材料合成与制备技术.ppt

*2.4低温技术人类创造的最低温度纪录?目前主要的制冷技术原理？绝热膨胀：目前主要的常规制冷技术，如冰箱、空调；物相转化：过去实验室超低温获得的方法；半导体制冷：未来发展方向，尺寸可调；（帕尔帖原理）绝热去磁：绝热去磁是产生1K以下低温的一个有效方法，即磁冷却法；（△S=△SB+△ST）激光制冷：1997年、2001年诺贝尔物理学奖。*2.4低温技术实验室获得低温的方法：方法一：经常需要在低温下进行反应，但温度不必控制到准确至?3℃或更精密的程度，仅依靠实验人员偶尔照看一下就可以维持的几种方法是普遍使用的。从室温到约12℃的区间，自来水冷浴一般是适用的。*获得低温的方法（方法一）从12℃到0℃，可利用不时地加入碎冰块并进行搅拌的水浴。从0℃到大约-25℃，通常利用在搅拌下的碎冰块、水和食盐（NaCl）的混合物。通过虹吸出一些食盐水溶液并添加一些碎冰与食盐来保持这个温度。对这同一温度区间也可利用冰和盐酸水溶液。通过虹吸出一些被稀释的HCl溶液并加入碎冰和12MHCl来保持温度。*保持-70--78℃区间温度的最方便方法是不时把干冰加到搅拌着的乙醇或丙酮冷浴中，这种类型的冷浴较冰-NaCl和冰-HCl冷浴更方便，在这种冷浴中虹吸是必要的。低于-78℃的冷浴需要用混有液氮的液体来冷却。为保持-78℃以下的温度，应广泛利用恒温的糊状冷浴。获得低温的方法（方法一）*2.4.1.1恒温冷浴（方法二）简单的恒温冷浴有两种类型：纯物质在液态或固态（糊状冷浴）中的平衡混合物以及沸腾的纯液体。常用的这些类型列在表2-4-1中。*表2-4-1冷浴*必须用防护罩或很好的通风柜。当液氨新从钢瓶里倒出来时，它的温度一般比正常沸点（-33.4℃）低。在液体表面保持空气和适当加热以达到这个温度。**这个冷浴的温度随同干冰平衡的二氧化碳蒸气压而改变，因而也随同大气压而变化。**2.4.1.2低温恒温器（方法三）低温恒温器是一种在指定低温下，延长时间周期而能自动控制的机械装置。图2-4-1低温恒温器（-70℃，±0.1℃）*图2-4-2氮气浴低温恒温器（-150℃）双金属热敏探头*2.4.1.3低温温度计封在玻璃管里的汞柱温度计，一般来说是相当准确的，并能适用到-30℃。再低于这个温度（甚至到-200℃），以可应用封在玻璃管里的各种烃类化合物温度计。然而，这些温度计一般很不准确，要经过反复地校正，否则它们不可能准确到?5℃以下，此外，它们常常因毛细管中液线中断而引起麻烦。测量低温的最方便和最准确的方法之一是测量在要测量的温度下某适当物质的蒸气压。图2-4-3*图2-4-3蒸气压温度计感温包中充入的低沸点液体常用的有氯甲烷、氯乙烷和丙酮等。优点是感温包的尺寸比较小，灵敏度高。其缺点是测量范围小，标尺刻度不均匀(向测量上限方向扩展)，而且由于充入蒸气的原始压力与大气压力相差较小，故其测量精度易受大气压力的影响。*2.5电解合成与外电源正极相接，是正极。电极②：与外电源负极相接，是负极。电极①：①②发生还原反应，是阴极。Cu2++2e-→Cu(s)发生氧化反应，是阳极。Cu(s)→Cu2++2e-电解池*2.5电解法的优点第一，能提供高电势的本领，使之达到普通化学试剂不具有那种氧化还原能力，如氟和臭氧电化学合成；第二，溶液不会被还原剂（或氧化剂）及其相应的氧化产物（或还原产物）所污染；第三，在许多电化学过程中，能方便地控制电极电势，可以进行选择性的氧化或还原；第四，电化学法能制备出其它方法所不能制备的许多物质。电化学合成法的主要缺点是比较缓慢，而且需要专门设备。*电解法一般分水溶液电解和非水溶液电解（其中主要是熔盐电解和有机溶剂中电解）。在水溶液中，由于水本身被电解，在阴极上析出氢气，因而影响了那些标准电极电位比氢负的金属离子的析出，使水溶液电解范围受到一定程度的限制。电解法的类型及特点*电解法的类型及特点——熔盐电解熔盐电解是利用熔融体导电进行电解，可以克服水溶液电解的局限性以扩大其应用范围，如轻金属（Al、Li、Mg等），难熔金属（Mo、W）以及铀和稀土金属的制取。在许多情况下，电解熔盐与相应盐类的水溶液，在电极上可以得到相同的产物。从电化学角度来说，它们之间并没有原则性差别，都是服从法拉第定律。*但是熔盐体系的本身还有其特有的物理化学性质，且其电解一般都是在高温下进行，因此对熔盐体系的导电，电解中离子迁移数，电极过程等的研究已形成了独立体系和专门的操作技术。直