烹飪化學(xué) 作者 王元新(6)

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1、作者：嚴(yán)倔和作者：嚴(yán)倔和責(zé)任編輯：王元新出版日期：2009年9月IDPN：308-2009-153課件章數(shù)：7第一章 基礎(chǔ)化學(xué)本章概要l 本章主要講述無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)中的一些重要物質(zhì)的概念和有關(guān)性質(zhì)，通過(guò)本章的學(xué)習(xí)能為學(xué)生學(xué)好以后幾章內(nèi)容打下基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)l 掌握原子、分子、離子、元素的概念；掌握原子的結(jié)構(gòu)、電子云、電子層，元素周期律的情況。l 掌握離子鍵、共價(jià)鍵，離子化合物、共價(jià)化合物的有關(guān)性質(zhì)。l 掌握化學(xué)反應(yīng)速率以及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素；化學(xué)反應(yīng)平衡的概念，以及影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素。l 掌握溶液、溶劑、溶質(zhì)、飽和溶液、不飽和溶液、結(jié)晶的有關(guān)性質(zhì)。l 了解有機(jī)物的特點(diǎn)、分類；掌握有機(jī)

2、物的一些概念和術(shù)語(yǔ)；掌握重要有機(jī)物中烷烴、烯烴、炔烴的概念和性質(zhì)；掌握烴的衍生物醇、醛、酸、酯的概念和性質(zhì)。第一章 基礎(chǔ)化學(xué)l第一節(jié) 物質(zhì)的組成和分類l第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)和元素周期律l第三節(jié) 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)l第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡l第五節(jié) 溶液l第六節(jié) 有機(jī)化合物概述第一節(jié) 物質(zhì)的組成和分類l一、分子 原子 離子l二、元素一、分子 原子 離子l（一）分子l分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。l（二）原子l原子是化學(xué)變化中的最小粒子。l（三）離子l帶有電荷的原子（或原子團(tuán)）叫離子。（四）分子和原子的比較（見(jiàn)表1.1）（五）原子和離子的比較l1.結(jié)構(gòu)不同l2.電性各異l3.性質(zhì)不同二、元素l

3、具有相同核電荷數(shù)（即相同質(zhì)子數(shù)）的一類原子總稱為元素。l元素的存在形態(tài)有：l1.游離態(tài)l2.化合態(tài)第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)和元素周期律l一、原子的結(jié)構(gòu)l二、元素周期律一、原子的結(jié)構(gòu)l（一）原子的組成l 原子是由帶正電荷的原子核和核外帶負(fù)電荷的電子組成的，呈電中性。其構(gòu)成如下：l核電荷數(shù)（Z）核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)l原子的質(zhì)量數(shù)用符號(hào)A表示： A質(zhì)子數(shù)中子數(shù)（二）原子核外電子運(yùn)動(dòng)l1.電子云l2.原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)二、元素周期律l（一）元素周期律(表1.2)l1.核外電子排布的周期性l2.原子半徑的周期性變化l3.元素主要化合價(jià)的周期性變化l4.元素周期律（二）元素周期表l 元素周期律和元素周期表最初

4、是在1869年由俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)并編制的。l 根據(jù)元素周期律，把現(xiàn)在已知的100多種元素中電子層數(shù)目相同的各種元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行，再把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行，這樣得到一個(gè)表，叫做元素周期表元素周期表。l1.周期和族l元素周期表有7個(gè)橫行18個(gè)縱行。2.原子結(jié)構(gòu)與元素周期律l第一，每周期都是從活潑金屬開(kāi)始（除第周期），自左至右，其主族元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)，最后以穩(wěn)定的零族元素結(jié)尾。l第二，每周期中，從左到右主族元素的最高價(jià)氧化物的水化物從強(qiáng)堿逐漸過(guò)渡到強(qiáng)酸。l第三，每一主族中，從上到下元素的非金屬性逐漸

5、減弱，金屬性逐漸增強(qiáng)，最高價(jià)氧化物水化物的堿性逐漸增強(qiáng)，酸性逐漸減弱。3.元素的化合價(jià)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系l 在周期表中，主族元素的最高化合價(jià)等于它最外層的價(jià)電子數(shù)，也就是該元素的族數(shù)，非金屬元素的最低化合價(jià)等于最外層達(dá)到8個(gè)電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需要的電子數(shù)，即族數(shù)-8=最低化合價(jià)。l 例如氯元素處于A族，那么它的最高化合價(jià)為+7，最低化合價(jià)為7-8=-1。同樣，碳元素處于第A族，它的最高化合價(jià)為+4，最低化合價(jià)為4-8=-4。第三節(jié) 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)l 相鄰原子間的強(qiáng)烈相互作用通常叫做化學(xué)鍵?；瘜W(xué)鍵主要分成離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵三種。l（一）離子鍵和離子晶體l1.離子鍵l 像氯化鈉那樣，陰、陽(yáng)離子通過(guò)

6、靜電引力所形成的化學(xué)鍵叫做離子鍵。l 凡是活潑的金屬和活潑的非金屬反應(yīng)時(shí)都能形成離子鍵。2.離子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)l 主族元素形成的簡(jiǎn)單離子，最外層電子一般達(dá)到2或8的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，具有稀有氣體的原子結(jié)構(gòu)。l 副族元素和第族元素形成的簡(jiǎn)單金屬離子，它們的最外層常常是不飽和的。l 一般來(lái)說(shuō)，陽(yáng)離子的半徑比相應(yīng)的原子小，而陰離子的半徑比相應(yīng)的原子大。l 對(duì)具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，隨著核電荷數(shù)的增加，離子半徑逐漸減小。離子所帶電荷的符號(hào)和數(shù)量與原子成鍵時(shí)得失電子有關(guān)。3.離子晶體l 由離子鍵形成的物質(zhì)在常溫下一般以晶體的形式存在。這種由陰陽(yáng)離子通過(guò)離子鍵形成的有規(guī)則的排列的晶體稱為離子晶體。例如氯化鈉、氧化鎂

7、、氟化鈣都是離子晶體。l 在離子晶體中，由于離子鍵比較牢固，因此離子鍵的結(jié)合比較緊密，造成離子晶體具有較高的熔點(diǎn)和較大的硬度，難以拉伸，不易揮發(fā)，大多數(shù)能溶于水等性質(zhì)。（二）共價(jià)鍵l1.共價(jià)鍵的形成l 原子間通過(guò)共用電子對(duì)（電子云重疊）所形成的化學(xué)鍵，叫做共價(jià)鍵。例如氯分子的形成過(guò)程如下：2.非極性鍵和極性鍵l 在單質(zhì)分子中，同種原子形成共價(jià)鍵，兩個(gè)原子吸引電子的能力相同，共用電子對(duì)不偏向任何一個(gè)原子，成鍵的原子都不顯電性。這樣的共價(jià)鍵叫做非極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱非極性鍵。例如HH鍵、ClCl鍵都是非極性鍵。l 在化合物分子中，不同種原子形成共價(jià)鍵，由于不同原子吸引電子的能力不同，共用電子對(duì)必然偏向

8、吸引電子能力較強(qiáng)的原子一方，因而吸引電子能力較強(qiáng)的原子就帶部分負(fù)電荷，吸引電子能力較弱的原子就帶部分正電荷。這樣的共價(jià)鍵叫做極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱極性鍵。第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡l一、化學(xué)反應(yīng)速率l二、化學(xué)平衡一、化學(xué)反應(yīng)速率l（一）化學(xué)反應(yīng)速率l（二）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（一）化學(xué)反應(yīng)速率l 化學(xué)反應(yīng)速率是指化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的程度，通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增大來(lái)表示。濃度的單位一般是摩升，反應(yīng)速率的單位就是摩/（升分）mol/(Lmin)或摩/(升秒)mol(Ls)。（二）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素l1.濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響l2.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響l3.溫度對(duì)化

9、學(xué)反應(yīng)速率的影響l4.催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響二、化學(xué)平衡l（一）可逆反應(yīng)l（二）化學(xué)平衡l（三）化學(xué)平衡的移動(dòng)l（四）合成氨條件的選擇（一）可逆反應(yīng)l 在化學(xué)反應(yīng)中，把向生成物方向進(jìn)行的反應(yīng)叫正反應(yīng)，向反方向進(jìn)行的反應(yīng)叫逆反應(yīng)。在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。可逆反應(yīng)通常用 表示。（二）化學(xué)平衡l 在一定條件下，可逆反應(yīng)中正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變的狀態(tài)，叫做化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)。l 化學(xué)平衡狀態(tài)主要有三個(gè)特征：“動(dòng)”“定”“變”（三）化學(xué)平衡的移動(dòng)l1.濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響l2.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移

10、動(dòng)的影響l3.溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響表1.3 （四）合成氨條件的選擇第五節(jié) 溶液l 一種或一種以上的物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里，形成均一的、穩(wěn)定的混合物叫做溶液。l 能溶解其他物質(zhì)的物質(zhì)叫做溶劑。溶劑一般是液體。l 被溶解在溶劑中的物質(zhì)叫做溶質(zhì)。溶質(zhì)可以是固體、液體、氣體。l（一）飽和溶液和不飽和溶液l（二）溶解度l1.固體的溶解度(表1.4)l2.氣體的溶解度l（三）結(jié)晶、結(jié)晶水合物l1.結(jié)晶l2.結(jié)晶水合物l3.風(fēng)化和潮解表1.4 物質(zhì)的溶解性第六節(jié) 有機(jī)化合物概述l一、有機(jī)化合物的特點(diǎn)l二、有機(jī)化合物的分類l三、有機(jī)化學(xué)中的一些基本概念和術(shù)語(yǔ)l四、鏈烷烴的命名l五、重要的有機(jī)化合物一、有機(jī)

11、化合物的特點(diǎn)二、有機(jī)化合物的分類l 根據(jù)分子中組成元素的不同，可以把有機(jī)物分為烴（含C、H的化合物）和烴的衍生物（含C、H、O、鹵素、N等元素的化合物）。根據(jù)分子的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的差別，又可把有機(jī)物分為烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸、酯等（見(jiàn)圖1.6）。三、有機(jī)化學(xué)中的一些基本概念和術(shù)語(yǔ)l（一）烴基l（二）同系物和同系列l(wèi)（三）烴的衍生物和官能團(tuán)l（三）同分異構(gòu)體和同分異構(gòu)現(xiàn)象四、鏈烷烴的命名l（一）直鏈烷烴的命名l（二）帶支鏈烷烴的命名l1.對(duì)于帶支鏈的烷烴，選分子中含碳原子最多的碳鏈為主鏈，按主鏈上所含碳原子的數(shù)目稱為“某烷”。l2.把取代基作為支鏈。l3.如果有相同的取代烴

12、基，可以合并起來(lái)用二、三等數(shù)字表示，二、三等數(shù)字表明相同取代基的數(shù)目，并用數(shù)字1，2，3表示取代基的位置，數(shù)字間用“，”分開(kāi)；如果幾個(gè)取代烴基不同，就把簡(jiǎn)單的寫(xiě)在前面，復(fù)雜的寫(xiě)在后面。五、重要的有機(jī)化合物l（一）烴l（二）烴的衍生物（一）烴l1.烷烴l2.烯烴1.烷烴l 烷烴的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分子中碳原子間均以單鍵結(jié)合成鏈狀。烷烴又叫飽和鏈烴，它的組成通式：l 烷烴的重要代表物是甲烷，其分子式和結(jié)構(gòu)式為：（1）甲烷的主要性質(zhì)l 甲烷是無(wú)色、無(wú)味的氣體，不溶于水，密度比空氣小，易燃燒。l 甲烷的重要化學(xué)性質(zhì)是：l1）取代反應(yīng)。在光照條件下，甲烷和鹵素發(fā)生反應(yīng)：l2）可燃性。甲烷易燃燒，但一般情況下

13、不被氧化劑氧化：l3）受熱分解。隔絕空氣強(qiáng)熱至高溫條件下，甲烷就被分解成炭黑并放出氫氣：（2）甲烷的實(shí)驗(yàn)室制法l 用無(wú)水醋酸鈉與堿石灰（氫氧化鈉與生石灰的混合物）混合共熱而得到：l 甲烷主要用作燃料（甲烷是天然氣、沼氣的主要成分）、化工原料、制取炭黑的原料等。2.烯烴l 烯烴分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有 雙肩的碳鏈，其組成通式是l 由于碳碳雙鍵中的一個(gè)鍵易斷裂，因而烯烴容易發(fā)生加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)和聚合反應(yīng)。l 乙烯的分子式、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為：（1）乙烯的主要性質(zhì)l 乙烯是無(wú)色、稍有氣味、密度略比空氣小、難溶于水的氣體。l 主要化學(xué)性質(zhì)是：l1）加成反應(yīng)。l2）聚合反應(yīng)l3）氧化反應(yīng)（2）乙烯的制

14、法l 實(shí)驗(yàn)室用乙醇脫水方法（迅速加熱至170）制?。簂 反應(yīng)中濃硫酸的作用是脫水劑和催化劑。反應(yīng)溫度的控制很重要，若是140，反應(yīng)則按另一種脫水方式進(jìn)行生成乙醚而不是乙烯。l 乙烯主要用于制作塑料、合成纖維及有機(jī)溶劑等。3.炔烴l 炔烴分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是含有 三鍵的碳鏈，其組成通式是l 碳碳三鍵中的兩個(gè)鍵較易斷裂，因而炔烴也能跟氫氣、溴、氯化氫、水等發(fā)生加成反應(yīng)，并能被氧化劑氧化。l 乙炔是炔烴的重要代表物。它的分子式、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為：（1）乙炔的主要性質(zhì)l 乙炔俗稱電石氣，是無(wú)色、無(wú)臭的氣體，密度比空氣稍小，微溶于水。l 它的重要化學(xué)性質(zhì)是：l1）加成反應(yīng)l2）氧化反應(yīng)l3）被高錳酸鉀

15、氧化（2）乙炔的制法l電石（碳化鈣）與水反應(yīng)產(chǎn)生乙炔：l電石是在高溫時(shí)（電爐內(nèi)）用石灰和焦炭反應(yīng)而得到l 乙炔主要作為制取氯乙烯等的重要化工原料。氧炔焰用于焊接、切割金屬。4.芳香烴苯及苯的同系物l分子里含一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的化合物屬于芳香族化合物。l最簡(jiǎn)單的芳香烴是苯及其同系物。（二）烴的衍生物l1.醇l2.醛l3.羧酸l4.酯1.醇l 飽和一元醇的通式為 也常用ROH表示，R-代表烴基部分。l乙醇是醇的重要代表物，乙醇的分子式為l結(jié)構(gòu)式:l結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是（2）乙醇的化學(xué)性質(zhì)l 乙醇俗稱酒精。它是無(wú)色、有醇香氣味的液體，易揮發(fā)（沸點(diǎn)78.5），易燃燒，密度比水小（20時(shí)密度為 ），跟水可以任意比例互

16、溶。它是常用的有機(jī)溶劑，也是有機(jī)化工的重要原料。l乙醇的主要化學(xué)性質(zhì)如下：l1）與活潑金屬（K、N a等）發(fā)生置換反應(yīng)。l2）氧化反應(yīng)l3）燃燒l4）脫水反應(yīng)l5）乙醇跟氫鹵酸反應(yīng)l6）酯化反應(yīng)（3）其他重要的醇l1）甲醇l 易揮發(fā)、易燃燒的無(wú)色液體，有酒精氣味，能與水、乙醇及其他有機(jī)溶劑互溶，是重要的化工原料。甲醇對(duì)人體有毒，飲用會(huì)失明，多飲會(huì)致死。l2）丙三醇l 俗稱甘油，黏稠液體，易溶于水，有強(qiáng)吸水性。它能與活潑金屬發(fā)生置換反應(yīng)，與酸發(fā)生酯化反應(yīng)，它與硝酸酯化生成的三硝酸甘油酯，是烈性炸藥。2.醛l 分子里含有跟烴基結(jié)合著的醛基 的化合物叫做醛。一般可以表示為 l 醛能被還原為醇，被氧化

17、成酸，能起銀鏡反應(yīng)。（1）乙醛的化學(xué)性質(zhì)l1）加成反應(yīng)l2）氧化反應(yīng)l3）銀鏡反應(yīng)l4）被氫氧化銅氧化（2）乙醛的用途l 乙醛是重要的有機(jī)合成工業(yè)原料，主要用于制造乙酸、乙醇等。l 甲醛（HCHO）也是重要的醛類物質(zhì)，是生產(chǎn)合成樹(shù)脂的重要原料。甲醛常況下是氣體，有毒（致癌物之一），其水溶液（福爾馬林）是常用的防腐劑。3.羧酸l 在分子里，烴基跟羧基 直接相連接的有機(jī)化合物叫做羧酸。l 根據(jù)羧基所連接的烴基不同，羧酸可以分為脂肪酸（如乙酸）和芳香酸（如苯甲酸 ）。根據(jù)羧酸分子中含有羧基數(shù)目的不同，可分為一元羧酸（如甲酸、乙酸）和二元羧酸（如乙二酸HOOCCOOH）等。（1）乙酸的結(jié)構(gòu)（CH3CO

18、OH）（2）乙酸的性質(zhì)l 乙酸是一種有強(qiáng)烈刺激性氣味的無(wú)色液體，沸點(diǎn)是117.9，熔點(diǎn)是16.6，當(dāng)溫度低于16.6時(shí)，乙酸就凝結(jié)成像冰一樣的晶體，所以無(wú)水乙酸又稱冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇。l乙酸是一種弱酸：l酯化反應(yīng)：（3）乙酸的用途l 乙酸是一種重要的有機(jī)化工原料，可用于生產(chǎn)合成纖維（如醋酸纖維、維綸）、噴漆溶劑、增塑劑、香料、染料、醫(yī)藥（如阿司匹林）和農(nóng)藥等。4.酯l 酸跟醇起反應(yīng)，生成水和一類叫做酯的化合物。l酯可以簡(jiǎn)單表示為：（1）酯的結(jié)構(gòu)l以乙酸乙酯 為例，其結(jié)構(gòu)式為：（2）酯的水解l 在有酸或堿存在條件下，酯跟水發(fā)生水解反應(yīng)，生成酸和醇：（3）酯的用途l可用作溶劑和飲料、糖果中的香料。