Inorganic Chemistry Review for ChO

Inorganic Chemistry Review for ChO

by \(\textbf{mikcf}\), edited from \(\boxed{ \text{Principles of General Chemistry}}\)

Chapters 2, 3, 4 - 气体, 相变·液态, 溶液

• 理想气体定律: \(pV = nRT\)，其中 $\ R \approx 8.314 ,\mathrm{kPa} \cdot \mathrm{dm}^3 \cdot \mathrm{mol}^{-1} \cdot \mathrm{K}^{-1} $.

• Dalton 分压定律: \(p_i = p_{tot} * \frac{n_i}{\sum n_i} = p_{tot} * \frac{V_i}{\sum V_i}\).

• Graham 气体扩散定律: \(v \propto M ^ {-\frac{1}{2}}\), 其中 \(v\) 是隙流速率 (\(\mathrm{mol} \cdot \mathrm{s}^{-1}\)).

• 气体的各种速率:

• • 最可几速率: \(v_p = \sqrt{2} \cdot \sqrt{\frac{RT}{m}}\);
• • 数学平均速率: \(\bar v = \sqrt{\frac{8}{\pi}} \cdot \sqrt{\frac{RT}{m}}\);
• • 均方根速率: \(\sqrt{\bar{v^2}} = \sqrt{3} \cdot \sqrt{\frac{RT}{m}}\).

• 理想气体的 2 个假设: 忽略分子间吸引力; 忽略分子的体积. 导致误差!

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• Clausius-Clapeyron 方程: \(\ln p = \frac{-\Delta H_{vap}}{RT} + B\) \(\iff\) \(\ln \frac{p_2}{p_1} = \frac{\Delta H_{vap}}{R} (\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2})\).

• 相图, 三相点, 临界压力/体积, 永久/可凝聚气体 (相对于室温而言).

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• 各种浓度: 质量分数, 摩尔分数, 质量摩尔浓度, 体积分数, 物质的量浓度, ppm / ppb, etc.

• 非电解质稀溶液的依数性:

• • 蒸汽压下降: \(p = p_0 x_1\), 其中 \(x_1\) 是溶剂的摩尔分数;
• • 沸点升高: \(\Delta T_b = K_b m\), 其中 \(K_b\) 是溶剂的沸点升高常数, \(m\) 是质量摩尔浓度;
• • 凝固点降低: \(\Delta T_f = K_f m\), 其中 \(K_f\) 是溶剂的摩尔凝固点降低常数, \(m\) 是质量摩尔浓度;
• • 渗透压: \(\Pi V = nRT\) \(\iff\) \(\Pi = cRT\).

• 活度 \(\alpha\), 活度系数 \(\gamma\): \(\alpha = \gamma c\), 高价离子缔合作用.

• 胶体 : Tyndal 效应, 电泳, 渗析, 聚沉.

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Chapters 5, 6, 7 - 化学热力学, 化学平衡, 化学反应速率

• 定义:

• • 焓: \(H = U + pV\);
• • 熵: \(S = k \ln \Omega\), 其中 \(k = \frac{R}{N_A}\) 是 Boltzmann 常数.
• • Gibbs 自由能 : \(G = H - TS\), 等于体系与环境交换的最大其他功 \(W_{max}\).

• 量热计:

• • 保温杯式量热计: 恒压热效应 \(Q_p = \Delta U\);
• • 弹式量热计: 恒容热效应 \(Q_v = \Delta H\).

• Hess 定律: \(\Delta H_{tot} = \sum \Delta H_i\);

• 过程的性质: 可逆 \(\leftrightarrow\) 非可逆; 自发 \(\leftrightarrow\) 非自发.

• 计算:

• • 运用生成焓 \(\Delta_f H_m^\ominus\):
    \(\Delta_r H_m^\ominus = \sum \Delta_f H_m^\ominus(\text{Products}) - \sum \Delta_f H_m^\ominus(\text{Reactants})\).
• • 运用键焓 \(BE\):
    \(\Delta_r H_m^\ominus = \sum BE(\text{Reactants}) - \sum BE(\text{Products})\).
• • 运用生成 Gibbs 自由能 \(\Delta_f G_m^\ominus\):
    \(\Delta_r G_m^\ominus = \sum \Delta_f G_m^\ominus(\text{Products}) - \sum \Delta_f G_m^\ominus(\text{Reactants})\).

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• 平衡常数 \(K^\ominus\), \(K_p^\ominus\).

• van't Hoff 方程式: \(\Delta_r G_m^\ominus = -RT \ln K\).

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• 瞬时速率 \(v = \frac{d\xi}{dt}\).

• 反应级数:

• • 零级反应: $-\frac{d(S)}{dt} = k S^0 $, \((S)\) 对 \(t\) 作图, 直线斜率为 \(-k\);
• • 一级反应: $-\frac{d(S)}{dt} = k S^1 $, \(\ln(S)\) (或 \(\lg(S)\)) 对 \(t\) 作图, 直线斜率为 \(-k\) (或 \(- \frac{k}{\ln10}\));
• • 二级反应: $-\frac{d(S)}{dt} = k S^2 $, \(\frac{1}{(S)}\) 对 \(t\) 作图, 直线斜率为 \(k\);
• • 三级反应: $-\frac{d(S)}{dt} = k S^3 $, \(\frac{1}{(S)^2}\) 对 \(t\) 作图, 直线斜率为 \(2k\).

• Arrenhius 公式: \(k = A e^{-\frac{E_a}{RT}}\) \(\iff\) \(\lg k = -\frac{E_a}{\lg10 RT} + C\).

• 反应机理, 决速步, 基元反应.

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Chapters 11, 12 - 原子结构, 化学键与分子结构

• 能量量子化: \( \left\{ \begin{array}{ll} E & = h \nu \\ c & = \lambda \nu \end{array} \right. \implies E = \frac{hc}{\lambda} \), 其中 \(h \approx 6.626 \times 10^{-34} \,\mathrm{J} \cdot \mathrm{s}\) 是 Planck 常数.

• Heisenberg 测不准原理: \(\Delta x \cdot \Delta p \geq 4 \pi\).

• 四个量子数:

• • 主量子数 \(n\);
• • 角量子数 \(l\);
• • 磁量子数 \(m\);
• • 磁自旋量子数 \(m_s\).

• Pauli 不相容原理, Hund 规则, 能量最低原理, 构造原理.

• 钻穿 / 屏蔽效应, Slater 规则.

• 电离能 \(I\), 亲合能 \(E\), 电负性 \(\chi\)

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• 偶极矩 \(\mu = qd\), \(\delta ^- \rightarrow \delta^+\).

• cis- / trans-, fac- / mer-.

• 价键 (VB) 理论, Lewis 结构, 八隅体规则. 共价半径 \(r_{cov}\), van der Waals 半径 \(r_v\).

• 分子轨道 (MO) 理论, \(\sigma - \pi\) 能级交错, 前线轨道 (FMO) 理论, HOMO / LUMO.

• VSEPR 理论, 立体化学惰性电子对效应.

\(\color{red}{\text{TODO: sigma - pi 能级交错图片}}\)

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Chapter 13 - 晶体与晶体结构