无机合成化学期末总结

一、无机材料(合成)要研究的基本问题、前沿问题。

基本问题: 1 无机合成化学与反应规律问题

2 无机合成中的实验技术和方法问题

3 无机合成中的分离问题

4 无机合成中的结构鉴定和表征问题

前沿问题: 1 新合成反应、路线与技术的开发以及相关基础理论的研究

2 极端条件下的合成路线、反应方法与制备技术的基础性研究

3 仿生与无机合成中生物技术的应用

4 绿色合成反应与工艺的基础性研究

5 特种结构无机物或特种功能材料的分子设计、裁剪及分子(晶体)工程学

二、绿色合成的目标:应当是符合绿色化学的要求,实现理想的合成。理想的合成指的是用简

单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作,快速、定量地把廉价易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子。实现理想的合成,有两个定量的指标:其一是原子经济性;

其二是E指数。

三、水热与溶剂(积)热合成化学有什么特点?

①由于在水热与溶剂热条件下反应物反应性能的改变、活性的提高,水热与溶剂热合成方法有可能代替固相反应以及难于进行的合成反应.并产生一系列新的合成方法。②由于在水热与溶剂热条件下中间态、介稳态以及特殊物相易于生成,因此能合成与开发一系列特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物。③能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。④水热溶剂热的低温、等压、溶液条件,有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体,且合成产物结晶度高以及易于控制产物晶体的粒度。⑤由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛,因而有利于低价态、中间价态与特殊价态化台物的生成,并能均匀地进行掺杂。

四、化学转移反应的应用有哪些?

a.用来合成新化合物

b.分离提纯物质

c.生长大而完美的单品以及测定一些热力学数据等等。

五、什么是金属还原法?还原条件?

金属还原法也叫金属热还原法,就是用一种金属还原金属合化物(氧化物、卤化物)的方法;还原条件:这种金属对非金属的亲和力要比被还原的金属大。

六、溶胶凝胶合成方法及优点

①定义: 是用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化过程胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米级结构的材料。②反应机理: 是反应物分子母体在水溶液中进行水解和聚合。即由分子态→聚合体→溶胶→凝胶→晶态(非晶态)。

优点:

(1)通过各种反应物溶液的混合,很容易获得需要的均相多组分体系;

(2)对材料制备所需温度可大幅度降低,从而能在较温和条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料等功能材料;

(3)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; (4)溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某种技术如喷射、旋涂、浸拉、浸渍等制备各种膜、纤维或沉积材料。

七、在那些情况下要用到高压合成技术

①在大气压(0.1MPa)条件下不能生长出满意的晶体;②要求有特殊的晶型结构;③晶体生长需要有高的蒸气压;④生长或合成的物质在大气压下或在熔点以下会发生分解;⑤在常压条件下不能发生化学反应而只有在高压条件下才能发生化学反应;⑥要求有某些高压条件下才能出现的高价态(或低价态)以及其它的特殊的电子态;⑦要求某些高压条件下才能出现的特殊性能等情况。

八、晶体生长通常有什么特点?

(1)在籽晶或稳定的核上的沉积速率随着过饱和或过冷的程度而增加,搅拌常会加速沉积,不易形成大的单晶,除非在非常小的过饱和或过冷条件下进行。

(2)由于晶化反应速率整体上是增加的,在各面上的不同增长速率倾向于消失。

(3)缺陷表面的生长比无缺陷的光滑平面快。

(4)在同样条件下,晶体的各个面常常以不同速率生长,高指数表面生长更快并倾向于消失。晶体的习性依赖这种效应并为被优先吸附在确定品面上的杂质如染料所影响,从而减低了这些面上的生长速率.

(5)在持定表面上无缺陷生长的最大速率随着表面积的增加而降低,此种性质对在适当的时间内无缺陷单晶的生长大小提出了限制。

九、什么是Schottky 缺陷?

如果晶体表面上的原子受热激发,部分能量较大的原子蒸发到表面以外稍远的地方,在原来的位置上就产生了空位,而晶体内部的原子又运动到表面接替了这个空位,并在内部产生了空位。总起来看,就像空位从晶体表面向晶体内部移动一样。这种空位缺陷叫做Schottky 缺陷。

十、什么是Frankel(弗兰克尔)缺陷?

当一个完整晶体,在温度高于0K时,晶体中的原子在其平衡位置附近作热运动。当温度继续升高时,原子的平均动能随之增加,振动幅度增大。原子间的能量分布是遵循麦克斯韦分布规律,当某些具有较大平均动能的原子,其能量足够大时,可能离开平衡位置而拥挤入晶格的间隙中,成为间隙原子,而原来的晶格位置变成空位,这种在晶体中同时产生的一对间隙原子和空位的缺陷,称为Frenkel缺陷。

十一、画出缺陷的表示

主符号表明缺陷的主体：

空位V，正离子M、负离子X、杂质原子L（对于具体原子用相应的元素符号）。

下标表示缺陷位置：

间隙位用下标i表示，M位置的用下标M表示，X位置的用下标X表示；

上标表示缺陷有效电荷：

正电荷用“·”（小圆点）表示，负电荷用“’”（小撇）表示，零电荷用“×”表示（可省略）。

十二、什么是自蔓延高温合成SHS,有什么优点?

自蔓延高温合成(SHS):基于放热化学反应基本原理,首先利用外部热量诱导局部化学反应,形成反应前沿,接着化学反应在自身放热下继续进行,进而燃烧波蔓延至整个反应体系,最后合成所需材料。

优点:节能;高效;合成产品纯度高;合成产品成本低;易于从实验转为规模生产;可控制合成产品的冷却速率。

十三、光的(在溶液中)吸收遵循什么规律?

正常情况下,化合物吸收光的特性符合Beer-Lambert 定律,表示为这里Io 为入射光强度,I 为透射光强度,c 为吸收光物质的浓度(mol L -1),l 为试样的光程长度,即溶液的厚度