西北大学：《中级无机化学》课程教学课件（PPT讲稿）绪论

无机化学 的 天和明天 (序言) 一无机化学的沿革 二无机化学的现状和 未来发展的可能方向 三现代无机化学发展的特点

一 无机化学的沿革 三 现代无机化学发展的特点 二 无机化学的现状和 未来发展的可能方向 无机化学 的 今 天 ( 和 序言) 明 天

一无机化学的沿革 ●最初的化学就是无机化学； ●1828年武勒由氰酸铵制得尿素， NHOCNA>NH,CONH, 动摇了有机物只是生命体产物的观点，有机化学应运而生； ●为研究能左右无机物和有机物的性质和反应的一般 规律，产生了新的化学分支一物理化学（物理化学通常是 以1887年德国出版物理化学学报》杂志为其标志) ○在这个时期无机化学家的贡献是： 1发现新元素 2合成己知元素的新化合物 3确立了原子量的氧单位 4门捷列夫提出了元素周期表 5维尔纳提出了配位学说 ★这个时期是无机化学的建立和发展的时期

一 无机化学的沿革  最初的化学就是无机化学；  为研究能左右无机物和有机物的性质和反应的一般 规律，产生了新的化学分支──物理化学 (物理化学通常是 以1887年德国出版«物理化学学报»杂志为其标志)； ○在这个时期无机化学家的贡献是: ★这个时期是无机化学的建立和发展的时期。 2 合成已知元素的新化合物 3 确立了原子量的氧单位 4 门捷列夫提出了元素周期表 5 维尔纳提出了配位学说 1 发现新元素  1828年武勒由氰酸铵制得尿素， NH4OCN NH2CONH2 动摇了有机物只是生命体产物的观点，有机化学应运而生； ⎯⎯ →

大约在1900年到第二次世界大战期间，同突飞猛 进的有机化学相比，无机化学的进展却是很缓慢的。 无机化学家在这段时期没有重大的建树，缺乏全局 性的工作，无机化学的研究显得冷冷清清。 当时出版的无机化学的大全或教科书，几乎都是无 机化学的实验资料库，是纯粹描述性的无机化学。 7在无机化学专业的教育和培养方面也很薄弱，在当 时的化学系的学生的教学计划中，只在大学一年级开设无 机化学，缺乏必要的循环，也无再提高的机会。教师在讲 台上无奈何只能“存在、制备、性质、用途”千篇一律， 学生学起来枯燥乏味，认为“无机化学”就是“无理化 学”，多不感到兴趣，因而有志于无机化学的人是寥寥无 几。 ●这个时期，是无加化学处于门庭冷落的萧条时期。」

大约在1900年到第二次世界大战期间，同突飞猛 进的有机化学相比，无机化学的进展却是很缓慢的。 无机化学家在这段时期没有重大的建树，缺乏全局 性的工作，无机化学的研究显得冷冷清清。 ▼当时出版的无机化学的大全或教科书，几乎都是无 机化学的实验资料库，是纯粹描述性的无机化学。 ▼在无机化学专业的教育和培养方面也很薄弱，在当 时的化学系的学生的教学计划中，只在大学一年级开设无 机化学，缺乏必要的循环，也无再提高的机会。教师在讲 台上无奈何只能“存在、制备、性质、用途”千篇一律， 学生学起来枯燥乏味，认为“无机化学”就是“无理化 学” ，多不感到兴趣，因而有志于无机化学的人是寥寥无 几。 这个时期，是无机化学处于门庭冷落的萧条时期

第二次世界大战中美国的曼哈顿工程（原子 能计划工程 —一项综合性的工程，它涉及到物理学和化 学的各个领域，尤其向无机化学提出了更多的课题)极大地 “催化”了无机化学的发展，使无机化学步入 了所谓“复兴”时期。 ●原子反应堆的建立，促进了具有特殊性能的新无 机材料的合成研究； ·同位素工厂的建设，促进了各种现代分析、分离 方法的发展； ●各种粒子加速器的建造，推动了超铀元素的合成； ●随着原子能计划的实施，以及量子力学和物理测 试手段在无机化学中的应用，使得无机化学在理论（如 周期系理论、原子分子理论、配位化学理论、无机化 学热力学、无机反应动力学)上也渐趋成熟

第二次世界大战中美国的曼哈顿工程(原子 能计划工程——一项综合性的工程，它涉及到物理学和化 学的各个领域，尤其向无机化学提出了更多的课题)极大地 “催化”了无机化学的发展，使无机化学步入 了所谓 “复兴” 时期。 ⚫原子反应堆的建立，促进了具有特殊性能的新无 机材料的合成研究； ⚫同位素工厂的建设，促进了各种现代分析、分离 方法的发展; ⚫随着原子能计划的实施，以及量子力学和物理测 试手段在无机化学中的应用，使得无机化学在理论(如 周期系理论、原子分子理论、配位化学理论、无机化 学热力学、无机反应动力学)上也渐趋成熟。 ⚫各种粒子加速器的建造，推动了超铀元素的合成;

战后和平时期中随着工农业生产的飞跃发 展，无机化学不仅在原有的天地中长进，而且 还不断渗透到其它各种学科而产生了新的边缘 学科，如 ●有机金属化合物化学 ●无机固体化学 ●物理无机化学 ·生物无机化学和无机生物化学等等 ★自战后至今，无机化学已从停 滞萧条步入了一个《柳暗花明又一 村》的黄金时期

战后和平时期中随着工农业生产的飞跃发 展，无机化学不仅在原有的天地中长进，而且 还不断渗透到其它各种学科而产生了新的边缘 学科，如: ★自战后至今,无机化学已从停 滞萧条步入了一个“柳暗花明又一 村”的黄金时期。 有机金属化合物化学 无机固体化学 物理无机化学 生物无机化学和无机生物化学 等等

二无机化学的现状和未 来发展的回能方向 1有机金属化合物化学 现代无机化学中第一个活跃的领域： ● 1827年就制得了第一个有机金属化合物Zeise盐： K2[PtCI]+C2H-K[Pt(C2H)CI3]+KCI ●1952年二茂铁的结构被测定； ●近几十年本领域的发展十分迅速：

二 无机化学的现状和未 来发展的可能方向 1 有机金属化合物化学 现代无机化学中第一个活跃的领域:  1827年就制得了第一个有机金属化合物Zeise盐: K2 [PtCl4 ]＋C2H4 K[Pt(C2H4 )Cl3 ] ＋KCl  1952年二茂铁的结构被测定;  近几十年本领域的发展十分迅速：

19.850 20.000 ★发现了很多新反应； 15.000 13.50 ★制备了许多新化合物； 10,000 ★金属有机化学的发展 1,100 导致了各种有机合成 250 5,000 新方法的建立； 1,250 950 2002 ★使人们对催化过程有 18271934194919541959196419691974.190(年) 时间向隔 了进一步的了解。 过遗金属有机化学研究论文和专利发表情况

★发现了很多新反应； ★金属有机化学的发展 导致了各种有机合成 新方法的建立； ★使人们对催化过程有 了进一步的了解。 ★制备了许多新化合物；

●有6人因在本领域内的贡献而获诺贝尔奖金。 如：Ziegler和Natta因发现烯烃的立体有择 催化而分享了1963年的诺贝尔化学奖。 Ziegler一Nata催化剂是一个烷基铝和三氯化钛 固体的混合物，可在低压下生产聚乙烯和聚丙烯，其 作用机制被认为是乙烯或丙烯聚合时的链增长的顺位 插入机制，增长中的链与单体分子往复于两个顺式配 位之间（这个机制让人联想到一台在分子水平上起作 用的纺车)

Ziegler－Natta催化剂是一个烷基铝和三氯化钛 固体的混合物，可在低压下生产聚乙烯和聚丙烯，其 作用机制被认为是乙烯或丙烯聚合时的链增长的顺位 插入机制，增长中的链与单体分子往复于两个顺式配 位之间(这个机制让人联想到一台在分子水平上起作 用的纺车) 。 如: Ziegler和Natta因发现烯烃的立体有择 催化而分享了1963年的诺贝尔化学奖。 有6人因在本领域内的贡献而获诺贝尔奖金

以丙烯在Ziegler Natta催化剂作用下聚合生成聚丙烯 的反应为例： 首先是在TC晶体中T原子上产生配位空位；丙烯分 子在T1原子的空位上配位，形成一个四中心的过渡态，烷 基迁移到丙烯上，得到一个新的T1一烷基配合物。在T1离 子重新出现的空位上再被丙烯分子配位，接着又进行烷基 的迁移，如此循环不断，最后得到聚丙烯。 H,C 这一聚合反应的重要特点是由于受到配位在T离子上的 R和C一配体空间位阻的影响，使得丙烯的配位和烷基的迁 移只能以一定的方式进行，从而得到立体定向的聚合物

以丙烯在Ziegler Natta催化剂作用下聚合生成聚丙烯 的反应为例: 这一聚合反应的重要特点是由于受到配位在Ti离子上的 R和Cl－配体空间位阻的影响，使得丙烯的配位和烷基的迁 移只能以一定的方式进行，从而得到立体定向的聚合物。 首先是在TiCl3晶体中Ti原子上产生配位空位；丙烯分 子在Ti原子的空位上配位，形成一个四中心的过渡态，烷 基迁移到丙烯上，得到一个新的Ti－烷基配合物。在Ti离 子重新出现的空位上再被丙烯分子配位，接着又进行烷基 的迁移，如此循环不断，最后得到聚丙烯

Wilkinson和Fisher由于在环戊二烯基金属化合物 即所谓的夹心化合物的研究方面作出的杰出贡献而荣获 了1973年的诺贝尔化学奖。 夹心化合物是一类结构特殊的化合物，其中心金属原子位于 两个环之间，且与两个环上碳原子等距离。被戏称为“三明治 化合物(Sandwich Compound。研究表明，金属离子与环通过强 的大π键进行结合。这类化合物是富电子的，能发生许多亲电子 取代反应。已合成出几乎所有过渡金属的环戊二烯基化合物及与 环戊二烯基化合物类似的二苯铬和二环辛四烯基铀等。 二茂铁 二苯铭 二环辛四烯基铀

Wilkinson和Fisher由于在环戊二烯基金属化合物 即所谓的夹心化合物的研究方面作出的杰出贡献而荣获 了1973年的诺贝尔化学奖。 夹心化合物是一类结构特殊的化合物，其中心金属原子位于 两个环之间，且与两个环上碳原子等距离。被戏称为 “三明治” 化合物(Sandwich Compound)。研究表明，金属离子与环通过强 的大键进行结合。这类化合物是富电子的，能发生许多亲电子 取代反应。已合成出几乎所有过渡金属的环戊二烯基化合物及与 环戊二烯基化合物类似的二苯铬和二环辛四烯基铀等。 二茂铁 二苯铬 二环辛四烯基铀