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工程化学基础 1 系统与环境、相的概念 2.1 高分子化合物及其合成 1．高分子化合物（高分子、高聚物或聚合物）：分子比低分子化合物的分子要大很多。 高分子化合物的基本特征：相对分子质量大，一般在1万以上。 2．高分子化合物合成 聚合反应——由小分子单体合成聚合物的化学反应 聚合反应 分为加聚反应和缩聚反应 （1）加聚反应：由一种或多种含不饱和键的单体通过加成反应，相互结合成高分子化合物的反应。 （2）缩聚反应：指由具有两个或两个以上官能团的一种或多种单体相互缩合生成高聚物，同时有低分子物质（如水、卤化氢、氨、醇等）析出的反应。缩聚物中留有官能团的结构特征，多为杂链聚合物。尼龙、涤纶、环氧树脂、酚醛树脂等都是通过缩聚反应制得。如尼龙－66是由己二酸(HCOO-(CH2)4-COOH)和己二胺(H2N-(CH2)6-NH2)缩合而成的。尼龙－66易溶于甲酸等极性溶剂。 高分子材料 1．塑料：在加热、加压条件下可塑成型，而在室温条件下保持固定形状的高聚物。 （1）根据塑料制品的用途可分为: 1）通用塑料：产量大，价格低，日常生活中应用范围广的塑料。如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯、聚苯乙烯（PS）等。 2）工程塑料：机械性能好，能用于制造各种机械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺（PA，尼龙）、聚甲醛、聚砜、酚醛树脂、ABS塑料（由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚而成）等。 3）特殊塑料：具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑料、硅塑料、环氧树指等。 （2）根据塑料受热特性可分为: 1）热塑性塑料（线型）：在加工过程中，一般只发生物理变化，受热变为塑性体，成型后冷却又变硬定型，若再受热还可改变形状重新成型的塑料。 2）热固性塑料（体型）：在成型过程中发生化学变化，利用塑料在受热时可流动的特征而成型，并延长时间，使其发生化学反应而成为不熔不溶的网状分子结构，并固化定型而形成的塑料。 塑料王：聚四氟乙烯 2.橡胶：具有显著高弹性的一类高分子化合物称为橡胶。橡胶分为： (1)天然橡胶：主要取自热带的橡胶树，其主要成分为聚异戊二烯，有顺式与反式两种构型。其中顺式-1,4-聚异戊二烯在天然橡胶中占98％. （ 2)合成橡胶：合成橡胶是由1，3-丁二烯及其衍生物加聚而成。如： 丁苯橡胶—由1，3-丁二烯和苯乙烯加聚而成; 顺丁橡胶—由1，3-丁二烯加聚生成顺式-1,4-聚丁二烯; 丁腈橡胶—由1，3-丁二烯和丙稀腈加聚而成. 氯丁橡胶（万能橡胶） 纤维：凡能保持长度比本身直径大100倍以上的均匀线条或丝状的高分子材料叫作纤维。如：尼龙—6（单体：己内酰胺）、尼龙—66（单体：己二酰己二胺）、聚氯乙烯纤维（氯纶）、聚丙烯纤维（丙纶）。 2.2 固体 1晶体的基本类型和性质 （1）离子晶体 1)晶格结点上的微粒：正、负离子。 2)微粒间作用力：离子键即正、负离子之间的静电引力。其作用力随离子电荷的增多和半径的减少而增强。 3)晶体中不存在独立的简单分子。例如NaCl晶体,表示Na+:Cl－=1:1。 4)晶体的特性：熔点高、硬度大；延展性差；一般易溶于极性溶剂；熔融态或水溶液均易导电。 在相同类型的典型离子晶体中，离子的电荷越多，半径越小，晶体的熔点越高，硬度越大。 离子电荷与半径的规律如下： （A）在同一周期中，自左而右随着正离子电荷数的增多，离子半径逐渐减少。如半径： Na＋﹥Mg2＋;K＋﹥Ca2＋﹥Sc3＋ （B）同一元素，随着正离子电荷数的增多，离子半经减少。如半径: Fe2+﹥Fe3+ （C）在同一族中，自上而下离子半经逐渐增大。如半径: I－﹥Br－﹥Cl－﹥F－ 根据离子电荷与半径的规律，可判断离子键的强弱，从而可判断离子晶体熔点和硬度的大小 （2）原子晶体. 1)晶格结点上的微粒：原子。 2)微粒间作用力：共价键。 3)晶体中不存在独立的简单分子。例如方石英（SiO2）晶体,表示Si:O=1:2。 4)晶体的特性：熔点高、硬度大；延展性差；一般溶剂中不溶；是电的绝缘体或半导体。常见的原子晶体有金刚石（C）和可作半导体材料的单晶硅（Si）、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、以及碳化硅(SiC)和方石英(SiO2)。 （3）分子晶体 1)晶格结点上的微粒：极性分子或非极性分子。 2)微粒间作用力：分子间力（还有氢键）。在同类型的分子中，分子间力随分子量的增大而增大。 3)晶体中存在独立的简单分子。例如CO2晶体, 结点上为CO2分子。 4)晶体的特性：熔点抵、硬度小(随分子量的增大而增大)；延展性差；其溶解性遵循“相似者相溶”，极性分子易溶于水、冰醋酸等，非极性分子易溶于有机溶剂如碘、萘等，熔融态不导电。 （4）金属晶体 1)晶格结点上的微粒：原子或正离子。 2)微粒间作用力：金属键。 3)晶体中不存在独立的简单分