Chapter 2_李金焕

配位化合物
团簇 非整比化合物
金属有机化合物
高分子化学物 生物大分子
五、高分子化合物
1．基本概念
高分子化合物（高分子、大分子、高聚物或聚合 物）：相对分子质量在1万以上，甚至达上百万 的化合物。
高分子工业：以高分子化合物及以其为基础的 复合或共混材料的制备和成品制造工业形成了 高分子化学工业。有塑料工业、合成橡胶工业、 橡胶工业、化学纤维工业，也包括涂料工业和 胶粘剂工业。
系统命名：
4. 每种配体前用中文数字表示配位数，中心点 分开不同配体
5. 中心离子可变价时，其后加括号，用罗马数 字І、II、III等表明其价数
例子：H2[Zn(OH)2Cl2] 二氯二羟基合锌（II）酸
[Co(NH3)3(H2O)Cl2]Cl
氯化二氯一水三氨合钴（III）
系统命名： 练习：
应用前景：
4 具有烯烃的电子结构，可以与过渡金属(如 铂系金属和镍)形成一系列络合物 ,可能成为 高效的催化剂。 5 具有特殊的光学性质 ，光限制性（在增加 入射光的强度时，C60会使光学材料的传输性能 降低 ） 可以用于制备材料保护眼睛。 6 癌细胞杀伤作用和其他医疗功效。
碳纳米管（布基管）
结构：单层或多层石墨卷成的纳 米微管，多层碳管个层之间的间 隔为石墨的层间距。两头可以是 空的，也可被半个C60或更大的 球碳所封闭。
2．高分子化合物的分类
（1）按来源分类 天然高分子和合成高分子。 （2）按主链结构分类
①碳链高分子 主链完全由碳原子组成。如聚乙烯：
CH2
CH2
n
②杂链高分子 主链除碳原子外，还含有氧、氮、硫 等杂原子。如聚己二酰己二胺（尼龙-66）：
O C (CH2)4 O C NH (CH2)6 NH n
③元素有机高分子 主链由硅、硼、铝与氧、氮、 硫、磷等组成，侧链是有机基团。如聚二甲基硅氧烷
课程引入：
《工程化学基础》 对象：非化学研究非化学品生产专业 能源、信息、环境、军事、航空航天、交通运 输类；农业、医药等工程类；各物质流通、管 理类 目标：化学理论和知识一定深度的理解，服 务于未来的工作 相关问题：组成、状态；结构、性质；反应等 方面
第二章 物质的化学组成和聚集状态
应用实例：
性质：金属性或半导体性和不同的化学反应活 性，还有特殊的光学和磁学性质。
为CO2），因此需要掺杂P、Mo等“杂质”才能使烃 类催化氧化成二烯、醛、酮或羧酸等重要化工原料。
催化领域：例如纯的V2O5导致烃类完全氧化（产物
材料领域： 无机材料中掺杂稀土等可以有效地改变
材料的电、磁、光学等性能。如YBa2Cu3O7-δ，就是 在1987年发现的一种高温超导材料。
配位化合物的组成
[
Cu ( NH3 )
4
]
SO4
中心离子 配位中心
配位体 配位数 外界离子
配体 内 界 配 合 物 外 界
配 位 原 子
配位原子
内界
外界
[Fe(CO)5] [Pt(NH3)4(NO2)Cl]CO3
中 心 原 子
配 位 配 体 位 数 中 心 离 子 配 位 体 配离子（配阳离子）
钛镍形状记忆合金：Ti50Ni
α－Si:H：信息、电子工业中经常用到的半导体材料非 晶氢化硅
四、金属有机化合物
金属有机化合物：金属原子和有机基团键合而
成，含金属-碳键（M-C）的化合物。 如：(C2H5)2Zn, C6H5Ti(OC3H7)3, (C2H5)4Pb 格氏试剂：RMgX (R：烃基，X：卤素)。卤代 烃RX与镁在醚类溶液中反应制得，广泛用于有 机合成中（如：RH、R—COOH、R—CHO、R— CH2OH、R—OH、CROHRR′、CRR′等 ）。 1、离子型化合物：碱金属和碱土金属所形成 的烃基化合物，通式：RM，R2M, 具有离子化 合物的特征。
一般不溶于烃类溶剂，具异乎寻常的反应活
性，对空气敏感，遇水剧烈水解。
2、键化合物：第IIIA-VIIA族和第I
如：R2Hg, (C2H5)4Pb和(CH3)3SnCl
具挥发性, 对空气稳定,一般溶于非极性有机溶剂
3、非经典键化合物：过渡元素与不饱和基团通过
1.1物质的化学组成
配位化合物
团簇 非整比化合物
金属有机化合物
高分子化学物 生物大分子
三、非整比化合物
基本概念：
非整比化合物（非计量式化合物）：各 类原子的相对数目不能用几个小的整数 比表示的化合物。常见于过渡元素的二 元化合物，如氢化物、氧化物 、硼化物 、碳化物、氮族化物、硫族化物等。
三、非整比化合物
1 原子短缺或过剩型，例如：阴离子短缺型：
在600～1200oC将氧化锌ZnO晶体放在锌蒸气中加热，晶体转变为红色氧
NaCl1-x ; 阳离子短缺型：Cd1-xS;阴离子过剩型： UO2+x; 阳离子过剩型：Zn1+xO
化锌 Zn1+δO，室温下的电导要比整比化合物 ZnO晶体的电导增大很多。
1.1物质的化学组成
配位化合物
团簇 非整比化合物
金属有机化合物
高分子化学物 生物大分子
一、配位化合物（配合物、络合物）
基本概念： 配位化合物（配合物、络合物）：金属正离子 （或中性原子）作为中心，有若干负离子或中性 分子按一定的空间位臵排列在其周围形成的复杂 化合物。
配位键
应用前景：
1 超导性：赫巴德(Hebard)等首先提出掺钾C60具 有超导性，而且超导起始温度提高。
2 气体的贮存：储氢储氧 ，30个碳碳双键 ，双 键打开吸收氢；低压储氧，在军事、医疗乃至商 业部门都有应用前景。
3 增强金属：C60的作用将比焦炭中的碳更好，这 是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高 。
美国休斯顿赖斯大学的史沫莱 (Smalley,R.E.)和英国化学家克 罗脱(Kroto,H.W.) 等人于1985年 采用激光的方法合成并分离得到 的。因其贡献于1996年获得了诺 贝尔化学奖。由于这个结构的提 出是受到建筑学家富勒 （Buckminster Fuller）的启发 提出的，所以也叫富勒烯 （fullerene）.
[Cu(NH3)2]SO4 H4[PtCl6] [Ni(NH3)2]OH [Cu(en)2]SO4 Co2(CO)8 [ Cu(NH3)2(CH3COO)] Cl 氯化乙酸根二氨合铜（II） 硫酸二氨合铜（II） 六氯合铂（II）酸 氢氧化二氨合镍（I） 硫酸二乙二氨合铜（II）
八羰合二钴
二、团簇
团簇：由几个至上千个原子或其结合态单元相
互作用结合在一起形成的相对稳定的化学单元。
特点：性质和应用与所含单个原子或其结合态单元种类
、数目、空间位臵、相互作用有关。
类别：金属簇、非金属簇、分子簇。 例如：Lin, Cun,Hgn；Cn,Nn,Arn；(H2O)n, (NaCl)n等。
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碳团簇：是碳单质石墨、金刚石的同素异形体， 非常重要的碳团簇：C60、碳纳米管
高分子的发展： 公元前已经开始应用木材、棉麻、羊毛、蚕丝、 淀粉等天然高分子化合物。天然橡胶的硫化、赛 璐珞（改性的天然纤维素，增塑的硝酸纤维素） 的生产迄今已有 100余年之久。 高分子的涵义、链式结构、分子量和形成高分 子化合物的缩合聚合和加成聚合反应等方面的基 本概念,则迟至20世纪30年代才被明确。 1907年，美国人L.H.贝克兰研制成功最早的合 成树脂──酚醛树脂；20世纪初期，出现了甲基 橡胶（聚2，3－二甲基丁二烯）、聚异戊二烯和 丁钠橡胶（本体聚合 的聚丁二烯橡胶）；30年代 末，实现了第一个合成纤维──尼龙66的工业化， 从此，高分子合成和工业蓬勃发展。
CH3 Si CH3 O n
（3）按性能和用途分类 塑料、纤维、橡胶、涂料 、粘合剂和功能高分子六大类。 （4）按功能分类 通用高分子、工程材料高分子 、功能高分子、仿生高分子等 。
配位化合物的组成
中心离子（配位中心，中心原子）
配位体（配位原子：与中心原子形成配位 键的原子） 配位数：配位原子的数目 内界、外界
配离子（内界为离子）、配阳离子（内界 为阳离子）、配阴离子（内界为阴离子）
系统命名：
1. 整个配位化合物：先命名阴离子部分，后命 名阳离子部分。简单的阴离子命名为“某化 某”；复杂阴离子命名为“某酸某” 2. 内界：先命名配体，再命名配位中心，“合” 字连接 3. 配体：先负离子后中性分子。负离子：先简 单离子，再复杂离子，最后有机酸根离子。中 性分子：先简单，再复杂，先无机分子后有机 分子
团簇：由几个至上千个原子或其结合体相互作
用结合在一起形成的相对稳定的化学单元。 特点：尺寸在纳米量级（10-9）；性质和应用与 所含单个原子或其结合态单元数、空间位臵、相 互作用有关。 类别：金属簇、非金属簇、分子簇。 例如：Lin, Cun,Hgn；Cn,Nn,Arn；(H2O)n, (NaCl)n等。
发现：1991年日本NEC公司基 础研究实验室的电子显微镜专 家Iijima在实验时，意外发现 了由管状的同轴纳米管组成的 碳分子,即现在被称作的 “Carbon nanotube”，即碳纳 米管。
特性：异常的力学、电学和化学性能。 1 良好的力学性能：是钢的100倍,密度却只有钢 的1/6 ；弹性模量与金刚石相同，约为钢的5倍 。 因此，可制备出的具有最高比强度的材料。若将 以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料, 可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳 性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改 善。
2 在层状结构的夹层之间嵌入某些中性分子或
金属原子，例如：笼形化合物 ；夹层化合物 ； 分子筛化合物
①笼形化合物，外来的分子进入基质化合物的空巢中，例如氙的
水合物Xe· 3O晶体中，氙原子位于由20个水分子组成的五元十 xH 二面体的笼形结构的中心;②夹层化合物,例如一些碱金属原子或 铵进到层状结构的过渡元素硫族化物的夹层之间而形成的夹层化 合物;③分子筛化合物,外来分子在基质的三维结构通道中可以自 由地迁移，在这些基质结构中的含量可以改变，一般都未达到饱 和状态，所有都是非整比化合物。