《工程化学基础》教案物质的化学组成和聚集状态

《工程化学基础》教案-第2章

1第二章物质的化学组成和聚集状态工程化学

2目录

一物质的化学组成

二固体

三液体和液晶

四气体和等离子体

第2章物质的化学组成与聚集状态目录

3物质

实物

场

无机物

有机物

单质及简单化合物氧化物酸碱盐

复杂化合物配合物团簇超分子

无机高分子无机固体材料等

简单化合物烃及其衍生物醇醛羧酸酯等

有机高分子

天然高分子糖类DNA蛋白质等

合成高分子合成塑料橡胶纤维

复杂化合物超分子

金属有机

物质的分类

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成一物质的化学组成

4配合物是以金属正离子或中性原子作为中心有若

干个负离子或中性分子按一定的空间位置排列在其周围形成的复杂化合物

英语中称做Coordination Compound或 Complex Compound意为协同化合物或复杂化合物

1 配位化合物

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成5[ Pt NH34 NO2 Cl ] CO3

中

心

离

子

内界

配离子

外

界

K4 [ Pt Cl6 ]

外

界

内界

配离子

配

位

体

中

心

离

子配位原子

配

位

体

概念说明

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成6配位化合物的命名

二苯合铬0Cr C6H62

八羰合二钴0Co2 CO8

硫酸二乙二胺合铜Ⅱ[Cu en2 ] SO4

氯化乙酸根二氨合铜Ⅱ[Cu NH32 CH3COO ] Cl

氯化二氯一水三氨合钴Ⅲ[Co NH33 H2O C12 ] Cl

四碘合汞Ⅱ酸钾K2 [Hg I4 ]

六氯合铂Ⅱ酸钾K4 [Pt Cl6 ]

乙二胺四乙酸合镁Ⅱ酸钠Na2 [Mg Y]

二氯二羟合锌Ⅱ酸H2 [Zn OH2 C12]

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成7Cu2

H2N

H2N

NH2

NH2

CH2 CH2

CH2 CH2

Ca

O

N

CH2

CO

O

O

N

O

CO

CH2

CH2

CH2

CO

CH2

CH2CO

2-

[CaY]2 配离子

多齿配体与螯合物螯合物的稳定性很强

螯合物的稳定性很强是因为螯合效应的结果

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成8反式-二氯二氨合铂Ⅱ

Pt

H3N Cl

Cl NH3

Pt

NH3Cl

Cl NH3

顺式-二氯二氨合铂Ⅱ

例如

具有抗癌活性无活性

配合物的结构与性能具有相同化学组成的配合物可能有不同的空间结构并表现出不同的性能

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成

9 团簇是指由几个至上千个原子分子或其结合态粒子聚集而

形成的相对稳定的介观聚集体它的研究在20世纪80年代后迅速

发展团簇的空间尺度在纳米109 m量级左右

2团簇

金属簇如 LinCunHgn

非金属簇如 CnNnArn

分子簇如 H2OnNaCln

常规 FeCoNi 等是铁磁性的但它们的团簇可以是超顺磁

性的

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成

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磁性材料的磁性随温度的变化而变化当温度低于居里点

时材料的磁性很难被改变而当温度高于居里点时材

料将变成顺磁体paramagnetic其磁性很容易随周

围的磁场改变而改变

如果温度进一步提高或者磁性颗粒的粒度很小时即便

在常温下磁体的极性也呈现出随意性难以保持稳定的

磁性能这种现象被就是所谓超顺磁效应Superpara

Magnetic Effect

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成

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金刚石石墨C60 的结构示意图

c C60 原子数为 202428323650607084120

其中 C60 的丰度最高C70 次之C60 是1985年发现的

a 金刚石

b 石墨

碳团簇

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成

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Smalley R ECurl R F 和英国化学家 Kroto H W 因对开拓这个新领域的贡献荣获1996年诺贝尔化学奖

CsC60

H W 克鲁托

Harold W Kroto

R E 史沫莱

Richard E Smalley

R F 柯尔

Robert F Curl

发现C60的三位科学家

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成

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1991年发现了碳纳米管也称布基管

碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的

纳米微管多层碳管各层之间的间隔为石

墨的层间距碳管两头可以是空的也可

被半个C60或更大的球碳所封闭

外部直径只有几到几十纳米

密度是钢的 16而强度却是钢的100倍

碳纳米管的结构示意图

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成太空天梯

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约简后其原子数目不成整数比

这类化合物称为非整比化合物

LaH2 76Fe1x OSn1xO2PbO1 88

3非整比化合物

第2章物质的化学组成与聚集状态一物质的化学组成15

阳离子过剩或阴离子短缺的化合物

Zn1x O NaCl1x

由混杂缺陷产生的非整比化合物

Na12xCaxClCa1xYx F2xZr1x Ca xO2xLix Si1x AlO2