無機物,所以近代無機化學的建立就標志著近代化學的創始。建立近代化學貢獻最大的化學家有三人,即英國的玻意耳、法國的拉瓦錫和英國的道爾頓。
玻意耳在化學方面進行過很多實驗,如磷、氫的制備,金屬在酸中的溶解以及硫、氫等物的燃燒。他從實驗結果闡述了元素和化合物的區別,提出元素是一種不能分出其他物質的物質。這些新概念和新觀點,把化學這門科學的研究引上了正確的路線,對建立近代化學作出了卓越的貢獻。
拉瓦錫採用天平作為研究物質變化的重要工具,進行了硫、磷的燃燒,錫、汞等金屬在空氣中加熱的定量實驗,確立了物質的燃燒是氧化作用的正確概念,推翻了盛行百年之久的燃素說。拉瓦錫在大量定量實驗的基礎上,於1774年提出質量守恆定律,即在化學變化中,物質的質量不變。1789年,在他所著的《化學概要》中,提出第一個化學元素分類表和新的化學命名法,並運用正確的定量觀點,敘述當時的化學知識,從而奠定了近代化學的基礎。由於拉瓦錫的提倡,天平開始普遍應用於化合物組成和變化的研究。
1799年,法國化學家普魯斯特歸納化合物組成測定的結果,提出定比定律,即每個化合物各組分元素的重量皆有一定比例。結合質量守恆定律,1803年道爾頓提出原子學說,宣布一切元素都是由不能再分割、不能毀滅的稱為原子的微粒所組成。並從這個學說引伸出倍比定律,即如果兩種元素化合成幾種不同的化合物,則在這些化合物中,與一定重量的甲元素化合的乙元素的重量必互成簡單的整數比。這個推論得到定量實驗結果的充分印證。原子學說建立後,化學這門科學開始宣告成立。
19世紀30年代,已知的元素已達60多種,俄國化學家門捷列夫研究了這些元素的性質,在1869年提出元素周期律:元素的性質隨著元素原子量的增加呈周期性的變化。這個定律揭示了化學元素的自然系統分類。元素周期表就是根據周期律將化學元素按周期和族類排列的,周期律對於無機化學的研究、應用起了極為重要的作用。
目前已知的元素共109種,其中94種存在於自然界,15種是人造的。代表化學元素的符號大都是拉丁文名稱縮寫。中文名稱有些是中國自古以來就熟知的元素,如金、鋁、銅、鐵、錫、硫、砷、磷等;有些是由外文音譯的,如鈉、錳、鈾、氦等;也有按意新創的,如氫(輕的氣)、溴(臭的水)、鉑(白色的金,同時也是外文名字的譯音)等。
周期律對化學的發展起著重大的推動作用。根據周期律,門捷列夫曾預言當時尚未發現的元素的存在和性質。周期律還指導了對元素及其化合物性質的系統研究,成為現代物質結構理論發展的基礎。系統無機化學一般就是指按周期分類對元素及其化合物的性質、結構及其反應所進行的敘述和討論。
19世紀末的一系列發現,開創了現代無機化學;1895年倫琴發現 X射線;1896年貝克勒爾發現鈾的放射性;1897年湯姆遜發現電子;1898年,居里夫婦發現釙和鐳的放射性。20世紀初盧瑟福和玻爾提出原子是由原子核和電子所組成的結構模型,改變了道爾頓原子學說的原子不可再分的觀念。
1916年科塞爾提出電價鍵理論,路易斯提出共價鍵理論,圓滿地解釋了元素的原子價和化合物的結構等問題。1924年,德布羅意提出電子等物質微粒具有波粒二象性的理論;1926年,薛定諤建立微粒運動的波動方程;次年,海特勒和倫敦應用量子力學處理氫分子,證明在氫分子中的兩個氫核間,電子幾率密度有顯著的集中,從而提出了化學鍵的現代觀點。
此後,經過幾方面的工作,發展成為化學鍵的價鍵理論、分子軌道理論和配位場理論。這三個基本理論是現代無機化學的理論基礎。
無機化學的研究內容
無機化學在成立之初,其知識內容已有四類,即事實、概念、定律和學說。
用感官直接觀察事物所得的材料,稱為事實;對於事物的具體特徵加以分析、比較、綜合和概括得到概念,如元素、化合物、化合、化分、氧化、還原、原子等皆是無機化學最初明確的概念;組合相應的概念以概括相同的事實則成定律,例如,不同元素化合成各種各樣的化合物,總結它們的定量關系得出質量守恆、定比、倍比等定律;建立新概念以說明有關的定律,該新概念又經實驗證明為正確的,即成學說。例如,原子學說可以說明當時已成立的有關元素化合重量關系的各定律。
化學知識的這種派生關系表明它們之間的內在聯系。定律綜合事實,學說解釋並貫串定律,從而把整個化學內容組織成為一個有系統的科學知識。人們認為近代化學是在道爾頓創立原子學說之後建立起來的,因為該學說把當時的化學內容進行了科學系統化。
系統的化學知識是按照科學方法進行研究的。科學方法主要分為三步:
搜集事實 搜集的方法有觀察和實驗。實驗是控制條件下的觀察。化學研究特別重視實驗,因為自然界的化學變化現象都很復雜,直接觀察不易得到事物的本質。例如,鐵生銹是常見的化學變化,若不控制發生作用的條件,如水氣、氧、二氧化碳、空氣中的雜質和溫度等就不易了解所起的反應和所形成的產物。
無論觀察或實驗,所搜集的事實必須切實准確。化學實驗中的各種操作,如沉澱、過濾、灼燒、稱重、蒸餾、滴定、結晶、萃取等等,都是在控制條件下獲得正確可靠事實知識的實驗手段。正確知識的獲得,既要靠熟練的技術,也要靠精密的儀器,近代化學是由天平的應用開始的。通過對每一現象的測量,並用數字表示,才算對此現象有了確切知識。
建立定律 古代化學工藝和金丹術積累的化學知識雖然很多,但不能稱為科學。要知識成為科學,必須將搜集到的大量事實加以分析比較,去粗取精,由此及彼地將類似的事實歸納成為定律。例如普魯斯特注意化合物的成分,他分析了大量的、采自世界各地的、天然的和人工合成的多種化合物,經過八年的努力後發現每一種化合物的組成都是完全相同的,於是歸納這類事實,提出定比定律。
創立學說 化學定律雖比事實為少,但為數仍多,而且各自分立,互不相關。化學家要求理解各定律的意義及其相互關系。道爾頓由表及裡地提出物質由原子構成的概念,創立原子學說,解釋了關於元素化合和化合物變化的重量關系的各個定律,並使之連貫起來,從而將化學知識按其形成的層次組織成為一門系統的科學。
由於各學科的深入發展和學科間的相互滲透,形成許多跨學科的新的研究領域。無機化學與其他學科結合而形成的新興研究領域很多,例如生物無機化學就是無機化學與生物化學結合的邊緣學科。
現代物理實驗方法如:X射線、中子衍射、電子衍射、磁共振、光譜、質譜、色譜等方法的應用,使無機物的研究由宏觀深入到微觀,從而將元素及其化合物的性質和反應同結構聯系起來,形成現代無機化學。現代無機化學就是應用現代物理技術及物質微觀結構的觀點來研究和闡述化學元素及其所有無機化合物的組成、性能、結構和反應的科學。無機化學的發展趨向主要是新型化合物的合成和應用,以及新研究領域的開辟和建立。
有機化學
有機化學是研究有機化合物的來源、制備、結構、性質、應用以及有關理論的科學,又稱碳化合物的化學。
有機化學的發展簡史
「有機化學」這一名詞於1806年首次由貝采利烏斯提出。當時是作為「無機化學」的對立物而命名的。19世紀初,許多化學家相信,在生物體內由於存在所謂「生命力」,才能產生有機化合物,而在實驗室里是不能由無機化合物合成的。
1824年,德國化學家維勒從氰經水解製得草酸;1828年他無意中用加熱的方法又使氰酸銨轉化為尿素。氰和氰酸銨都是無機化合物,而草酸和尿素都是有機化合物。維勒的實驗結果給予「生命力」學說第一次沖擊。此後,乙酸等有機化合物相繼由碳、氫等元素合成,「生命力」學說才逐漸被人們拋棄。
由於合成方法的改進和發展,越來越多的有機化合物不斷地在實驗室中合成出來,其中,絕大部分是在與生物體內迥然不同的條件下台成出來的。「生命力」學說漸漸被拋棄了, 「有機化學」這一名詞卻沿用至今。
從19世紀初到1858年提出價鍵概念之前是有機化學的萌芽時期。在這個時期,已經分離出許多有機化合物,制備了一些衍生物,並對它們作了定性描述。
法國化學家拉瓦錫發現,有機化合物燃燒後,產生二氧化碳和水。他的研究工作為有機化合物元素定量分析奠定了基礎。1830年,德國化學家李比希發展了碳、氫分析法,1833年法國化學家杜馬建立了氮的分析法。這些有機定量分析法的建立使化學家能夠求得一個化合物的實驗式。
當時在解決有機化合物分子中各原子是如何排列和結合的問題上,遇到了很大的困難。最初,有機化學用二元說來解決有機化合物的結構問題。二元說認為一個化合物的分子可分為帶正電荷的部分和帶負電荷的部分,二者靠靜電力結合在一起。早期的化學家根據某些化學反應認為,有機化合物分子由在反應中保持不變的基團和在反應中起變化的基團按異性電荷的靜電力結合。但這個學說本身有很大的矛盾。
類型說由法國化學家熱拉爾和洛朗建立。此說否認有機化合物是由帶正電荷和帶負電荷的基團組成,而認為有機化合物是由一些可以發生取代的母體化合物衍生的,因而可以按這些母體化合物來分類。類型說把眾多有機化合物按不同類型分類,根據它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質,而且能夠預言一些新化合物。但類型說未能回答有機化合物的結構問題。
有機化合物按不同類型分類,根據它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質,而且能夠預言一些新化合物。但類型說未能回答有機化合物的結構問題。
從1858年價鍵學說的建立,到1916年價鍵的電子理論的引入,是經典有機化學時期。
1858年,德國化學家凱庫勒和英國化學家庫珀等提出價鍵的概念,並第一次用短劃「-」表示「鍵」。他們認為有機化合物分子是由其組成的原子通過鍵結合而成的。由於在所有已知的化合物中,一個氫原子只能與一個別的元素的原子結合,氫就選作價的單位。一種元素的價數就是能夠與這種元素的一個原子結合的氫原子的個數。凱庫勒還提出,在一個分子中碳原子之間可以互相結合這一重要的概念。
1848年巴斯德分離到兩種酒石酸結晶,一種半面晶向左,一種半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋轉,後者則使之向右旋轉,角度相同。在對乳酸的研究中也遇到類似現象。為此,1874年法國化學家勒貝爾和荷蘭化學家范托夫分別提出一個新的概念,圓滿地解釋了這種異構現象。
他們認為:分子是個三維實體,碳的四個價鍵在空間是對稱的,分別指向一個正四面體的四個頂點,碳原子則位於正四面體的中心。當碳原子與四個不同的原子或基團連接時,就產生一對異構體,它們互為實物和鏡像,或左手和右手的手性關系,這一對化合物互為旋光異構體。勒貝爾和范托夫的學說,是有機化學中立體化學的基礎。
1900年第一個自由基,三苯甲基自由基被發現,這是個長壽命的自由基。不穩定自由基的存在也於1929年得到了證實。
在這個時期,有機化合物在結構測定以及反應和分類方面都取得很大進展。但價鍵只是化學家從實踐經驗得出的一種概念,價鍵的本質尚未解決。
現代有機化學時期 在物理學家發現電子,並闡明原子結構的基礎上,美國物理化學家路易斯等人於1916年提出價鍵的電子理論。
他們認為:各原子外層電子的相互作用是使各原子結合在一起的原因。相互作用的外層電子如從—個原了轉移到另一個原子,則形成離子鍵;兩個原子如果共用外層電子,則形成共價鍵。通過電子的轉移或共用,使相互作用的原子的外層電子都獲得惰性氣體的電子構型。這樣,價鍵的圖象表示法中用來表示價鍵的短劃「-」,實際上是兩個原子共用的一對電子。
1927年以後,海特勒和倫敦等用量子力學,處理分子結構問題,建立了價鍵理論,為化學鍵提出了一個數學模型。後來馬利肯用分子軌道理論處理分子結構,其結果與價鍵的電子理論所得的大體一致,由於計算簡便,解決了許多當時不能回答的問題。
有機化學的研究內容
有機化合物和無機化合物之間沒有絕對的分界。有機化學之所以成為化學中的一個獨立學科,是因為有機化合物確有其內在的聯系和特性。
位於周期表當中的碳元素,一般是通過與別的元素的原子共用外層電子而達到穩定的電子構型的。這種共價鍵的結合方式決定了有機化合物的特性。大多數有機化合物由碳、氫、氮、氧幾種元素構成,少數還含有鹵素和硫、磷等元素。因而大多數有機化合物具有熔點較低、可以燃燒、易溶於有機溶劑等性質,這與無機化合物的性質有很大不同。
在含多個碳原子的有機化合物分子中,碳原子互相結合形成分子的骨架,別的元素的原子就連接在該骨架上。在元素周期表中,沒有一種別的元素能像碳那樣以多種方式彼此牢固地結合。由碳原子形成的分子骨架有多種形式,有直鏈、支鏈、環狀等。
在有機化學發展的初期,有機化學工業的主要原料是動、植物體,有機化學主要研究從動、植物體中分離有機化合物。
19世紀中到20世紀初,有機化學工業逐漸變為以煤焦油為主要原料。合成染料的發現,使染料、制葯工業蓬勃發展,推動了對芳香族化合物和雜環化合物的研究。30年代以後,以乙炔為原料的有機合成興起。40年代前後,有機化學工業的原料又逐漸轉變為以石油和天然氣為主,發展了合成橡膠、合成塑料和合成纖維工業。由於石油資源將日趨枯竭,以煤為原料的有機化學工業必將重新發展。當然,天然的動、植物和微生物體仍是重要的研究對象。
天然有機化學主要研究天然有機化合物的組成、合成、結構和性能。20世紀初至30年代,先後確定了單糖、氨基酸、核苷酸牛膽酸、膽固醇和某些萜類的結構,肽和蛋白質的組成;30~40年代,確定了一些維生素、甾族激素、多聚糖的結構,完成了一些甾族激素和維生素的結構和合成的研究;40~50年代前後,發現青黴素等一些抗生素,完成了結構測定和合成;50年代完成了某些甾族化合物和嗎啡等生物鹼的全合成,催產素等生物活性小肽的合成,確定了胰島素的化學結構,發現了蛋白質的螺旋結構,DNA的雙螺旋結構;60年代完成了胰島素的全合成和低聚核苷酸的合成;70年代至80年代初,進行了前列腺素、維生素B12、昆蟲信息素激素的全合成,確定了核酸和美登木素的結構並完成了它們的全合成等等。
有機合成方面主要研究從較簡單的化合物或元素經化學反應合成有機化合物。19世紀30年代合成了尿素;40年代合成了乙酸。隨後陸續合成了葡萄糖酸、檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸等一系列有機酸;19世紀後半葉合成了多種染料;20世紀40年代合成了滴滴涕和有機磷殺蟲劑、有機硫殺菌劑、除草劑等農葯;20世紀初,合成了606葯劑,30~40年代,合成了一千多種磺胺類化合物,其中有些可用作葯物。
物理有機化學是定量地研究有機化合物結構、反應性和反應機理的學科。它是在價鍵的電子學說的基礎上,引用了現代物理學、物理化學的新進展和量子力學理論而發展起來的。20世紀20~30年代,通過反應機理的研究,建立了有機化學的新體系;50年代的構象分析和哈米特方程開始半定量估算反應性與結構的關系;60年代出現了分子軌道對稱守恆原理和前線軌道理論。
有機分析即有機化合物的定性和定量分析。19世紀30年代建立了碳、氫定量分析法;90年代建立了氮的定量分析法;有機化合物中各種元素的常量分析法在19世紀末基本上已經齊全;20世紀20年代建立了有機微量定量分析法;70年代出現了自動化分析儀器。
由於科學和技術的發展,有機化學與各個學科互相滲透,形成了許多分支邊緣學科。比如生物有機化學、物理有機化學、量子有機化學、海洋有機化學等。
有機化學的研究方法
有機化學研究手段的發展經歷了從手工操作到自動化、計算機化,從常量到超微量的過程。
20世紀40年代前,用傳統的蒸餾、結晶、升華等方法來純化產品,用化學降解和衍生物制備的方法測定結構。後來,各種色譜法、電泳技術的應用,特別是高壓液相色譜的應用改變了分離技術的面貌。各種光譜、能譜技術的使用,使有機化學家能夠研究分子內部的運動,使結構測定手段發生了革命性的變化。
電子計算機的引入,使有機化合物的分離、分析方法向自動化、超微量化方向又前進了一大步。帶傅里葉變換技術的核磁共振譜和紅外光譜又為反應動力學、反應機理的研究提供了新的手段。這些儀器和x射線結構分析、電子衍射光譜分析,已能測定微克級樣品的化學結構。用電子計算機設計合成路線的研究也已取得某些進展。
未來有機化學的發展首先是研究能源和資源的開發利用問題。迄今我們使用的大部分能源和資源,如煤、天然氣、石油、動植物和微生物,都是太陽能的化學貯存形式。今後一些學科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽能。
對光合作用做更深入的研究和有效的利用,是植物生理學、生物化學和有機化學的共同課題。有機化學可以用光化學反應生成高能有機化合物,加以貯存;必要時則利用其逆反應,釋放出能量。另一個開發資源的目標是在有機金屬化合物的作用下固定二氧化碳,以產生無窮盡的有。機化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結果。
其次是研究和開發新型有機催化劑,使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應方式。這方面的研究已經開始,今後會有更大的發展。
20世紀60年代末,開始了有機合成的計算機輔助設計研究。今後有機合成路線的設計、有機化合物結構的測定等必將更趨系統化、邏輯化。
化學動力學
化學動力學是研究化學反映過程的速率和反應機理的物理化學分支學科,它的研究對象是物質性質隨時間變化的非平衡的動態體系。時間是化學動力學的一個重要變數。
化學動力學的研究方法主要有兩種。一種是唯象動力學研究方法,也稱經典化學動力學研究方法,它是從化學動力學的原始實驗數據——濃度與時間的關系出發,經過分析獲得某些反應動力學參數——反應速率常數、活化能、指前因子等。用這些參數可以表徵反應體系的速率化學動力學參數是探討反應機理的有效數據。
20世紀前半葉,大量的研究工作都是對這些參數的測定、理論分析以及利用參數來研究反應機理。但是,反應機理的確認主要依賴於檢出和分析反應中間物的能力。20世紀後期,自由基鏈式反應動力學研究的普遍開展,給化學動力學帶來兩個發展趨向:一是對元反應動力學的廣泛研究;二是迫切要求建立檢測活性中間物的方法,這個要求和電子學、激光技術的發展促進了快速反應動力學的發展。目前,對暫態活性中間物檢測的時間解析度已從50年代的毫秒級提高到皮秒級。
另一種是分子反應動力學研究方法。從微觀的分子水平來看,一個化學反應是具有一定量子態的反應物分子問的互相碰撞,進行原子重排,產生一定量子態的產物分子以至互相分離的單次反應碰撞行為。用過渡態理論解釋,它是在反應體系的超勢能面上一個代表體系的質點越過反應勢壘的一次行為。
原則上,如果能從量子化學理論計算出反應體系的正確的勢能面,並應用力學定律計算具有代表性的點在其上的運動軌跡,就能計算反應速率和化學動力學的參數。但是,除了少數很簡單的化學反應以外,量子化學的計算至今還不能得到反應體系的可靠的、完整的勢能面。因此,現行的反應速率理論仍不得不借用經典統計力學的處理方法。這樣的處理必須作出某種形式的平衡假設,因而使這些速率理論不適用於非常快的反應。盡管對於衡假設的適用性研究已經很多,但日前完全用非平衡態理論處理反應速率問題尚不成熟。
經典的化學動力學實驗方法不能制備單一量子態的反應物,也不能檢測由單次反應碰撞所產生的初生態產物。分子束(即分子散射),特別是交叉分子束方法對研究化學元反應動力學的應用,使在實驗上研究單次反應碰撞成為可能。分子束實驗已經獲得了許多經典化學動力學無法取得的關於化學元反應的微觀信息,分子反應動力學是現代化學動力學的一個前沿陣地。
Ⅷ 標題 有機化學與無機化學的反應式書寫有哪些差異
有機化學與無機化學的反應式書寫有以下差異:
1,有機物的化學式兩個等式之間要用「→」連接,而無機物兩等式之間用「=」連接;
2,有機物的生成物中如有氣體生成,則在該氣體的後面標上「↑」符號,如有沉澱物生成,則在該沉澱物後面標上「↓」符號,而無機物就不需要。
因為有機物的反應會有很多其他副反應相伴發生,而我們寫的只是最主要的那個反應,而無機物的副反應相對少。
Ⅸ 化學性廢物是怎樣處理的
1、焚燒方法。可燃廢液可在燃燒爐內燃燒,量小的可在室外安全的地方燃燒;不可燃廢液可與可燃物混合或用燃燒器噴入焚燒爐。
可生產有害氣體如二氧化氮、二氧化硫、氯化氫等經燃燒後,即可燃燒。在裝有洗滌器的焚燒爐內燃燒,或用鹼液洗滌、燃燒廢氣以除去有害氣體;對於廢渣,可在易燃溶劑中溶解和燃燒。
2、吸附法。活性炭、硅藻土、鋁土礦、疊層織物、聚丙烯、聚酯片材、氨基甲酸乙酯泡沫塑料、草屑、鋸末等吸附劑與吸附劑一起被充分吸收和燃燒。
3、溶劑萃取法。對於低濃度含水廢水,可採用正己烷等不與水混溶的揮發性溶劑萃取,分離溶劑後焚燒。
4、蒸餾法。利用廢液中各組分的不同沸點,通過蒸餾或分餾去除有害組分。
5、中和法。酸鹼中和反應將酸鹼值調節到中性。
6、沉澱法。加入合適的沉澱劑,控制溫度和pH值,可以將有害成分去除到低溶解性的沉澱物或聚合物中。
7、水解法。在室溫或加熱條件下,可以加入氫氧化鈉或氫氧化鈣來水解容易水解的物質,如有機酸或無機酸的酯和一些有機磷化合物。如果水解產物無害,可以中和、稀釋和排放。如果水解產物有害,可在排放前通過吸附和其它適當方法進行處理。
8、氧化法。添加適當的氧化劑,如臭氧和氯化化合物,可以將有害成分轉化為無害或有害程度較低的物質。
9、還原法。對於重金屬,可添加適當的還原劑,如鐵屑、銅屑、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉和硼氫化鈉,以將其轉化為易於分離和去除的形式。
10、化學處理:化學處理是採用化學方法破壞固體廢物中的有害成分,從而達到無害化,或將其轉變成為適於進一步處理、處置的形態。其目的在於改變處理物質的化學性質,從而減少它的危害性。這是危險廢物最終處置前常用的預處理措施,其處理設備為常規的化工設備。