化学竞赛基础，化学竞赛知识点

第三部份、生物化学化学变动基本原理及生物固相一、生物化学统计力学
以狄拉克自由能的变动量（含差值） ΔG\Delta G 做为推论化学变动的依照。
ΔG\Delta G的力学象征意义是管理体系对外间做的最小非收缩功（如萤光或水力）。
0">ΔG>0\Delta G>0 ，说明管理体系须要拒绝接受外间作功，化学变动不自发性； ΔG<0\Delta G<0 ，说明管理体系积极主动向外间作功，化学变动自发性。
ΔG°\Delta G^\circ 读成“ΔG\Delta G标”，其涵义为管理体系中大部份化学物质都处于国际标准科洛涅县的狄拉克自由能变。简而言之国际标准态，即大部份液体比热容为两个大气压 p°p^\circ ，溶液中大部份离子浓度为 1mol?L?11 mol\cdot L^{-1} ，纯固体状态随意。
ΔG°\Delta G^\circ与ΔG\Delta G有如下的关系：
ΔG=ΔG°+RTln?Q\Delta G=\Delta G^\circ +RT\ln Q ，其中 QQ 为化学变动商。QQ 的写法与平衡常数 KK 一致，只不过各化学物质的浓度或比热容不是平衡状科洛涅县的浓度或比热容。
特别地，处于国际标准科洛涅县的 Q=1Q=1 ，此时有 ΔG=ΔG°\Delta G=\Delta G^\circ。
当化学变动达到平衡时，管理体系不再发生宏观上的变动，化学变动好像停止了，此时ΔG\Delta G为零，且 Q=KQ=K ，因此有：
ΔG=ΔG°+RTln?K=0\Delta G=\Delta G^\circ +RT\ln K=0
?K=e?ΔG°RT\Rightarrow K=e^{\frac{-\Delta G^\circ}{RT}}
发现当ΔG°\Delta G^\circ越负， KK 越大，化学变动进行越彻底；当ΔG°\Delta G^\circ越正， KK 越小，化学变动进行越不彻底。
一般认为，当40\,kJ/ mol">ΔG°>40kJ/mol\Delta G^\circ>40\,kJ/ mol，化学变动不进行； ΔG°<?40kJ/mol\Delta G^\circ<-40\,kJ/ mol ，化学变动完全进行。
二、电生物化学
能斯特方程：氧化型还原型φ=φ°+0.0592nlg?([氧化型]/c°)x([还原型]/c°)y\varphi=\varphi^\circ+\frac{0.0592}n\lg\frac{([氧化型]/c^\circ)^x}{([还原型]/c^\circ)^y}
选取国际标准氢电极为零势能点： 2H++2e?=H2φ(H+/H2)=0V\ce{2H+ +2e- =H2}\,\,\,\,\,\varphi(\ce{H+/H2})=0V
电动势氧化型还原型E=φ氧化型?φ还原型E=\varphi_{氧化型}-\varphi_{还原型}
例如在锌片和1mol?L?11 mol\cdot L^{-1}稀盐酸组成的原电池中：
氧化型氧化型2H++2e?=H2φ氧化型=0V\ce{2H+ +2e- =H2}\,\,\,\,\,\varphi_{氧化型}=0V
还原型还原型Zn2++2e?=Znφ还原型=?0.762V\ce{Zn^{ 2+} + 2e- =Zn}\,\,\,\,\,\varphi_{还原型}=-0.762V
则用电压表测量该原电池电动势，得到的读数应为 E=0V?(?0.762V)=0.762VE=0V-(-0.762V)=0.762V
三、水溶液
1.溶剂的自耦电离
纯水有弱导电性 2H2O????H3O++OH?\ce{2H2O<=>H3O+ +OH-}
纯硫酸也可导电 2H2SO4????H3SO4++HSO3?\ce{2H2SO4<=>H3SO4+ +HSO3-}
2.缓冲溶液
考虑浓度为 c1c_1 的一元酸 HA\ce{HA} 及浓度为 c2c_2 的共轭碱 A?\ce{A-} 组成的缓冲管理体系
HA????H++A?Ka=c(H+)c(A?)c(HA)\ce{HA<=>H+ +A-}\,\,\,K_a=\frac{c(\ce{H+})c(\ce{A-})}{c(\ce{HA})}
移项取负对数，得到 pH=pKa?lg?c1c2pH=pK_a-\lg\frac {c_1}{c_2}
第二部份、化学物质结构一、电子排布
量子理论认为核外电子的运动由波函数确定，波函数可由薛定谔方程描述（不要求看懂，更不要求会求解）：
i??ψ?t=??2m?2ψ+Vψi\hbar \frac{\partial \psi}{\partial t}=-\frac{\hbar}{2m}\nabla^2\psi+V\psi
求解方程，得到原子核外处于不同的能级的电子所在轨道的形状。因为能级越高，电子具有的能量越大，所以其轨道离原子核越远，且形状越不规则。

文章插图
关于能量的计算以及实验说明，核外电子按如下规律排布：

文章插图
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→...1s\rightarrow 2s\rightarrow 2p \rightarrow 3s\rightarrow 3p\rightarrow 4s\rightarrow 3d\rightarrow 4p\rightarrow 5s\rightarrow ...
二、晶体结构
原子坐标晶体密度 ρ=ZMNAV\rho=\frac{ZM}{N_AV} 晶胞参数：边长 a,b,ca,b,c ，角度 α,β,γ\alpha,\beta,\gamma三、杂化轨道理论——VSEPR
第三部份、有机生物化学【化学竞赛基础，化学竞赛知识点】略

化学竞赛基础，化学竞赛知识点

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