上海師范大學無機合成化學第1章緒論.ppt
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1,無機合成化學,第一章緒論,2,StephenJLippard:化學最重要的是制造新物質?;瘜W不但研究自然界的本質,而且創(chuàng)造出新分子、新催化劑以及具有特殊反應性的新化合物?;瘜W學科通過合成優(yōu)美而對稱的分子,賦予人們創(chuàng)造的藝術;化學以新方式重排原子的能力,賦予我們從事創(chuàng)造性勞動的機會,而這正是其它學科所不能媲美的。,3,化學,合成化學:無機合成有機合成高分子合成,4,合成化學帶動產(chǎn)業(yè)革命19世紀-染料工業(yè)的開創(chuàng)20世紀-非金屬合成材料工業(yè)的建立20世紀50年代-分子篩催化劑的開發(fā)21世紀-納米態(tài)及團簇的合成與組裝,5,發(fā)展合成化學,不斷地創(chuàng)造與開發(fā)新的物種,將為研究結構、性能(或功能)與反應以及它們間的關系,揭示新規(guī)律與原理提供基礎,是推動化學學科與相鄰學科發(fā)展的主要動力。納米制備與合成技術的發(fā)展為建立納米物理與納米化學提供了基礎C60及復合氧化物型超導體的合成推動了團簇化學與物理的建立和超導科學的發(fā)展,6,無機合成的發(fā)展:其內涵大大擴充,它已不僅只局限于昔日傳統(tǒng)的合成,且包括了制備與組裝科學。新型無機材料已廣泛應用于各個工業(yè)和科學領域。其內容已從常規(guī)經(jīng)典合成進入到大量特種實驗技術與方法下的合成,以至發(fā)展到開始研究特定結構與性能無機材料的定向設計合成與仿生合成等。其涉及面更為廣闊。,7,1無機合成基本問題,1.1無機合成化學與反應規(guī)律問題具有一定結構、性能的新型無機化合物或無機材料合成路線的設計和選擇,化合物或材料合成途徑和方法的改進及創(chuàng)新是無機合成研究的主要對象。,8,為了開展深入研究,必須具備堅實、廣闊的合成化學基礎:化合物的物理和化學性能、反應性、反應規(guī)律和特點與結構化學間的關系熱力學、動力學等基本化學原理和規(guī)律的運用,9,催化領域-硅鋁酸鹽(沸石分子篩),如何合成出具有規(guī)整孔道結構的晶體?研究天然沸石總結合成規(guī)律、探索其生成機理能否合成出孔徑更大而孔道更適應催化的?,無定形硅鋁膠,A型、X與Y型、絲光沸石等,ZSM、純硅沸石、鋁磷體系等,VPI-5型、JDF-20型、Cloverite等,10,1.2無機合成中的實驗技術和方法問題,大部分特種結構和特種性能的無機物材料以及某些反應路線的合成只能在特殊實驗技術條件下才能完成。由于特種合成技術和操作的應用,使大量新的合成路線和方法應運而生。,特種合成技術和操作,特種合成路線和方法,11,研究重點:1、對特種合成技術和方法以及相關的反應規(guī)律和原理的了解與掌握。2、研究與合成各種各樣的新型無機物和物相,特別是對大量與生物等有關的特殊配合物和金屬有機物,從而開拓邊緣學科的發(fā)展。3、半微量甚至微量合成技術問題。,12,1.3無機合成中的分離問題,合成和分離是兩個緊密相連的問題。無機材料既對組成(包括微量摻雜)又對結構有特定要求,因而使用的分離方法更多更復雜一些。,13,常規(guī)分離:重結晶、分級結晶和分級沉淀、升華、分餾、離子交換和色譜分離、萃取分離等特種分離:低溫分餾、低溫分級蒸發(fā)冷凝、低溫吸附分離、高溫區(qū)域熔融、晶體生長中的分離技術、特殊的色譜分離、電化學分離、滲析、擴散分離等,14,1.4無機合成中的結構鑒定和表征問題,由于無機材料和化合物的合成對組成和結構有嚴格的要求,因而結構的鑒定和表征在無機合成中是具有指導作用的。鑒定與表征:常規(guī)的組成分析、X射線、各類光譜、LEED(低能電子衍射)等一些特種的近代檢測方法。,15,合成反應與反應規(guī)律指導合成路線的設計、方法分離實驗技術和方法結構鑒定與表征,16,本課程主要內容:1、特殊條件下的合成與制備反應。2、重要類型的無機化合物與材料的合成與制備化學。3、適當穿插關于分離方法和技術問題、結構鑒定和表征問題。,17,2有關專著和文獻,2.1主要無機化學大型叢書及有關專著1.DictionaryofInorganicandOrganometallicCompounds.MacDonaldF(Editor).ChapmanandHall,19962.GmelinHandbookofInorganicChemistry.DahleburgLandWinterM(Editor).Springer-verlag3.HandbookofInorganicCompounds.DaleLPerryandSidneyL.Phillips(Editor).1995CRCPr4.InorganicChemicalsHandbook.JohnJMcketta(Editor).19935.AdvancesinInorganicChemistryVol146.SykesAG(Editor)andothers,AcademicPr,19986.ProgressinInorganicChemistryVol147.KennethDKarlin(Editor),StephenJLippard(Editor)andothers.JohnWileyandSons,19977.InorganicReactionsandMethods.ZuckermanJJ(Editor).VCHPub,1994,18,8.ComprehensiveInorganicChemistryVol15.BailarJr,JC.PergamonPressLtd.19739.InorganicChemistry.ShriverDF,AtkinsPWandLangfordCH.2nded.OxfordUniversityPress,199410.BasicInorganicChemistry.CottonFA,WilkinsonGandGausPaulL.3rdEd.JohnWileyandSons,199511.AdvancedInorganicChemistry.CottonFA.JohnWileyandSons,199812.StructuralInorganicChemistry.5thEdition.OxfordUnivPress,198413.CoordinationChemistry.BanerjeaDNewDelhi;Tokyo:TataMcGraw-Hill,199314.戴安邦等.無機化學叢書第12卷:配位化學.北京:科學出版社,198715.TheOrganometallicChemistryoftheTransitionMetals.RobertHCrabtree.2ndEd.NewYork:JohnWileyandSons,199416.OrganometallicChemistry.GaryOSpessard,GaryLMiessler,UpperSaddleRiverNJ.Prentice-Hall,1997,19,17.InorganicBiochemistry:anIntroduction.CowanJA.2ndEd.NewYork:Wiley-VCH,199718.Bioinorganicchemistry:TransitionMetalsinBiologyandTheirCoordinationChemistry,DeutscheForschungsgemeinschaft;editedbyalfredX,TrautweinWeinheim;NewYork:Wiley-VCH,199719.SolidStateChemistry:andIntroduction.LesleysmartandElaineMoore.2ndEd.London;Tokyo:ChapmanTokyo:VCH,19959.ExperimentalMethodInorganicchemistry.JohnTanaka,StevenLSuib.PrenticeHall,CollegeDiv,199810.SynthesisandTechniqueinInorganicChemistry.RobertJ,Angelici,GS,GirolamiTB.Rauchfuss,UniversityScienceBooks,199911.AnorganischeSynthesechemie.HeynbandHiplerG.Berlin:Heidelberg(USW)Springer-Verlag,198612.MicroscaleInorganicChemistry:AComprehensiveLaboratoryExperience.ZviSzafranetal.John-WileyandSons,199113.PrepatativeMethodsinSolidStateChemistry.HagenmullerPAcademicPress,197214.PurificationofLaboratoryChemicals.4thEd.ArmaregoWLF,PerrinDR.Butterworth-Heineman,199715.ChemicalApproachestotheSynthesisofInorganicMaterials.RaoCNRJohnWileyandSons,1995,22,16.PreparationandCharacterizationofMaterials.HonigJMandRaoCNR.AcademicPress,198117.ElectrochemicalSynthesisofInorganicCompounds:ABibliograph.ZoltanNagy.PlenumPress,1985,23,2.3無機化學重要期刊1.SynthesisandReactivityinInorganicandMetalorganicChemistry(美)2.AnnualReportsontheProgressofChemistry,SectionA-InorganicChemistry(英)3.InorganicChemistry(美)4.InorginicChimActa(意大利)5.JournalofChemicalSociety(London)DaltonTrans;ChemicalCommunications(英)6.Polyhedron(TheInternationalJournalforInorganicandOrganometallicChemi-stry(英))7.InorganicChemistryCommunication(Elsevier)8.JournalofCoordinationChemistry(英)9.CoordinationChemistryReviews(Elsevier)10.AngewandteChemie(國際版)(德)32,24,11.ZeitschriftFurAnorganischeundAllgemeineChemie(德)12.JournalofOrganometallicChemistry(美)13.JournalofSolidStateChemistry(美)14.ChemistryofMaterials(美)15.JournalofMaterialsChemistry(英)16.JournalofInagamicBiochemistry(Elsevier)17.無機化學學報(中國),25,3若干前沿課題,3.1新合成反應、路線與技術的開發(fā)以及相關基礎理論的研究三類主要研究對象:1、特殊結構的無機化合物和材料2、特殊聚集態(tài)的無機化合物和材料3、無機功能材料的復合、組裝與雜化,26,3.2極端條件下的合成路線、反應方法與制備技術的基礎性研究高真空、無重力可能合成出沒有位錯的高純度晶體超高壓許多物質的禁帶寬度及內外層軌道的距離均會發(fā)生變化中溫中壓水熱可晶化出具有特定價態(tài)、特殊構型與晶貌的晶體32,27,3.3仿生與無機合成中生物技術的應用模擬生物礦化非常復雜高效、有序自動進行所謂生物礦化是指在生物體內形成礦物質(無機生物礦物)的過程。,精密、復雜的合成過程,仿生合成,28,生物礦化過程:先形成有機物的自組裝體,無機先驅物在自組聚集體與溶液相的界面處發(fā)生化學反應,在自組裝體的模板作用下,形成無機/有機復合體,將有機模板去除后即得到有組織的具有一定形狀的無機材料。32,有機大分子預組織,界面分子識別,生長調制,細胞加工,29,3.4綠色合成反應與工藝的基礎性研究綠色合成的目標-理想合成,即用簡單的、安全的、環(huán)境友好的、資源有效的操作,快速、定量地把價廉、易得的起始原料轉化為天然或設計的目標分子。原子經(jīng)濟性、零污染、高選擇性32,30,3.5特種結構無機物或特種功能材料的分子設計、裁剪及分子(晶體)工程學傳統(tǒng)方法依靠篩選,使化合物從200萬種增到2000萬種。分子工程學逆向而行,根據(jù)所需性能對結構進行設計和施工。性質-結構-合成與制備。,3231,微孔晶體功能體系性能要求,計算機輔助借結構數(shù)據(jù)庫的幫助借合成反應數(shù)據(jù)庫的指導,設計晶體的孔道模型,選擇與制定理想模型及其穩(wěn)定存在的條件,選擇合成方案和修飾途徑,3232,為此,目前亟須開展以下工作:1、完善結構數(shù)據(jù)庫2、建立與完善造孔合成反應數(shù)據(jù)庫3、在計算機輔助下進行理想結構模型的設計工作4、根據(jù)性能或功能的要求進行微孔結構修飾,- 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- 上海師范大學 無機 合成 化學 緒論
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