无机合成化学作业4-5

第四章

1.何谓软化学？他有什么特征？

答：通常将在温和条件下进行的反应如先驱物法，水热法，溶胶凝胶法，局部化学反应，流变相反应，低热固相反应称之为软化学。

特点：反应常在交温和的条件下进行。反应过程路径机制易于控制。

2.绿色化学是在什么背景下提出的？它有什么内涵和特点？

答：化学物质大规模地生产和广泛使用，使得全球性的生态环境问题日趋严重。在经过千方百计的末端治理效果不佳的情况下，国际社会重新审视已经走过的环保历程，提出了绿色化学的概念。所谓绿色化学又称环境无害化学，环境友好化学，清洁化学，在绿色化学基础上发展的技术称环境友好技术。它的主要特点是“原子经济型”。即在获取新物质的转换过程中充分利用原料中的每个原子，实现化学反应中废物的零排放。

3.软化学和绿色化学有哪些异同点？

答：绿色化学和软化学关系密切。但又有区别。软化学强调的是反应条件的温和与反应设备的简单。从而达到节能高效的目的。在某些情况下这也是经济洁净的，这与绿色化学是一致的。但在有些情况下，它并没有解决经济洁净的问题。绿色化学是全方位地要求达到高效节能经济洁净，可以预见，软化学和绿色化学将会逐渐统一。

4.分别叙述先驱物法和溶胶-凝胶法的定义和特点。在何种情况下不宜用先驱物法？(P127 P129 P130 P131)

答：先驱物法：先驱物法是为了解决高温固相反应中产物的组成均匀性和反应物的传质扩散所发展起来的节能的合成方法。其基本思路是：首先通过准确的分子设计，合成出具有预期组分、结构和化学性质的先驱物，再在软环境下对先驱物进行处理，进而得到预期的材料。先驱物法特点：（1）混合的均一化程度高（2)阳离子的摩尔比准确（3）反应温度低下种情况不宜使用先驱物法：（1)两种反应物在水中溶解度相差很大（2）生成物不是以相同的速度产生结晶（3）常生成过饱和溶液溶胶-凝胶法：胶体分散系是分散程度很高的多相体系。溶胶的粒子半径在1～100nm间，具有很大的相界面，表面能高，吸附性能强，许多胶体溶液之所以能长期保存，就是由于胶粒表面吸附了相同电荷的离子。由于同性相持使胶粒不易聚沉，因而胶体溶液是一热力学不稳定而动力学稳定的体系。如果在胶体溶液中加入电解质或者两种带相反电荷的胶体溶液相互作用，这种动力学上的稳定性立即受到破坏，胶体溶液就会发生聚沉，成为凝胶。这种制备无机化合物的方法叫做溶胶凝胶法。溶胶凝胶法特点：（1）通过混合个反应物的溶液，可获得所需要的均相多组分体系（2）可大幅度降低制备材料和固体化合物的温度，从而可在比较温和的条件下制备陶瓷、玻璃等功能材料。(3) 利用溶胶或凝胶的流动性，通过某种技术如喷射、浸涂等合成出特殊形态的材料如薄膜、纤维、沉积材料。

5.溶胶有什么特点？如何使溶胶成为凝胶？为什么说溶胶体系是热力学上不稳定而动力学上稳定的体系？

答：溶胶分散系是分散程度很高的多相体系。溶胶粒子半径在1到100nm 之间，具有很大的相界面。表面能高，吸附性强，许多胶体溶液之所以能长期保存，就是由于胶粒表面吸附了相同电荷的离子。由于同性相斥使得胶粒不易聚成，因为胶体溶液是一个热力学不稳定而动力学稳定的体系。如果在胶体溶液中加入电解质或者两种相反电荷的胶体溶液相互作用，这种动力学上的稳定性立即受到

破坏，胶体溶液就会发生聚沉，成为凝胶。这种制备无机化合物的方法就叫做溶胶凝胶法。

6.试述局部化学反应的意义和类型。

（答案P134）意义：局部化学反应也成为拓扑反应或规整化反应。局部化学反应通过反应物的结构来控制反应性，反应前后主体结构大体上或基本上保持不变。类型：脱水反应、分解反应、氧化还原反应、嵌入反应、离子交换反应、同晶置换反应。

7.试述低热固相反应的机理、规律和应用。

（答案P139--P141）机理：固相反应的发生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，达到一定的大小后出现产物的独立晶相。这就是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2 无化学平衡3 拓扑化学控制原理4 分布反应5 嵌入反应应用：1低热固相反应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 低热固相反应在生产中的应用：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

8.什么叫水热合成法？按反应温度可分为几类？水热合成法有哪些优点和应用前景？高温高压下水热合成法有哪些特征？说明用水热合成法合成水晶的必然性。

（答案P139-P146）水热合成法：水热法是指在密闭体系中，以水为溶剂，在一定的温度下，在水的自生压强下，反应混合物进行反应的一种方法。按反应温度分类：1低温水热法。在100℃以下进行的水热反应2中温水热法。在100～300℃下进行的水热反应3高温高压水热法。在300℃以上，0.3Gpa下进行的水热反应优点及前景：该法可制得许多其他方法不能或难以得到的化合物。众多的介稳相可通过水热反应加以合成。这在硅酸盐、硅铝酸盐的合成中是相当常见的，为新相的开发提供了广阔的前景。用这个方法可以开发出更多更好的无机功能材料和各种新型无机化合物。高温高压下水热合成特征：a使复杂离子间的反应加速b使水解反应加剧c使其氧化还原反应电势发生明显变化。用水热合成法合成水晶的必然性：从各种原料要想得到水晶，按一般的思路无非两种方法：一是从水溶液中生长水晶体。由于不溶于水，故此法行不通。二是从熔体中生长水晶体。熔体冷去后一般生成了非晶态固体---玻璃，故此法得不到水晶，所以只有用水热法了，这就是用水热法合成水晶的必然性。水晶生长的速度和质量受下列因素的影响：（1）碱溶液的种类（NaOH，Na2CO3)、浓度及原料的填充度。矿化剂一般浓度为1.0～1.2mol/L（NaOH）填充度80％～85％（2）生成区的温度330～350℃（3）生成区与溶解区的温度差20～80℃（4）挡板的开孔度（5）籽晶的结晶方向总的来说，在高温下相应提高填充度和溶液碱浓度可提高晶体的完整性。

9.何谓流变态？它涉及哪些领域？

答：流变学是研究物质的流动和形变的科学，它是一门介于力学化学物理和工程之间的新兴交叉边缘科学。这里所说的物质既包括流体形态，也包括固体形态的物质。涉及生物流变学，高聚物流变学，食品流变学，土流变学，悬浮体流变学，高分子流变学等分支。