《中级无机化学》第3章无机化合物的制备和表征.pptx

第三章

无机化合物的制备和表征;习题：2,3,4,6,9,11,12,14,15;3.1无机化合物的制备方法;实用性：高温无机合成常用于无机固体材料的

制备。如

高熔点金属粉末的烧结

难熔化合物的熔化和再结晶

各种功能陶瓷体的烧成等。;高温的测量：一般使用热电偶高温计进行高温的测量,测量范围从室温到2000℃,某些情况下可达3000℃。

在更高的温度下使用光学高温计测量。;一般的固相反应在常温常压下很难进行，或者反应很慢，因此需要高温使其加速。对固－固相反应来说，

首先是在反应物晶粒界面上或与界面邻近的晶格中生成产物晶核，由于生成的晶核与反应物的结构不同，成核反应需要通过反应物界面结构的重新排列，因而实现这步是相当困难的；

同样，进一步实现在晶核上的晶体生长也有相当的难度，因为原料晶格中的离子分别需要通过各自的晶体界面进行扩散才有可能在产物晶核上进行晶体生长并使原料界面间的产物层加厚。

高温有利于这些过程的进行，因此大多数固－固相反

应需要在高温下进行。;可以通过改变反应物的状态来降低固－固相反应的温度或者缩短反应的时间，这被称为前驱体法。;●溶胶－凝胶(sol－gel)法

溶胶－凝胶法合成是一种近期发展起来的能代替共沉淀法制备陶瓷、玻璃和许多固体材料的新方法。

一般是以金属醇盐为原料，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(或非晶态)，因而很容易获得需要的均相多组分体系。

溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某种技术如喷射、浸涂、浸渍等方法制备各种膜、纤维或沉积。

这样，一些在以前必须用特殊条件才能制得的特种聚集态(如YBa2Cu3O7－x超导氧化膜)就可以用此法获得了。

;●化学转移反应

指一种固体或液体物质在一定的温度下与一种气体反应，形成气相产物，这个气相反应产物在另外的温度下发生逆反应，重新得到固体或液体反应物质。

iA(s或l)＋kB(g)＋…jC(g)＋…

反应中需要转移试剂(即气体)，它的使用和选择是转移反应能否进行以及产物质量控制的关键。;

如通过下面的反应,可以得到美丽的钨酸铁晶体：

FeO(s)＋WO3(s)FeWO4(s)

这个反应必须用HCl作转移试剂。如果没有HCl,则因FeO和WO3都不易挥发使得转移反应并不发生。当有了HCl后，由于生成了FeCl2、WOCl4和H2O这些挥发性强的化合物，使得转移反应能够进行。;3.1.2低温合成;3.1.3高压合成;高压合成常常需要加温，所以高压合成一般是指高压高温合成，分为:

静态高压高温合成法，

动态高压高温合成法。

前一种方法合成条件易控制，是目前常用的，后一种方法合成条件难控制，较少用。

合成中也常加入一些催化剂、压力传输剂等。;3.1.4水热合成;水热装置主要是一个一端封闭的不锈钢管，另一端有一软铜垫圈的螺旋帽密封，通常称为高压釜或水热弹。此外，水热弹也可以和压力源(如水压机)直接相连。在水热弹中放入反应混合物和一定量的水，密封后放在所需温度的加热炉中。主要分低温水热合成法(＜100℃)、中温水热合成法(100～300℃)和高温高压水热合成法(～1000℃，～0.3GPa)。

在水热法中，处于高压状态的水，一是作为传递压力的媒介，二是作为溶剂，在高压下绝大多数反应物均能部分地溶解于水中。;●中温水热合成法常用于各种天然和人工沸石分子筛的制备。;3.1.5无水无氧合成;(1)Schlenk技术

使用成套的Schlenk仪器，加盖的反应器。所用仪器均先装好且严密，然后利用“抽换气”技术使整个反应装置充满经过无水无氧处理过的氩气或其他惰性气体。

所用药品均需干燥除水，液体在“抽换气”前加入，反应过程中加入药品或调换仪器而需开启反应瓶时，都在较大氩气流下进行，有些简单反应可直接在惰性气体封管内进行。

产物的分离纯化及转移、分装贮存均采用Schlenk仪器或相当的仪器进行操作。;(2)在惰性气体箱内进行的常规操作