元素化學(xué)和無機(jī)材料市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、普通化學(xué)第六章 元素化學(xué)與無機(jī)材料第1頁第1頁主要內(nèi)容6.1 單質(zhì)物理性質(zhì)6.1.1 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度和晶體結(jié)構(gòu)6.1.2 導(dǎo)電性6.2 單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)6.2.1金屬單質(zhì)還原性6.2.2非金屬單質(zhì)氧化還原性6.3無機(jī)化合物物理性質(zhì)6.3.1鹵化物熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和離子極化理論6.3.2氧化物熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度第2頁第2頁6.4無機(jī)化合物化學(xué)性質(zhì)6.4.1氧化還原性6.4.2酸堿性6.5配位化合物6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)6.5.2配位化合物命名6.5.1配合物及配位化學(xué)應(yīng)用6.6無機(jī)材料6.6.1金屬和合金材料6.6.2無機(jī)非金屬材料6.6.3納米材料和碳納米管主要內(nèi)容第3頁第3頁6.1 單質(zhì)物理性

2、質(zhì)6.1.1熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度單質(zhì)物理性質(zhì)主要與什么原因相關(guān)？與它們?cè)咏Y(jié)構(gòu)或晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)。金屬類型分子晶體離子晶體原子晶體金屬晶體作用力分子間力離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵決定原因范德華力 氫鍵離子半徑電荷原子半徑空間結(jié)構(gòu)原子半徑自由電荷成鍵電子數(shù)單質(zhì)物理性質(zhì)最后簡化為分子類型： 分子量大小 微粒半徑大小半徑，分子量，晶體類型都有規(guī)律可循，因此單質(zhì)物理性質(zhì)也有規(guī)律可循第4頁第4頁6.1.1熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度P255： 表6.1 主族與零族元素單質(zhì)晶體類型單質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度普通都含有相同改變規(guī)律P218： 圖5.13 元素原子半徑同族： 由上而下：小大同周期：由左到右：大?。ǘ芷冢?大小大?。ㄋ摹⑽?、

3、六周期） 典型金屬晶體有效電荷高金屬 晶體原子晶體分子晶體 溶、沸點(diǎn)：低高低 硬度： 小大小IA：（典型金屬） 由上而下： 物理性質(zhì)減少VIIA： （分子晶體）由上而下： 物理性質(zhì)升高第5頁第5頁6.1.1熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度從p253圖6.1和p254圖6.2、圖6.3中看出規(guī)律同周期，從左到右 熔、沸點(diǎn) ：低 高 低 硬度 ：小 大 小 IVB,VB,B熔沸點(diǎn)最高，硬度最大。同族 從上到下A、A、B：熔沸點(diǎn)減少；硬度減小 BB：熔、沸點(diǎn)升高；硬度增大VA、VIA、A、0族 ： 沸點(diǎn)逐步升高。 He熔、沸點(diǎn)是所有物質(zhì)中最低者，最高是石墨。 非金屬中，硬度最大是金剛石。 金屬中，熔點(diǎn)最高是W，最低

4、是Hg；硬度最大是Cr，延展性最好是Au。第6頁第6頁6.1.2 導(dǎo)電性 導(dǎo)體 半導(dǎo)體 絕緣體 電導(dǎo)率（MSm-1） 10 10 10-11 Mg2+Na+O2-Cl-負(fù)電荷數(shù)越多，變形性越大 O2-Cl-正電荷越多，變形性越小 Na+Mg2+Al3+離子半徑 r半徑越小，極化力越強(qiáng)Ca2+Na+K+；Ca2+Ba2+半徑越大，變形性越大I-Br-Cl-F-；S2-O2-（18+2)e 18e.(9-17)e. 8e 極化力 削弱Pb2+Mg2+；Ag+Na+（18+2). 18e. (9-17)e.8e 變形性 減少K+Ag+；Ca2+MgCl2 ; Fe2O3FeCl3 ; CuOCuCl

5、2 闡明：6.3.2、氧化物熔、沸點(diǎn)和硬度第36頁第36頁（2）應(yīng)用：由于一些氧化物含有熔點(diǎn)高、硬度大，對(duì)熱穩(wěn)定性高共性。工程中慣用作： 磨料（MgO、Cr2O3、Al2O3）， 耐火材料 （SiO2、MgO、CaO、Al2O3、Cr2O3） 絕熱材料（MgO） ， 耐熱高溫?zé)o機(jī)涂層材料(Cr2O3） 。6.3.2、氧化物熔、沸點(diǎn)和硬度第37頁第37頁6.4無機(jī)化合物化學(xué)性質(zhì)6.4.1氧化還原性6.4.1氧化還原性（1）KMnO4 Mn 3d54s2 氧化值+1、+2、+3、+4、+5、+6、+7。 常見+2、+3、+4、+6、+7氧化值化合物, 如MnO、 Mn2O3 、 MnO2 、 Mn

6、O42- 、 MnO4-KMnO4是常見氧化劑 第38頁第38頁比如； KMnO4紫紅 Mn2+ 肉色 MnO2 棕褐色 MnO42 - 綠色H+H2OOH-6.4.1氧化還原性第39頁第39頁 主要錳（）化合物有KMnO4和NaMnO4 。試驗(yàn)工作中慣用鉀鹽，因鈉鹽易潮解。高錳酸鉀是深紫色晶體，易溶于水，在常溫下，每100g水溶解67g KMnO4，KMnO4對(duì)熱不穩(wěn)定，加熱至200時(shí)，就分解而放出氧：2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2其溶液也不十分穩(wěn)定。在中性溶液中慢慢地分解，析出棕褐色二氧化錳：4MnO4-+4H+ 4MnO2+2H2O+3O2光線對(duì)KMnO4分解有增進(jìn)作用。因此

7、，溶液常保留在棕色瓶里。6.4.1氧化還原性第40頁第40頁KMnO4其氧化性及被還原產(chǎn)物均與溶液PH值相關(guān)MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ （無色）+4H2O (MnO4-/Mn2+) = 1.507(V) (酸性)MnO4-+2H2O+3e-=MnO2（棕褐色）+4OH- (MnO4-/MnO2) = 0.588(V) (中性)MnO4- + e- = MnO42- （綠色） (MnO4-/MnO42-) = 0.564(V) (堿性)在酸性溶液中氧化能力最強(qiáng)。2MnO4- +5SO32- + 6H+ = 2Mn2+5SO42-+3H2O2MnO4- +3SO32- + H

8、2O = 2MnO2(s)+3SO42-+2OH-2MnO4- +SO32- + 2OH- = 2MnO42-+SO42-+ H2O6.4.1氧化還原性第41頁第41頁 高錳酸鉀俗稱灰錳氧，溶液有殺菌作用，可作消毒劑。高錳酸鉀主要用作氧化劑，在工業(yè)上用來漂白纖維和油脂脫色。廣泛用于殺菌消毒，亦用作毒氣吸取劑。（2）K2Cr2O7 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O 黃 橙酸性溶液中以Cr2O72-存在，堿性溶液中以CrO42-存在Cr2O72-+14H+6e=2Cr3+7H2O = 1.23(V) 橙 蘭綠6.4.1氧化還原性第42頁第42頁常見鉻酸鹽是K2CrO4和Na2CrO4

9、，它們都是黃色晶狀固體；最主要化合物是K2Cr2O7和Na2Cr2O7，它們都是橙紅色晶體俗稱紅礬鉀和紅礬鈉。重鉻酸鹽在酸性溶液中有強(qiáng)氧化性，重鉻酸鉀是試驗(yàn)室中慣用氧化劑，能夠氧化H2S、H2SO3、FeSO4等許多物質(zhì)，本身被還原為Cr3+離子：Cr2O72-+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O在分析化學(xué)中常利用這個(gè)反應(yīng)來測(cè)定試液中Fe2+含量。在加熱時(shí)，重鉻酸鉀可氧化濃鹽酸，放出氯氣：Cr2O72-+6Cl-+14H+ 2Cr3+3Cl2+7H2O6.4.1氧化還原性第43頁第43頁利用K2Cr2O7在酸性溶液中強(qiáng)氧化性，試驗(yàn)室中常將飽和K2Cr2O7 溶液和濃硫酸混合制得鉻

10、酸洗液，用于洗滌玻璃儀器。洗液長期使用后，就會(huì)從棕紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘稻G色，此時(shí)，Cr()轉(zhuǎn)變?yōu)镃r()，洗液即失效。Cr()、Cr()是環(huán)境污染物，試驗(yàn)室要慎用。一些重金屬離子如Ag+、Pb2+、Ba2+、和K2CrO4溶液反應(yīng)，能夠生成含有特性顏色沉淀：Pb2+CrO42- PbCrO4 黃色（鉻黃）Ba2+CrO42- BaCrO4 黃色（檸檬黃）2Ag+ +CrO42- Ag2CrO4 (磚紅色)6.4.1氧化還原性第44頁第44頁(3)亞硝酸鹽： 即可作氧化劑，又可作還原劑當(dāng)NO和NO2等物質(zhì)量混合溶于冰水中或向亞硝酸鹽冷溶液中加酸時(shí)，均能生成亞硝酸（ HNO2 ）： HNO2是一個(gè)比醋酸略

11、強(qiáng)弱酸，但很不穩(wěn)定，僅存在于冷稀溶液中，其溶液濃縮或加熱時(shí)易分解放出NO2 , NO ,H2O,因而氣相出現(xiàn)棕色。 6.4.1氧化還原性第45頁第45頁（4）過氧化氫H2O2氧化性、還原性，尚有本身氧化還原（歧化）作用和不穩(wěn)定性（低溫、高純度穩(wěn)定） Cl2 MnO4-+H+2HCl+O2 Mn2+O2+H2O還原性: H2O2氧化性:H2O2+2KI+H2SO4=K2SO4+I2+2H2O本身氧化還原作用: 2H2O2 = 2H2O+O2酸性介質(zhì):強(qiáng)氧化劑堿性介質(zhì):中檔還原劑H2O2 主要作氧化劑 6.4.1氧化還原性第46頁第46頁6.4.2 酸堿性 1、氧化物及其水合物酸堿性遞變規(guī)律（a）

12、同周期從左到右.以第4周期主族為例: A A A A A A A K2O CaO Ga2O3 GeO2 As2O5 SeO3 Br2O7 KOH Ca(OH)2 Ga(OH)3 Ge(OH)4 H3AsO4 H2SeO4 HBrO4強(qiáng)堿 中強(qiáng)堿 兩性 兩性 中強(qiáng)酸 強(qiáng)酸 強(qiáng)酸堿性削弱，酸性增強(qiáng)第47頁第47頁副族大體與主族改變趨勢(shì)同，但較緩慢Sc2O3 TiO2 V2O5 CrO3 Mn2O7Sc(OH)3 Ti(OH)4 HVO3 H2CrO4 HMnO4(堿性) (兩性) (弱酸) (中強(qiáng)酸) (強(qiáng)酸) 堿性削弱，酸性增強(qiáng)6.4.2 酸堿性第48頁第48頁（b）同族：從上到下，酸性削弱堿性

13、增強(qiáng)N2O3 HNO2 酸性P2O3 H3PO3 酸性 As2O3 H3AsO3 兩性偏酸Sb2O3 Sb(OH)3 兩性偏堿Bi2O3 Bi(OH)3 堿性H2CrO4 中強(qiáng)酸H2MoO4 弱酸H2WO4 弱酸酸性削弱堿性增強(qiáng)酸性削弱6.4.2 酸堿性第49頁第49頁ZnO Zn(OH)2 兩性CdO Cd(OH)2 兩性偏堿HgO Hg(OH)2堿性堿性增強(qiáng)（c）同一元素不同價(jià)態(tài),高價(jià)態(tài)酸性比低價(jià)態(tài)強(qiáng) HClO HClO2 HClO3 HClO4 弱酸 中強(qiáng)酸 強(qiáng)酸 極強(qiáng)酸 CrO Cr2O3 CrO3 堿性 兩性 酸性隨價(jià)態(tài)升高、酸性增強(qiáng)，堿性削弱6.4.2 酸堿性第50頁第50頁 2、

14、R-OH規(guī)則： 無論是酸、是堿均可寫成 R(OH)n 形式以第三周期為例NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 P(OH)5 S(OH)6 H2SiO3H2O H3PO4H2O H2SO4H2OR(OH)n酸堿性，主要取決于Rn+電荷多少和半徑大小ROH 化學(xué)鍵在處斷裂為堿性，處斷裂為酸性 Rn+電荷越多，半徑越小，Rn+與O2-吸引力越強(qiáng)，則易在處斷鍵。Rn+電荷越少，半徑越大，Rn+與O2-吸引力越弱，則易在處斷鍵。6.4.2 酸堿性第51頁第51頁以第三周期為例：Na+ Mg2+ Al3+ Si4+ P5+ S6+ Cl7+ 從左向右電荷增長，半徑減小從處斷鍵過渡到處斷

15、鍵6.4.2 酸堿性第52頁第52頁 3氯化物與水作用 氯化物水解普通規(guī)律： （1）活潑金屬氯化物：不水解。如：NaCl KCl BaCl2 （2）普通金屬氯化物：分級(jí)水解。以一級(jí)水解為主。如：MgCl2 、FeCl2 、FeCl3 、ZnCl2 、CrCl3 、CuCl2 、AlCl3如：MgCl2 + H2O = Mg(OH)Cl + HCl 鎂氧水泥成份（建筑材料、磨 料、砂輪）同周期+3價(jià)比+2價(jià)金屬氯化物水解程度大。如：FeCl3FeCl2 ， AlCl3MgCl26.4.2 酸堿性第53頁第53頁（3）一些高價(jià)態(tài)金屬氯化物：水解可進(jìn)行到底。如： GeCl4+4H2O=Ge(OH)4

16、+4HCl GeO2.2H2O （膠狀沉淀）（4）一些非金屬氯化物水解生成相應(yīng)含氧酸。如：SiCl4 、PCl3 、 PCl5 PCl5+ 4H2O = H3PO4 + 5HClSiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl6.4.2 酸堿性第54頁第54頁（5）p區(qū)SnCl2 SbCl3 BiCl3與水反應(yīng)生成堿式鹽難溶于水。SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl+HClSbCl3+H2O= SbOCl + HClBiCl3 + H2O = BiOCl + HCl為克制與水反應(yīng)，配制時(shí)先加HCl后加水稀釋。配制這類鹽溶液，比如： SnCl2水溶液; 加適量酸（HCl）克制水解 加少許錫粒; 預(yù)防

17、Sn2+被氧化。6.4.2 酸堿性第55頁第55頁6.5配位化合物 配位化合物是一類非常主要化合物，絕大多數(shù)無機(jī)物都是以配合物形態(tài)存在。在水溶液中可認(rèn)為主線不存在簡樸金屬離子。尤其是由于諸多配合物構(gòu)成中包括著有機(jī)化合物，使配合物更含有廣泛而多樣特點(diǎn)。當(dāng)前對(duì)配合物研究不但是當(dāng)代無機(jī)化學(xué)主要課題，并且也對(duì)分析化學(xué)，生物化學(xué)，電化學(xué)，量子化學(xué)等方面有主要實(shí)際意義。能夠講，配合物化學(xué)在整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)成為不可缺乏構(gòu)成部分。第56頁第56頁6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)特性配位化合物分三類：簡樸配位化合物，螯合物，羰合物1、簡樸配位化合物：如：Ag(NH3)2Cl，Cu(H2O)4SO4，HAu

18、Cl4即由一個(gè)簡樸正離子和幾種中性分子或負(fù)離子通過配位鍵結(jié)合形成復(fù)雜離子叫配離子，含有配離子化合物叫配位化合物。配位鍵:由一個(gè)原子提供電子對(duì)為兩個(gè)原子共用而形成共價(jià)鍵。第57頁第57頁中心離子：配離子形成體，占據(jù)配離子中心位置 離子。配位體：配合劑中與中心離子配合離子或分子。配位原子：配位體中直接與中心離子結(jié)合原子。配位數(shù)：配位原子總數(shù)。配離子電荷：構(gòu)成它簡樸粒子電荷代數(shù)和。 =中心離子電荷數(shù)+配位體電荷總數(shù) =外界離子電荷數(shù)。6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第58頁第58頁Cu(NH3)4SO4 H2PtCl6 中心離子 配位體 配位原子 配位數(shù) 內(nèi)界配離子外界離子中心離子電荷: Cu2+ ，

19、 +2 , Pt 4+ ， +4配離子電荷: Cu(NH3)42+ ， +2PtCl62- ，-2 內(nèi)界配離子 6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第59頁第59頁配位體分類: CN- NH3 H2O F- NO2- S2O32- Cl- SCN- I-單齒配體：每個(gè)配位體只能提供一個(gè)配位原子HOOC-CH2 CH2COOH N-CH2CH2 N HOOC-CH2 CH2COOH H2N CH2CH2NH2乙二胺四乙酸(EDTA)乙二胺(en)多齒配體：含有兩個(gè)或兩個(gè)以上配位原子配位體6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第60頁第60頁乙二胺四乙酸根離子6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第61頁第61頁2.特

20、殊配合物（a）螯合物： Cu(en)22+ H2C-NH2 NH2-CH2 2+ Cu2+ H2C-NH2 NH2-CH2 M(C2O4)22- M: Cu2+, Co3+ , Cd2+ , Al3+ （b）羰合物：Ni(CO)4，F(xiàn)e(CO)5 中心離子形成體為中性原子， 配位體為CO分子。第B族等金屬能與CO直接作用而生成羰合物6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第62頁第62頁6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第63頁第63頁3、價(jià)鍵理論 當(dāng)前，把雜化軌道理論應(yīng)用于研究配合物結(jié)構(gòu)，較好闡明了配合物空間構(gòu)型和一些性質(zhì)，從20世紀(jì)30年代到50年代，主要應(yīng)用這個(gè)理論討論配合物中化學(xué)鍵，這就是配合物價(jià)鍵

21、理論。價(jià)鍵理論基本要點(diǎn)下列：（a）中心離子（或原子）有空價(jià)電子軌道可接受由配位體配位原子提供孤對(duì)電子而形成配位鍵。（M L）CoNH3NH3NH3NH3NH33+NH3Co3+:3S23P63d6 (4S04P04d0)6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第64頁第64頁空價(jià)電子軌道起源:1) 離子和原子本身含有空軌道2) 由于配位體影響，使中心離子（原子）價(jià)電子發(fā)生重排而產(chǎn)生空軌道比如 26 Fe3+ 3S23P63d5電子重排3d56.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第65頁第65頁價(jià)電子軌道：即元素價(jià)電子所占據(jù)軌道及能量 相近軌道.通常為(n-1)d ns np軌道 常見中心離子為d區(qū)，ds區(qū)離子：

22、 VB B B B B V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Tc Ru Rh Rd Ag Cd W Re Os Ir Pt Au Hg常見配體： F-,Cl-,Br-,I-,OH-, SCN-,CN-,S2O32- ， H2O,NH36.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第66頁第66頁（b）形成配合物時(shí)，中心離子所提供空軌道進(jìn)行雜化，形成各種類型雜化軌道，從而使配合物含有一定空間構(gòu)型。 比如：47 Ag+ 4S24P64d10 (5S05P0)直線型 Ag(NH3)2+ sp雜化 4d 5s5p八面體型FeF63-3d4s4p4dsp3d2雜化Fe3+： 3d 4s4p4d3d54S

23、04P04d06.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第67頁第67頁6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第68頁第68頁Co(NH3)63+Co(en)33+6.5.1配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)第69頁第69頁6.5.2、配位化合物命名（1）內(nèi)外界間服從普通無機(jī)化合物命名原則：配離子是正離子:i:外界為復(fù)雜離子（如：SO42- 、 CO32- 、 Ac-）則叫某酸某；ii:外界為簡樸離子（如：Cl- 、OH-、 S2-）則叫某化某；iii:配離子是負(fù)離子:則在后加“酸”字,叫“某酸某” 。（2）配離子命名順序：配位體數(shù)目配位體合中心離子中心離子氧化值（中心離子后用羅馬數(shù)字標(biāo)明化合價(jià)）。在每種配位體前用二、三、四等

24、數(shù)字表示配位體數(shù)目如： K4Fe(CN)6 六氰合鐵（）酸鉀第70頁第70頁（3）當(dāng)配體不止一個(gè)時(shí)，不同配體之間用圓點(diǎn)（）分開，配位體命名次序是：先無機(jī)后有機(jī)；先負(fù)離子后中性分子；同類配位體名稱，按配位原子元素符號(hào)英文字母次序排列。 比如：CoCl(NH3)5Cl2 二氯化一氯五氨合鈷（）CoCl(NH3)2(H2O)2OH 氫氧化一氯二氨二水合 鈷（）CoCl3(NH3)3 三氯三氨合鈷（）KPtCl3(C2H4) 三氯乙烯合鉑（）酸鉀Cu(en)2SO4 硫酸二乙二胺合銅（）6.5.2、配位化合物命名第71頁第71頁Fe(CO)5Na2Zn(OH)4五羰基合鐵四羥基合鋅（）酸鈉KPtCl3

25、NH3三氯一氨合鉑（）酸鉀 寫出下列物質(zhì)分子式：6.5.2、配位化合物命名第72頁第72頁19解:(1)二氯化六氨合鈷()(2)四硫氰合鈷()酸鉀(3)六氟合硅()酸鈉(4)四羥基合鋅()酸鉀(5)氯化一氯五氨合鈷()(6)二氯二氨合鉑()P3126.5.2、配位化合物命名第73頁第73頁6.5.3 配離子解離平衡 ( p127)1.配離子解離平衡配鹽在水中充足解離:如:Ag(NH3)2Cl Ag(NH3)2+ + Cl-配離子在水溶液中解離類似弱電解質(zhì):如: Ag(NH3)2+ Ag+ + 2NH3其解離常數(shù)為:第74頁第74頁簡化為：對(duì)于同一類型配離子來說，Ki越大，配離子越不穩(wěn)定，Ki(

26、K不穩(wěn))稱為不穩(wěn)定常數(shù)。 6.5.3 配離子解離平衡 ( p127)第75頁第75頁配離子生成反應(yīng)平衡常數(shù)：Ag+2NH3 Ag(NH3)2+ 對(duì)于同一類型配離子來說， Kf越大，配離子越穩(wěn)定。Kf稱為穩(wěn)定常數(shù)。 6.5.3 配離子解離平衡 ( p127)第76頁第76頁生成更穩(wěn)定配離子Fe(SCN)63- Fe3+6SCN- Kf= 103.17 （血紅色） +加入NaF 6F- FeF63- Kf=1014.31 (無色)平衡向生成更穩(wěn)定配離子方向移動(dòng)。6.5.3 配離子解離平衡 ( p127)2.配離子解離平衡移動(dòng)第77頁第77頁同類型配離子可據(jù)Kf或Ki來判斷反應(yīng)方向比如： HgCl4

27、2-+4I- HgI42-+4Cl-Ki ： 8.5510-16 1.4810-30 Kf =1.171015 Kf =6.761029 平衡6.5.3 配離子解離平衡 ( p127)第78頁第78頁改變?nèi)芤核岫?，形成難解離物質(zhì)Cu(NH3)42+ Cu2+4NH3 加酸（例硫酸） （深蘭） （淺蘭） + 4H+ 4NH4+平衡生成難溶解物質(zhì)Cu(NH3)42+ Cu2+4NH3 平衡 （深蘭） + S2- CuS（S） （黑色）6.5.3 配離子解離平衡 ( p127)第79頁第79頁6.5.4配位化合物應(yīng)用1.利用配合反應(yīng)使一些物質(zhì)溶解: 比如 : AgBr + 2S2O32- = Ag(

28、S2O3)23- + Br- 2.離子定性鑒定和定量分析:利用配離子特殊顏色 用配合反應(yīng)鑒定溶液中離子比如： Fe3+SCN_-K4Fe(CN)6Fe(SCN)2+（血紅）KFe Fe(CN)6 (S) (深蘭)普魯士藍(lán) 第80頁第80頁6.5.4配位化合物應(yīng)用第81頁第81頁3、電鍍工業(yè)如：鍍銅時(shí)鍍液不用CuSO4,而用K4P2O7,可使鍍層細(xì)膩。 Cu2+ 2P4O74- =Cu(P4O7)26-4、稀有元素濃縮、富集、分離、提取和純化 用專門配合劑通過萃取從海水中提取金、銅、鈾。6.5.4配位化合物應(yīng)用第82頁第82頁6.6 無機(jī)材料6.6.1金屬和合金材料1. 輕質(zhì)合金：由鎂、鋁、鈦、

29、鋰等金屬形成合金（1）鋁合金: 鋁中加入 Mg. Cu.Zn.Mn.Si （2）鈦合金:鈦中加入 Al. Cr.V Mn.Mo. Fe2.耐熱合金：VBVIIB.VIII高熔點(diǎn)元素形成合金。 合金鋼和硬質(zhì)合金：d區(qū)金屬含有熔點(diǎn)高、硬度大特點(diǎn)，它們作為合金元素加入碳鋼制成合金鋼。慣用鈦、鋯、釩、鈮以及p區(qū)鋁、硅等。3. 低熔合金：慣用低熔金屬及其合金有汞、錫、鉛、鉍等。4.金屬電子材料：銅、鋁及其合金 超導(dǎo)材料：Nb4Ge ; Y-Ba-Cu-O。第83頁第83頁6.6.1金屬和合金材料第84頁第84頁5.形狀記憶合金形狀記憶合金是近代新興功效材料,用它制造零件變形后,經(jīng)過一定溫度,能夠恢復(fù)先前

30、形狀,顧名思義被稱作形狀記憶合金 形狀記憶合金含有與普通合金不同特性可逆熱彈性。塑性形變是不可逆轉(zhuǎn)永久性形變，而形記金屬卻能在發(fā)生塑性變形后，稍加溫便象“記住”了自己原有形狀而自動(dòng)復(fù)原。其之因此有形狀記憶功效，決定于其晶體內(nèi)部含有特殊結(jié)構(gòu)。形記合金不但含有奇異形狀記憶功效，且含有強(qiáng)度高、剛度大、無磁性、耐腐蝕、生物相容性好及低溫柔韌等優(yōu)良性能。因而含有許多特殊應(yīng)用價(jià)值. 6.6.1金屬和合金材料第85頁第85頁形狀記憶材料被譽(yù)為奇妙功效性材料，形狀記憶合金研究、發(fā)覺至今為止已有十幾種記憶合金體系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu

31、-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。而在這些合金系中，當(dāng)前僅有Ti-Ni、Cu-Zn-Al及鐵基合金得到廣泛應(yīng)用。 6.6.1金屬和合金材料第86頁第86頁Ti-Ni形狀記憶合金，Ti-Ni形狀記憶合金含有很高塑性,含有較高記憶壽命，TiNi記憶合金還包括TiNi-Cu、TiNi-Co、TiNi-Fe和TiNi-Nb等含有較高實(shí)用價(jià)值記憶合金，其中Ti50Ni47Fe3合金是制造管接頭等緊固件良好材料。 Cu-Zn-Al形狀記憶合金是一個(gè)含Zn1837% 、Al 28%、余者為銅含

32、有形狀記憶效應(yīng)和偽彈性合金。 NiTi形狀記憶合金:已廣泛用于牙科、骨科和臨床介入等。 比如形狀記憶合金系列骨科器械 6.6.1金屬和合金材料第87頁第87頁貴金屬功效材料(貴金屬指性質(zhì)穩(wěn)定地殼中含量少，開采提取困難，故價(jià)格高，金、銀、鉑系。) 貴金屬功效材料：包括（1）貴金屬特種功效材料：貴金屬復(fù)合材料、電子材料、測(cè)溫材料、焊料、釬料、精密管棒材、電接觸材料、鉑合金網(wǎng)；（2）貴金屬信息功效材料：銀粉、銀漿，金、鉑漿、銀鈀漿；（3）貴金屬環(huán)境及催化功效材料：貴金屬基礎(chǔ)化合物、催化劑、催化傳感材料等 6.6.1金屬和合金材料第88頁第88頁6.6.2 無機(jī)非金屬材料 1、半導(dǎo)體材料：單質(zhì)半導(dǎo)體G

33、e Si Se 化合物半導(dǎo)體 -族化合物 GaAs， -族化合物 ZnS、SeS2、低溫材料： 冰、液氨、CS2、CCl43、保護(hù)氣體： CO2、N2、Ar4、耐火材料： Si C、Si3N4、C（石墨）、 SiO2、MgO、Cr2O3第89頁第89頁氮化硅 硅和氮?dú)庠?300中反應(yīng)合成：其主要反應(yīng) 3Si+2N2 = Si3N4 氮化硅基陶瓷(陶瓷是以多晶匯集體為基本結(jié)構(gòu)無機(jī)非金屬材料 )含有密度小、高強(qiáng)、高硬、高韌性、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、地膨脹、自潤滑、隔熱、電絕緣等一系列優(yōu)良性能，在航空、航天、電子、冶金、機(jī)械、石油、華工、能源、交通、電器等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。5、耐熱高強(qiáng)

34、結(jié)構(gòu)材料 ：SiC、BN、Si3N46.6.2 無機(jī)非金屬材料第90頁第90頁第91頁第91頁氮化硼氮化硼俗稱白石墨，特性與石墨相同 而質(zhì)地潔白 ,存在兩種晶型：六方與立方，但通常呈六方結(jié)構(gòu)。在 高溫與超高壓特殊條件下，可將六方結(jié)構(gòu)晶型轉(zhuǎn)化為立方晶型。粉末由硼，鹵化硼或硼酸、硼砂、氧化硼和含氮鹽類在氮?dú)饣虬睔夥罩蟹磻?yīng)合成。其主要反應(yīng)式為：Na2B4O7+NH4Cl+2NH3=4BN+2NaCl+7H2O6.6.2 無機(jī)非金屬材料第92頁第92頁 氮化硼制品主要特性與用途：氮化硼使用范圍廣泛，其粉末可作優(yōu)良潤滑劑與脫模劑，而陶瓷可用作熔煉蒸發(fā)金屬坩堝、舟皿、液態(tài)金屬輸送管、火箭噴口，大功率器件底

35、座，半導(dǎo)體元件摻雜源，以及各種高溫（高壓、高頻）絕緣散熱部件。而立方氮化硼則為近似于金剛石超硬材料。采用熱壓法制成氮化硼制品，在N2或Ar氣氛中最高使用溫度高達(dá)2800，而無明顯熔點(diǎn)。但在氧化氣氛中穩(wěn)定性差，使用溫度僅在900下列。氮化硼還含有特殊性能，在耐火材料使用方面可用作高溫?zé)犭娕急Ｗo(hù)管，熔煉金屬器皿及宇宙航行中熱屏蔽材料等。總之，氮化硼制品在未來高科技產(chǎn)品開發(fā)方面顯示出遼闊前景。6.6.2 無機(jī)非金屬材料第93頁第93頁6.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維（簡稱“光纖”）是一個(gè)能利用光全反射作用來傳導(dǎo)光線透光度極高光學(xué)玻璃纖維。假如將許多根經(jīng)過技術(shù)處理光纖繞在一起就制得我們常說光纜它能將光明暗光點(diǎn)明滅

36、改變等信號(hào)從一端傳送到另一端。光導(dǎo)纖維是由兩種或兩種以上折射率不同透明材料經(jīng)過特殊復(fù)合技術(shù)制成復(fù)合纖維。它基本類型是由實(shí)際起著導(dǎo)光作用芯材和能將光能閉合于芯材之中皮層組成。6.6.2 無機(jī)非金屬材料第94頁第94頁6.6.3納米材料和碳納米管納米是什么? 納米（nm）如同厘米、分米和米同樣，是度量長度單位，一納米等于十億分之一 納米科技(納米技術(shù))：在1100nm范圍內(nèi)研究原子、分子結(jié)構(gòu)特性，通過直接操作和安排原子、分子，將其組裝成具有特定功能和結(jié)構(gòu)一門高新型技術(shù)和前沿科學(xué)。納米材料： 21世紀(jì)最有前程新型材料。第95頁第95頁納米效應(yīng) 納米材料含有老式材料所不具備奇異或反常物理、化學(xué)特性，如

37、原本導(dǎo)電銅到某一納米級(jí)界線就不導(dǎo)電，本來絕緣二氧化硅、晶體等，在某一納米級(jí)界線時(shí)開始導(dǎo)電。這是由于納米材料含有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占百分比大等特點(diǎn) - 表面效應(yīng)和體積效應(yīng)6.6.3納米材料和碳納米管第96頁第96頁納米材料應(yīng)用納米材料大體可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開發(fā)時(shí)間最長、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其它三類產(chǎn)品基礎(chǔ)。納米粉末： 又稱為超微粉或超細(xì)粉，普通指粒度在100納米下列粉末或顆粒，是一個(gè)介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)固體顆粒材料?？捎糜冢焊呙芏却沤y(tǒng)計(jì)材料；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料

38、；微芯片導(dǎo)熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進(jìn)電池電極材料；太陽能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂陶瓷，用于陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等）；人體修復(fù)材料；抗癌制劑等。6.6.3納米材料和碳納米管第97頁第97頁納米纖維： 指直徑為納米尺度而長度較大線狀材料。可用于：微導(dǎo)線、微光纖（未來量子計(jì)算機(jī)與光子計(jì)算機(jī)主要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等。納米膜： 納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細(xì)小間隙薄膜。致密膜指膜層致密,但晶粒尺寸為納米級(jí)薄膜?？捎糜冢簹怏w催化（如汽車尾氣處理）材料；過濾器材料；高密度磁統(tǒng)計(jì)材料；光敏材料；平面顯示

39、器材料；超導(dǎo)材料等。納米塊體： 是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到納米晶粒材料。主要用途為：超高強(qiáng)度材料；智能金屬材料等。6.6.3納米材料和碳納米管第98頁第98頁納米碳管:納米碳管(Carbon nanotube)是1991年才被發(fā)覺一個(gè)碳結(jié)構(gòu)。抱負(fù)納米碳管是由碳原子形成石墨烯片層卷成無縫、中空管體。石墨烯片層普通能夠從一層到上百層，含有一層石墨烯片層稱為單壁納米碳管(Single walled carbon nanotube, SWNT)，多于一層則稱為多壁納米碳管( Multi-walled carbon nanotube, MWNT)。SWNT直徑普通為16 nm，最小直徑

40、大約為0.5 nm，長度則可達(dá)幾百納米到幾種微米。由于SWNT最小直徑與富勒烯分子類似，故也有些人稱其為巴基管或富勒管。MWNT層間距約為0.34納米，直徑在幾種納米到幾十納米，長度普通在微米量級(jí)，最長者可達(dá)數(shù)毫米。由于納米碳管含有較大長徑比，因此能夠把其當(dāng)作為準(zhǔn)一維納米材料。6.6.3納米材料和碳納米管第99頁第99頁6.6.3納米材料和碳納米管第100頁第100頁6.7化學(xué)元素與生命健康6.7.1生命元素 （p377）跟自然界其它物質(zhì)同樣，人體也是由化學(xué)元素構(gòu)成 ， 人體化學(xué)元素即生命元素 。到當(dāng)前為止，人類已知112種元素，在我們身體中就能找到60余種， 依據(jù)其在人體內(nèi)含量多少，可分為宏

41、量元素( 其含量高于 人體體重 萬分之一) 和微 量 元素或痕量元素(低于人體體重萬分之一)兩類。宏 量 元素是人體主要構(gòu)成部分，是生命機(jī)體不可缺乏元素，宏量元素有11種， 占人體總量 99.95% 。 按含量從高到底排列為氧、碳、氫、 氮、 鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯和鎂，其中: O（61%）、C（23%）、H（10%）、N（2.69%）、Ca（1.49%）、P（1.0%）,從元素周期表中排位來看，它們都是原子序數(shù)20號(hào)以前輕元素 。 氧、碳、氫是構(gòu)成人體各種器官主要元素；第101頁第101頁生命元素與健康鈣是骨骼形成主導(dǎo)元素，青少年發(fā)育期間常需補(bǔ)鈣以增進(jìn)骨骼正常生長，老年人常因缺鈣而使骨骼變脆

42、而容易折斷；磷是構(gòu)成卵磷脂關(guān)鍵元素，卵磷脂是腦思維活動(dòng)中一個(gè)主要物質(zhì)，是制約智力發(fā)展物質(zhì)原因，氮是蛋白質(zhì)、氨基酸里關(guān)鍵元素，人們通過食入蛋白質(zhì)來補(bǔ)充所需元素微量元素含有明顯營養(yǎng)作用和生理功效，是維持生物生長發(fā)育、生命活動(dòng)及繁衍不可缺乏，如Fe、Cu、Zn、Mn、Cr、F、I、Se、Si、N、Sn、Mo等14種元素。6.7.1生命元素第102頁第102頁 宏量元素當(dāng)然主要，微量元素也不可缺。現(xiàn)已查明，至少有10種元素在人體中不可沒有，不然便會(huì)削弱人體抵抗能力出現(xiàn)相應(yīng)病癥。十種元素分別是鐵、鋅、銅、鉻、錳、鈷、氟、鉬、碘和硒缺鋅，孕婦就也許生下脊柱裂甚至無腦畸形兒，。鋅與人生命攸關(guān)，因此被譽(yù)為“生命元素”。缺鐵會(huì)使血液里血紅蛋白含量偏低，造成血液攜氧能力減少，腦供氧量不足，出現(xiàn)臉色蒼白、身體虛弱缺鐵性貧血癥狀；氟有助于牙釉形成,使用含氟牙膏有助于牙齒保