无机合成化学期末复习资料武汉大学.docVIP

化学的核心任务是研究化学反应与创造新物质。无机合成化学研究的目标是为创造新物 质和新材料提供高效、对环境友好的定向合成与制备手段，并在此基础上逐步发展无机材料的分子工程学；的发展息息相关，在国民经济中占有重要的地 位。工业中广泛使用的“三酸两碱”，农业生产中必不可少的化肥、农药，基础建设中使用的水泥、玻璃、陶瓷，涂料工业中使用的大量无机颜料等无一不与无机合成有关。这些产品的产量和质量几乎代表着一个国家的工业水平。 高精尖的设备和巨大的资金投入而软化学提供的方法依赖的则是人的知识、智慧、技能和创造力因而可以说软化学是一个具有智力密集型特点的研究领域。 绿色化学的核心是：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则、在理想的化工生产方式是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。绿色化学的主要特点是：充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；在无毒、无害的条件下进行反应，以减少向环境排放废物；提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。 所谓极端条件是指极限情况即超高压、超高温、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光、等离子体等动高压是指利用爆炸、强放电等产生的冲击波在μs～ps的瞬间以很高的速度作用到物体上，可使物体内部压力达到几十GPa甚至上千GPa，同时伴随着骤然升温。往往由于以下原因新结构的化合物或物相结构中阳离子配位数的变化结构中电子结构的变化和电荷的转移阳离子配位数不变下的结构排列变化，使物质产生多型相转变或发生不同物质间的 化合，而得到新物相、新化合物或新材料。但是，当施加的外高压卸掉之后，大多数物质 的结构和行为会产生可逆变化，又失去高压状态的结构和性质。因此，通常的高压合成都 采用高压和高温两种条件交加，目的是寻求经卸压降温以后的高压高温合成产物能够在常 压常温下保持其高压高温状态时的特殊结构和性能。 溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1-1000nm之间。凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在1-3%之间。→聚合体→溶胶→凝胶→晶态（非晶态）。 溶胶－凝胶法的优势：◆起始原料是分子级的能制备较均匀的材料较高的纯度；◆组成成分较好控制，尤其适合制备多组分材料；◆可降低程序中的温度；◆具有流变特性，可用于不同用途产品的制备；◆可以控制孔隙度；◆容易制备各种形状。 与传统的高温固相反应法相比，溶胶凝胶合成法有如下特点：①通过混合各反应物的溶液，可获得所需要的均相多组分体系；②可大幅的降低制被材料和固体化合物的温度，从而可在比较温和的条件下制被陶瓷，玻璃等功能材料；③利用溶胶或凝胶的流变性，通过某种技术如喷射，浸涂等可合成出特殊形态的材料如薄膜，纤维，沉积材料等；④由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶-凝胶过程能在低温下可控制的进行，因而可制备高纯或超纯物质，且可避免在高温下对反应容器的污染等问题。 低热固相反应：指反应温度在100℃以下的固相反应。 低温固相反应价值、意义： 传统固相化学反应合成所得到的是热力学稳定的产物，而那些介稳中间物或动力学控制的化合物往往只能在较低温度下存在，它们在高温时分解或重组成热力学稳定产物。为了得到介稳态固相反应产物，扩大材料的选择范围，有必要降低固相反应温度。 低温固相反应的机理：低固反应起始于两个反应物分子的扩散接触，接着发生键的断裂和重组等化学作用，生成新的化学物分子。此时的生成物分子分散在源反应物中，只有当产物分子聚积形成一定大小的粒子，才能出现产物的晶核，从而完成成核过程。随着晶核的长大，出现产物的独立晶相。固相反应经历的扩散、反应、成核、生长四个阶段。 规律：（1）潜伏期：开始于两相的接触部分，反应物以扩散方式通过生成物进行物质输运（慢），反应物只有集积到一定大小时才能成核，而成核需要一定温度。固体反应物间的扩散及产物成核过程构成了固相反应特有的潜伏期。【温度越高，扩散越快，产物成核越快，反应的潜伏期就越短。】（2）无化学平衡：固相反应一旦发生即可进行完全，不存在化学平衡；（3）拓扑化学控制原理；（4）分布反应：（5）嵌入反应。 应用：1在合成化学中的应用，如在原子簇、新的多酸化合物、新的配合物等方面的应用。2 在生产中的应用：a低热固相反应在颜料制造业中的应用b低热固相反应在制药业中的应用c其他的应用，如工业上采用加热苯胺磺酸盐制备对氨基苯磺酸等。 固相反应与液相反应的差别：①反应物溶解度的影响；②产物溶解度的影响；③热力学状态函数的差别；④控制反应的因素不同；⑤化学平衡的影响。 水热合成法指在密闭体系中，在一定温度压强下，