合成化学第三章.ppt

第三章：特殊合成方法§ 3.1 电化学合成方法 § 3.1.1 电解合成法概述 基本概念 ⑴ 电解 ：使电流通过电解质溶液，在阴阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。 电解是最强的氧化还原制备手段，在电解中能施加非常高的电势，因此能达到任何一般化学试剂所达不到的氧化或还原能力。 电解池：把电能转化为化学能的装置。 § 3.2 光化学合成 § 3.2.1 基本概念 电子激发态的光物理过程 光化学反应实质是光致电子激发态的化学反应。在光的作用下，电子从基态跃迁到激发态，此激发态再进行各种光物理和光化学过程。 有机分子的光物理过程： 激发态有单线态（自旋反平行）和三线态（自旋平行）， 能量上三线态低于单线态。 荧光（S1→S0）： 10-9 ~10-6 s； 磷光（T1→S0）： 10-6 ~10-2 s 内部转变（S2→S1）；系间窜跃（T1→S0 ，S1→T1 ） 无机分子或过渡金属配合物的光物理过程： 电子跃迁可发生在中心离子自身（d-d或f-f跃迁）或之间（双核或多核）， 又可发生在配体自身或配体之间，还有中心离子与配体之间。 选择特定波长的光可以激发某一特定过程。 ⑵ 硼烷的合成 2B2H6 + Hg(3P1) → B4H10 + H2 + Hg(1S0) (C2H5)3B + Hg(3P1) → (C2H5)2B + C2H5 + Hg(1S0) § 3.3 微波合成 § 3.3.1 微波加热和加速反应的机理 ⑴ 微波是指波长为1m到0.1mm范围内的电磁波，其相应的频率范围是300mHz~3000GHz。 ⑵ 微波介于无线电波和红外辐射之间，按波长范围分为不同用途： 1~25cm用于雷达，其他用于无线电通讯。 12.2cm(2450mHz)用于家用微波炉， 32.8cm(915mHz)用于工业加热。 微波能被物质吸收有两种方式： ① 引起分子内部能级变化 ② 微波加热 ⑶微波促进化学反应本质上是电磁能转化为热能的过程。 微波加热必须在极性环境，温度梯度内高外低。 微波加热时物质处于微波场中，内部粒子运动受电磁场影响，温度越高， 粒子活性越大，受电磁场影响越强烈。 ⑷物质按与微波作用分为导体、绝缘体、电介质和磁性化合物四类。 ① 导体：金属，反射微波，不能被加热。（内腔） ② 绝缘体：反射或穿透微波，吸收功率极小。（炊具、支架、窗口材料） ③ 电介质：能吸收、反射和穿透微波，用于加热。例如金属氧化物。 ④ 磁性化合物：与电介质类似，能吸收、反射和穿透微波。 MAS-1微波反应仪 该产品采用世界先进的微波功率自动变频控制和非脉冲连续微波加热技术，通过高精度的非接触红外温度传感器实时监测和控制反应容器内的温度。并同时配备电磁和机械两种搅拌方式，在反应过程中，可进行冷凝回流、滴液和分水等操作，还可通过彩色液晶显示器实时观察反应容器内的反应变化，及时掌握反应条件。除用于合成反应外，该仪器还可用于常压微波萃取反应 By－20L微波反应器 § 3.3.2 微波化学反应动力学 微波对化学反应速率的影响 早在1967年Williams.N.H就报道了用微波加快某些化学反应的实验研究结果。1986年Giguere.R.J等人发现用微波辐射4-氰苄基苯氧离子与氰苄的SN2亲核取代反应可以使反应速率提高1240倍，从而引起化学家对微波可加速化学反应的作用的高度重视。此外，化学家注意到，微波不仅可以加快化学反应，而且在一定条件下还可以抑制反应的进行，也可以开辟反应的新途径。以下举些实例说明微波对化学反应速率影响的程度。 ⑴ 微波对无机反应的加速作用 在微波作用下的烧结反应，有明显的加速作用，如Baghurst等，曾用500W家用微波炉成功地合成了一系列陶瓷氧化物，反应物料约20g，与传统加热方法相比，反应时间大大缩短。 微波加热与传统加热固态合成陶瓷氧化物的速率的比较 § 3.4 等离子体技术 § 3.4.1 等离子体概述 等离子体(plasm)的概念及特点 ⑴ 概念：是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除去固、液、气外，物质存在的第四态，即电离了的“气体” 。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。 太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99％。现在人们已经掌握利用电场和磁场