3-無機合成-2013-2014-前言-1

/前言０.1發(fā)展簡史和重要作用０.2無機合成和無機新材料0．3無機合成化學的研究內(nèi)容0。4無機合成的研究方法０。5無機合成和有機合成的區(qū)別前言0。１發(fā)展簡史和重要作用1。學科分類1)化學 一級學科?重要學科2）無機化學 二級學科 基礎(chǔ)學科3)無機合成?三級學科?前沿學科4）相關(guān)研究方向 四級學科?不斷拓展2。學科代碼150 化學?1５0.１5 無機化學150。15１０?元素化學?1５０.1520 配位化學?1５0．1530?同位素化學?１50．1５４０?無機固體化學?150.1550 無機合成化學?1５0.15６0?無機分離化學?150。１５70?物理無機化學

１5０。15８０?生物無機化學?150。1５9９ 無機化學其他學科３.發(fā)展史１）人類古代歷史-以無機材料命名石器時代:人類歷史分期的第一個時代、大約始于距今二三百萬年、止于距今６0００至４0００年左右。陶器時代：陶器時代的時間跨度約在舊石器時代晚期和新石器時代末期,陶器的大規(guī)模使用，是新石器時代的主要標志。銅器時代:介于最早的石器時代和較晩的鐵器時代之間的一個時代，距今約4２00年。鐵器時代：是繼青銅時代之后的又一個時代。它以能夠冶鐵和制造鐵器為標志，距今約3400年。煉丹時代：我國自周秦以來就創(chuàng)始和應(yīng)用了將藥物加溫升華的這種制藥方法，為世界各國之最早者,距今約250０年。火藥時代:歐洲人直到125０年才懂得使用它,在中國則可能要早一些。2）20世紀—新材料時代配位化學－氮分子配合物—50年代化學固氮金屬有機－環(huán)戊二烯金屬配合物—１973年諾貝爾化學獎。紅寶石激光材料—８0年代YBaCuO高溫超導陶瓷材料－９0年代C60無機碳材料—1996年諾貝爾化學獎石墨烯材料—201０年諾貝爾化學獎公元2005年7月１2日,英國倫敦佳士得公司拍賣場，一只高27．５厘米、直徑３３厘米的中國青花瓷罐,以156８。8萬英鎊(折合２．3億人民幣）的天價成交.由此,一場曠日持久的尋寶熱,席卷中國大地……清雍正官窯粉彩蝠桃壽紋橄欖瓶2004年415０萬港元，全國政協(xié)常委、香港中華總商會副會長張永珍,贈給上海博物館清乾隆御制琺瑯彩“古月軒"題詩花石錦雞圖雙耳瓶２00５-1０-２3香港蘇富比秋拍1。１５４8億港元成交，ＲMB1２2，４0８,８00元,收購人香港古董商人翟建民清乾隆外粉青釉浮雕芭蕉葉鏤空纏枝花卉紋內(nèi)青花六方套瓶2005—5—2紐約蘇富比4492萬港元/RMB47,615，２０0元0.2無機合成和無機新材料近代無機合成的主要任務(wù)是提供高新技術(shù)發(fā)展所需求的日益增多的新型無機材料。因此,無機合成亦可稱為無機材料合成.正在快速發(fā)展的科學技術(shù)與無機合成之間的關(guān)系。1。能源開發(fā)生產(chǎn)力和科學技術(shù)的發(fā)展,消耗了巨大的能源。非再生能源逐漸枯竭。解決的辦法-開源節(jié)流。１）開源：開發(fā)新型能源，磁流體發(fā)電，潮汐發(fā)電，風力發(fā)電，地熱發(fā)電,太陽能發(fā)電，染料電池等。2)節(jié)流:提高現(xiàn)有能源使用效率,保溫隔熱材料，機械性能好等。解決這些問題都需要一系列無機材料做支撐。2?？臻g技術(shù)空間技術(shù)對軍事，通訊,氣象，資源，衛(wèi)星，空間實驗室等有重要意義.需要：1）高強度材料（耐４00０°２）輕質(zhì)量材料(1０00ｋg數(shù)千萬美元)蛟龍如海神八和神九返回3。電子技術(shù)電子計算機等由于使用了半導體材料和器件,能夠形成集成電路和大規(guī)模集成電路，達到：1)小型化2）高速化３)復合化4）高可靠性什么是云計算?云計算是一種基于因特網(wǎng)的超級計算模式,在遠程的數(shù)據(jù)中心，幾萬甚至幾千萬臺電腦和服務(wù)器連接成一片。因此,云計算甚至可以讓你體驗每秒超過１0萬億次的運算能力,如此強大的運算能力幾乎無所不能。用戶通過電腦、筆記本、手機等方式接入數(shù)據(jù)中心,按各自的需求進行存儲和運算。4.激光技術(shù)計量，檢測,加工,顯示,信息處理,光通訊，光化學,核聚變,醫(yī)療,軍事科學等。１)產(chǎn)生激光需要各種寶石類化合物，2)應(yīng)用激光需要各種電光，聲光，磁光和非線性光學材料等。５．光電子技術(shù)光學和電子學相互交叉的邊緣學科。光通訊,光信息處理，顯示等方面。需要電光晶體，聲光晶體，非線性光學晶體，光導纖維,發(fā)光材料等。6。紅外技術(shù)以紅外光學材料為寄出的紅外技術(shù)是研究紅外輻射的產(chǎn)生、傳播、轉(zhuǎn)化和測量及應(yīng)用的一門新興技術(shù).在軍事和國民經(jīng)濟各部門有巨大的應(yīng)用價值.７。無機藥物１）診斷,磁性金屬配合物造影劑,稀土金屬配合物探針等。2）治療，Pｔ，Ru，Pｄ等配合物，抗腫瘤，抗艾滋病等，靶向藥物.8.催化劑1）提高效率，2)縮短時間,3）降低成本。0。3無機合成化學的研究內(nèi)容隨著合成化學、特種合成實驗技術(shù)和結(jié)構(gòu)化學、理論化學等的發(fā)展,生命、材料、計算機等相鄰學科的交叉、滲透,以及實際應(yīng)用上的需求，無機合成化學的內(nèi)涵已被大大擴充。不只局限于傳統(tǒng)的常規(guī)合成，開始進入到大量特種實驗技術(shù)與方法下的合成(包括了制備和組裝科學），研究具有特定結(jié)構(gòu)和性能的無機材料的定向設(shè)計合成與仿生合成等。同時與其它學科領(lǐng)域的關(guān)系也日益密切,從而使其涉及的內(nèi)容更廣。1。特定結(jié)構(gòu)或特殊凝聚態(tài)的無機材料的合成材料的性能與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),結(jié)構(gòu)不同，即使由相同的元素組成的物質(zhì)其性質(zhì)也會有明顯的不同，如石墨和金剛石;α—Fｅ2O３和γ－Fe２Ｏ３等。物質(zhì)的性質(zhì)也受聚集狀態(tài)調(diào)控，如體材料與納米級材料；多晶和單晶材料；球形納米粒子與納米棒、納米線、納米管等。2．極端條件下無機材料的合成許多物質(zhì)需要在極端條件下(如超高壓、超高溫、超高真空、超低溫、強磁場或電場、失重、激光、等離子體等）才能被合成.極端條件下合成的物質(zhì)在性質(zhì)上往往表現(xiàn)出明顯不同于溫和條件下合成的物質(zhì)。3。生物礦化與仿生合成技術(shù)從分子層次上實現(xiàn)對化學反應(yīng)的控制.以模擬生物礦化來制備精密、復雜無機材料的仿生合成成為2１世紀合成化學中的前沿領(lǐng)域之一.生物礦化的奇特之處在于其過程是一個天然存在的高度控制過程，受生物機體內(nèi)在機制調(diào)制，可以實現(xiàn)從分子水平到介觀水平上對晶體形狀、大小、結(jié)構(gòu)、取向和排列的精確控制和組裝,從而形成復雜的分級結(jié)構(gòu)，具備特殊的光、磁和力學性能。表1-1生物體內(nèi)主要的無機礦物的種類及其功能礦物?化學組成 生物體/功能碳酸鈣（方解石）?CaＣO３ 海藻/外骨骼；軟體動物/視網(wǎng)膜碳酸鈣(方石）?CａCO3?魚類/魚耳石；軟體動物/殼碳酸鈣（球霰石）?ＣａＣＯ3?海鞘骨碳酸鈣（無定形）?CaCＯ３·nH2Ｏ?高等植物/存儲Ca羥磷灰石?Ｃa10(PＯ４)6（ＯH)２ 牙齒、骨骼、魚鱗/存儲Cａ氟磷灰石?Ca10（PO4）6F2?牙齒、軟體動物殼磷酸八鈣 Ca８Ｈ2（ＰO４）6·５H2O?牙齒草酸鈣石 ＣaC2Ｏ4·H2O?高等植物／存儲Ca水草酸鈣石?ＣaC2O4·2Ｈ２Ｏ?高等植物/存儲Ca石膏 ＣaSＯ4?水母/魚耳石重晶石?BaSＯ4 海藻、蛤殼天青石?SrSO4?棘刺蟲無定形二氧化硅?SiO2·nH2O 海綿骨骼、硅藻細胞壁磁鐵礦?Ｆe3Ｏ4 細菌、石鱉牙、牙齒針鐵礦 a-FｅO(OＨ）?礪牙纖鐵礦 g－ＦeO（OH） 裸藻、細篦水鐵礦 5Fe2O3·9Ｈ2O?動物、高等植物/鐵蛋白黃鐵礦 FeS2?細菌磁復鐵礦 Fe３S4?細菌黑錳礦?Mn３O４?細菌冰?H２O 細菌氯銅礦 Ｃu2（OH）3Cl 蟲嘴金屬單質(zhì) Ag/Ａu 細菌硫化鎘?ＣdS?細菌4.組合化學組合化學是一門將化學合成、組合理論、計算機輔助設(shè)計及機械手結(jié)合一體，并在短時間內(nèi)將不同構(gòu)建模塊用巧妙構(gòu)思，根據(jù)組合原理,系統(tǒng)反復連接，從而產(chǎn)生大批的分子多樣性群體,形成化合物庫（ｃｏmｐｏuｎdlｉbrary），然后,運用組合原理，以巧妙的手段對庫成分進行篩選優(yōu)化，得到可能的有目標性能的化合物結(jié)構(gòu)的科學。組合化學與傳統(tǒng)合成有顯著的不同。傳統(tǒng)合成方法每次只合成一個化合物；組合合成用一個構(gòu)建模塊的n個單元與另一個構(gòu)建模塊的n個單元同時進行一步反應(yīng),得到n×n個化合物;若進行ｍ步反應(yīng)，則得到(n×n）m個化合物。有人作過統(tǒng)計，一個化學家用組合化學方法在2～6周的工作量，十個化學家用傳統(tǒng)合成方法要花費一年的時間才能完成。所以,組合化學大幅度提高了新化合物的合成和篩選效率，減少了時間和資金的消耗，成為20世紀末化學研究的一個熱點。與傳統(tǒng)的制備方法相比,組合合成法具有可大范圍調(diào)控材料的組分,利用最少的步驟同時合成和篩選大量材料，降低材料制備過程的環(huán)境污染等方面的優(yōu)點。5.節(jié)能、潔凈、經(jīng)濟等綠色合成合理選擇使用無毒性化學品、具有生態(tài)相容性的溶劑和可再生材料成為綠色化學研究的重要組成部分。０.４無機合成化學的研究方法兩大任務(wù):１。合成未知化合物1）確定研究領(lǐng)域２）查閱多種文獻3)設(shè)計適當方法2.合成已知化合物1）查閱化合物的性質(zhì)和合成方法2）尋找?guī)追N合成方法,進行