《工程化學(xué)基礎(chǔ)》第2章-自用版

第二章物質(zhì)的化學(xué)組成和聚集狀態(tài)《工程化學(xué)根底》1本章內(nèi)容提要7類物質(zhì)4類聚集狀態(tài)配位化合物團(tuán)簇非整比化合物金屬有機(jī)化合物高分子化合物生物大分子自由基氣體和等離子體固體〔晶體、非晶體、固體吸附、固體廢氣物〕液體〔水溶液的依數(shù)性，液體燃料、外表活性劑〕組成液晶氣溶膠2目錄2.1物質(zhì)的化學(xué)組成2.2固體2.3液體和液晶2.4氣體和等離子體3物質(zhì)實(shí)物場〔能量〕無機(jī)物有機(jī)物單質(zhì)及簡單化合物(氧化物、酸、堿、鹽)復(fù)雜化合物(配合物、團(tuán)簇、超分子)無機(jī)高分子(無機(jī)固體材料等)簡單化合物(烴及其衍生物、醇、醛、羧酸、酯等)有機(jī)高分子天然高分子(糖類、DNA、蛋白質(zhì)等)合成高分子(合成塑料、橡膠、纖維)復(fù)雜化合物(超分子)金屬有機(jī)物物質(zhì)的分類2.1物質(zhì)的化學(xué)組成可降解塑料4配合物是以金屬正離子(或中性原子)作為中心，有假設(shè)干個(gè)負(fù)離子或中性分子按一定的空間位置排列在其周圍形成的復(fù)雜化合物。英語中稱做：CoordinationCompound，或ComplexCompound，意為“協(xié)同化合物”或“復(fù)雜化合物”，譯成“配合物”或“絡(luò)合物”。定義一、配位化合物5[Pt

(NH3)4(NO2)Cl]CO3中心離子內(nèi)界(配離子)外界K4[Pt

Cl6

]外界內(nèi)界(配離子)配體中心離子配位原子配體概念說明6配位化合物的命名H2[Zn(OH)2C12]二氯二羥合鋅(Ⅱ)酸Na2[MgY]乙二胺四乙酸合鎂(Ⅱ)酸鈉K4[PtCl6]六氯合鉑(Ⅱ)酸鉀K2[HgI4]四碘合汞(Ⅱ)酸鉀[Co(NH3)3(H2O)C12]Cl氯化二氯·一水·三氨合鈷(Ⅲ)[Cu(NH3)2(CH3COO)]Cl氯化乙酸根·二氨合銅(Ⅱ)[Cu(en)2]SO4硫酸二乙二胺合銅(Ⅱ)Co2(CO)8八羰合二鈷(0)Cr(C6H6)2二苯合鉻(0)7[CaY]2–配離子多齒配體與螯合物螯合物的穩(wěn)定性很強(qiáng)。螯合物的穩(wěn)定性很強(qiáng)是因?yàn)轵闲?yīng)的結(jié)果。圖2-1螯合物作用示意圖8血紅素1g血紅蛋白在0℃，760mmHg時(shí)吸收1.35LO2族化合物環(huán)910―CHO葉綠素b葉綠素a葉綠素a：藍(lán)黑色晶體葉綠素b：深綠色晶體11反式-二氯·二氨合鉑(Ⅱ)順式-二氯·二氨合鉑(Ⅱ)例如具有抗癌活性無活性配合物的結(jié)構(gòu)與性能具有相同化學(xué)組成的配合物往往有不同的空間結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出不同的性能。12團(tuán)簇是指由幾個(gè)至上千個(gè)原子、分子或其結(jié)合態(tài)粒子聚集而形成的相對穩(wěn)定的介觀聚集體。它的研究在20世紀(jì)80年代后迅速開展。團(tuán)簇的空間尺度在納米(10–9m)量級左右。二、團(tuán)簇有金屬簇，如Lin，Cun，Hgn；非金屬簇，如Cn，Nn，Arn；分子簇，如(H2O)n，(NaCl)n

等。例如，常規(guī)Fe、Co、Ni等是鐵磁性的，但它們的團(tuán)簇可以是超順磁性的；順磁性的Na、K等的團(tuán)簇卻是鐵磁性的。團(tuán)簇是許多納米材料的根底。13圖2-2

金剛石、石墨、C60的結(jié)構(gòu)示意圖(c)C60黃色為雙鍵紅色為單鍵原子數(shù)為20，24，28，32，36，50，60，70，84，120…的穩(wěn)定性較高，其中C60的豐度最高，C70次之。C60是1985年發(fā)現(xiàn)的。(a)金剛石(b)石墨碳團(tuán)簇14球碳團(tuán)簇及其衍生物在超導(dǎo)電性、半導(dǎo)體、非線性光學(xué)等方面具有奇異性能，K3C60，Rb3C60，Rb2CsC60，Rb2.7Tl2.2C60和RbTl2C60的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度分別為18K，30K，31.3K，45K和48K。美國化學(xué)家R.E.Smalley，R.F.Curl和英國化學(xué)家H.W.Kroto因?qū)﹂_拓這個(gè)新領(lǐng)域的奉獻(xiàn)榮獲1996年諾貝爾化學(xué)獎。CsC60H.W.克魯托

HaroldW.KrotoR.E.史沫萊

RichardE.SmalleyR.F.柯爾

RobertF.Curl發(fā)現(xiàn)C60的三位科學(xué)家15碳納米管1991年發(fā)現(xiàn)了碳納米管，也稱“布基管”。碳納米管是一種由單層或多層石墨卷成的納米微管，多層碳管各層之間的間隔為石墨的層間距。碳管兩頭可以是空的，也可被半個(gè)C60或更大的球碳所封閉。外部直徑只有幾到幾十納米。這樣的材料很輕，但很結(jié)實(shí)。它的密度是鋼的1/6，而強(qiáng)度卻是鋼的100倍。用這樣輕而柔軟、又非常結(jié)實(shí)的材料做防彈背心是最好不過的了。如果用碳納米管做繩索，是唯一可以從月球掛到地球外表，而不被自身重量所拉斷的繩索。中國科學(xué)院納米科技網(wǎng)圖2-3碳納米管的結(jié)構(gòu)示意圖1617碳納米管可以是不同禁帶寬度的半導(dǎo)體，也可以是準(zhǔn)一維導(dǎo)體。碳納米管可以用于未來電子工業(yè)制造電子器件和超薄導(dǎo)線，使電子芯片集成度更高，體積更小。納米碳管的細(xì)尖極易發(fā)射電子。用于做電子槍，可做成幾厘米厚的壁掛式電視屏，這是電視制造業(yè)的開展方向。碳納米管潛在的應(yīng)用前景18加州大學(xué)試制成功碳納米管馬達(dá)轉(zhuǎn)子使用的納米管直徑約為40nm，大概約相當(dāng)于發(fā)絲的1/2000那么粗。轉(zhuǎn)子上安裝了長度約為300nm的金葉片〔照片〕。馬達(dá)可嵌入到硅芯片上。1920固體中含有多種原子，其結(jié)合態(tài)的組成和結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，如：將其組成約簡后，其原子數(shù)目不成整數(shù)比，這類化合物稱為非整比化合物。金屬間化合物碳化物Fe3C，Mn7C3氮化物Fe2N，F(xiàn)e4N等，其中各元素均不符合正?；蟽r(jià)規(guī)那么。又如：LaH2.76，F(xiàn)e1–xO，Sn1+xO2，PbO1.88等物質(zhì)三、非整比化合物21Cu-Sn(Cu-Ga)鉆孔鈮棒，釩棒熱擠壓拉拔在組合熱處理600~700℃

復(fù)合法制Nb3Sn，V3Ga線材22陽離子過剩〔或陰離子短缺〕的化合物：Zn1+xO，NaCl1–x；由混雜缺陷產(chǎn)生的非整比化合物，如Na1–2xCaxCl，Ca1–xYxF2+x，Zr1–xCaxO2–x，LixSi1–xAlO2等。晶體缺陷是形成非整比化合物的重要原因陽離子短缺〔或陰離子過?！车幕衔铮篊d1–xS，UO2+x；23非整比化合物等在材料中十分重要，可以控制或改善無機(jī)固體材料的光、電、聲、磁、熱、力學(xué)等性質(zhì)。發(fā)光二極管材料：GaAs1–xPx，它可以發(fā)出從紅光到綠光的各種顏色的光。彩色電視發(fā)光材料用的紅粉、綠粉和藍(lán)粉：Y2O2S:Eu3+，Y2O2S:Tb3+，(Ca,Sr)10(PO4)6C12:Eu3+?！昂谄帷惫陪~鏡外表耐磨物質(zhì)：Sn1-xCuxO2。例如：碳化物、氮化物在鋼材中能有效地提高鋼材的硬度。24根據(jù)不同的顯示器件對顯示技術(shù)的要求，科潤光電推出了陰極射線與投影管〔CRT〕發(fā)光材料、半導(dǎo)體二極管〔LED〕發(fā)光材料、場發(fā)射〔FED〕發(fā)光材料、低壓熒光屏〔VFD〕發(fā)光材料、等離子體〔PDP〕發(fā)光材料、X射線發(fā)光材料等顯示器件發(fā)光材料，并適應(yīng)背投電視蓬勃開展的市場狀況，建設(shè)了紅、藍(lán)、綠投影管專用發(fā)光材料生產(chǎn)線。上述各類材料體系可根據(jù)用戶不同用途及要求選擇合成，發(fā)光顏色主體為紅、藍(lán)、綠等過渡色。上海科潤光電材料Phosphors

for

Display發(fā)光材料樣品25非晶氫化硅α–Si∶H是信息、電子工業(yè)中經(jīng)常用到的半導(dǎo)體材料錄音磁頭合金：(Co0.90Fe0.06Ni0.02Nb0.02)78Si22–xBx

計(jì)算機(jī)儲存元件：(GdCo，GdFe)，一種非晶態(tài)材料高溫超導(dǎo)體：YnBa2CumO7~8：La1–nLim–3Ba0.88Pb0.88Ca0.04TiO3

陶瓷廣泛用于超聲加工聲納、水聽器等壓電陶瓷：Pb1–xLax(ZryTi1–y)1–x/4O3形狀記憶合金：Ti50Ni26非整比化合物〔不定組成〕與整比化合物(定組成)〔水，二氧化碳等〕是一對矛盾，他們代表著物質(zhì)存在的兩種形式，各自發(fā)揮著自己的作用。27由金屬原子和有機(jī)基團(tuán)中碳原子鍵合而成，含金屬–碳鍵〔M–C〕的化合物稱金屬有機(jī)化合物，如(C2H5)2Zn，C6H5Ti(OC3H7)3，(C2H5)4Pb，RMgX〔R為烷基，X為鹵素〕。金屬有機(jī)化合物大體分三類：(1)離子型化合物(2)σ鍵化合物(3)非經(jīng)典鍵化合物如：Cr(C6H6)2，F(xiàn)e(C5H5)2〔二茂鐵〕，[K+(PdCl3CH2=CH2)–]；四、金屬有機(jī)化合物28(1)離子型化合物。堿金屬和堿土金屬所形成的烴基化合物多為離子型，其通式為RM，R2M，具有離子化合物的典型特征，可以看作烴R-H的鹽類。它們一般不溶于烴類溶劑，具有異乎尋常的反響活性，對空氣敏感，遇水劇烈水解。(2)σ鍵化合物。第IIIA~VIIA族和第IB，IIB族元素與有機(jī)基團(tuán)主要以σ共價(jià)鍵結(jié)合形成化合物，如R2Hg，(C2H5)4Pb，(CH3)3SnCl等。具有揮發(fā)性，對空氣穩(wěn)定，一般溶于非極性溶劑。(3)非經(jīng)典鍵化合物。包括由過渡元素與不飽和基團(tuán)通過金屬軌道和π電子之間相互作用而生成的π配合物，如Cr(C6H6)2，F(xiàn)e(C5H5)2〔二茂鐵〕，[K+(PdCl3CH2=CH2)–]；過渡元素與羰基等配合形成同時(shí)含σ鍵和π鍵的金屬有機(jī)化合物，如羰基金屬M(fèi)(CO)n。29另外，還有多中心鍵型金屬有機(jī)化合物，如含橋連烷基的[Al(CH3)2C6H5]2，[Be(CH3)2]n，多核羰基金屬化合物[Mx(CO)y]等。事實(shí)上，周期表中除惰性氣體以外的絕大多數(shù)元素都可以與有機(jī)基團(tuán)中的碳以各種方式結(jié)合，硼、磷、砷和硅等的有機(jī)化合物一般也包括在金屬有機(jī)化合物范圍之內(nèi)；對過渡金屬，可形成M–O，M–S，M–P或M–N鍵，例如Pd(PPh3)4〔Ph指苯基〕，Al(OC3H7)3等，也常劃為金屬有機(jī)化合物。所以金屬有機(jī)的范圍在不斷擴(kuò)大，說明科學(xué)和人的認(rèn)識都是不斷開展的。30Fe(C5H5)2〔二茂鐵〕31金屬有機(jī)化合物是電子、光學(xué)、磁性等功能材料、超純材料和精細(xì)陶瓷等許多工業(yè)加工中的重要物質(zhì)根底。金屬鎳粉與CO反響得到液態(tài)Ni(CO)4，在稍高溫度下分解便得到純鎳。金屬有機(jī)化合物應(yīng)用實(shí)例32M–C鍵能<C–C鍵能，容易在M–C處斷裂。能沉積成高附著性的金屬膜。例如三丁基鋁Al(C4H9)3和三異丙基苯鉻Cr[C6H4CH(CH3)2]3熱分解，分別得到金屬鋁膜和鉻膜。C–O鍵能<M–O鍵能，因此易在C–O鍵處斷裂，沉積出金屬的氧化物：2Al(OC3H7)3Al2O3

＋6C3H6

＋3H2O

420℃Si(OC2H5)4SiO2

＋H2O＋[C–H](碳?xì)浠衔?700℃化學(xué)氣相沉積〔ChemicalVaporDeposition，CVD〕33既有無機(jī)物的某些性質(zhì)，又有有機(jī)物的某些性質(zhì)。金屬有機(jī)化合物的橋梁作用34高分子化合物，簡稱高分子，又稱高聚物，它的相對分子質(zhì)量高達(dá)幾千甚至幾百萬。五、高分子化合物世界上第一個(gè)合成高分子是1907年誕生的酚醛樹脂。無機(jī)高分子有機(jī)高分子天然高分子纖維素、蛋白質(zhì)、淀粉、木質(zhì)素合成高分子可降解塑料35例如：聚氯乙烯的分子是由許多氯乙烯加聚結(jié)合而成：單體鏈節(jié)多分散性：高分子化合物相對分子質(zhì)量大小不等的現(xiàn)象聚合物聚合度加成聚合與縮合聚合

簡寫：聚合36NH(CH2)6NHnH2N(CH2)6NH2己二酸己二胺nHOOC(CH2)4COOH+(2n–1)H2O聚酰胺–66或尼龍–66]nH+又如，聚酰胺–66〔尼龍–66〕由己二胺和己二酸為單體經(jīng)過縮聚反響制得：HO[CO(CH2)4CO它的聚合度為2n

聚合度是以鏈節(jié)數(shù)來計(jì)量的在聚酰胺化學(xué)式中，名稱后的第一個(gè)數(shù)字“6”指二元胺的碳原子數(shù)，第二個(gè)數(shù)字“6”指二元酸的碳原子數(shù)。37碳鏈高分子化合物

主鏈中均是C–C鍵。主鏈中引入了O，N等雜元素，不但有C–C鍵，還有C–O，C–N鍵。雜鏈高分子化合物

主鏈中僅含有Si，P，O等元素而沒有C原子。元素有機(jī)高分子化合物高分子化合物的分類38表2.1一些高分子化合物及其單體

名稱化學(xué)式

單體聚乙烯CH2＝CH2聚丙烯CH3CH＝CH2

聚氯乙烯ClCH＝CH2

聚苯乙烯聚四氟乙烯CF2＝CF2

聚異戊二烯

CH2＝C—CH＝CH2CH3

39名稱化學(xué)式

單體聚酰胺H2N(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COOH

聚甲基丙烯酸甲酯聚環(huán)氧乙烷聚丙烯腈CH2＝CHCNNH(CH2)5C=OCH2＝C—COOCH3CH3CH2—CH2O40名稱化學(xué)式單體聚丙烯酰胺聚對苯二甲酸乙二(醇)酯HOCH2CH2OH

酚醛樹脂HCHO，聚二甲基硅氧烷41名稱ABS化學(xué)式單體CH2＝CHCN，CH2＝CH—CH＝CH2，

42高分子化合物的命名(4)有時(shí)還以高分子化合物的主要用途或最初用途表示命名，屬習(xí)慣名稱或商品名稱，如乙烯-丙烯共聚物稱乙丙橡膠，聚酰胺高聚物稱尼龍或錦綸。歸納起來一般有以下幾種情況：(1)在單體或組成特征前面加“聚”(Po1y-)，表示高分子化合物是通過聚合反響得到的，如聚乙烯、聚酰胺等。(2)在單體后面加“樹脂”，曾表示樹上流出的脂，多為天然高分子化合物，現(xiàn)在也將某些合成高分子化合物稱作“樹脂”，如酚醛樹脂，脲醛樹脂，環(huán)氧樹脂，聚氯乙烯樹脂等。(3)英文縮寫，如ABS是以其單體丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)英文名稱的第一個(gè)字母大寫組合來表示；PE是聚乙烯(Polyethylene)的英文縮寫。43表2.2一些常見高分子化合物的名稱高分子材料化學(xué)名稱習(xí)慣名稱或商品名稱英文名稱英文縮寫塑料聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物聚乙烯，乙綸聚丙烯，丙綸聚氯乙烯，氯綸聚苯乙烯腈丁苯共聚物PolyethylenePolypropylenePoly(vinylchloride)PolystyreneAcrylonitrile-butadiene-styrenecopolymerPEPPPVCPSABS纖維聚對苯二甲酸乙二(醇)酯聚己二酰己二胺

聚丙烯腈聚乙烯醇縮乙醛滌綸，的確良錦綸—66或尼龍—66腈綸維綸Poly(ethyleneterephthalate)Poly(hexamethyleneadipamide),

PolyacrylonitrilePoly(vinylacetal)PETPPA

PANPVA橡膠丁二烯—苯乙烯共聚物順聚丁二烯順聚異戊二烯乙烯—丙烯共聚物丁苯橡膠順丁橡膠異戊橡膠乙丙橡膠Butadiene-styrenerubbercis-1,4-Polybutadienerubbercis-1,4-PolyisoprenerubberEthylene-propylenerubberSBRBRIREPR44構(gòu)成生命體的物質(zhì)種類很多，有脂、維生素、激素、血紅素、葉綠素等生物小分子，有蛋白質(zhì)、核酸、糖類等生物大分子。六、自由基和生物大分子氨基酸生命蛋白質(zhì)核酸脂、維生素、激素糖、磷酸、堿基45原子分子離子自由基H2O21.自由基CCHCHHHO246超級抗氧化水果和蔬菜ORAC(氧自由基吸收容量)單位每100克每頓1.梅脯5770每個(gè)去核梅脯4622.葡萄干2830?杯10193.大蒜19391瓣584.草莓1536?杯11445.生菠菜12101杯6786.煮菠菜909?杯10897.橘子7501個(gè)9828.紅葡萄73910個(gè)177《大腦的營養(yǎng)》47每100克每頓9.獼猴桃6021個(gè)45810.菜豆460?杯40011.洋蔥449?杯36012.白葡萄44610個(gè)10713.馬鈴薯313?杯，熟24414.萵苣26210個(gè)20015.香蕉2211個(gè)25216.蘋果2181個(gè)300(續(xù)表)48每100克每頓17.豆腐213?杯19518.胡蘿卜207?杯11519.番茄1891個(gè)23320.梨1341個(gè)22221.西瓜1041/1650122.甜瓜露971/1012523.芹菜61?杯6024.黃瓜54?杯28(續(xù)表)《大腦的營養(yǎng)》p.14549蛋白質(zhì)分子是一條或多條多肽鏈構(gòu)成的生物大分子，相對分子質(zhì)量可從一萬到數(shù)百萬。多肽鏈由氨基酸通過肽鍵〔酰胺鍵，—CO—NH—〕共價(jià)連接而成，各種多肽鏈都有自己特定的氨基酸順序。2.蛋白質(zhì)50牛胰島素分子模型51人體細(xì)胞含有3000至10000種以上的蛋白質(zhì)，人體蛋白質(zhì)由20種氨基酸組成。除脯氨酸外，其它19種均是α-碳上有一個(gè)氨基(–NH2)的有機(jī)羧酸〔α-氨基酸〕。氨基酸結(jié)構(gòu)通式：R–CH(NH2)COOH最簡單的氨基酸是甘氨酸，氨基酸分類：脂肪族芳香族雜環(huán)族52序號中文名稱英文縮寫

R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)1甘氨酸Gly2丙氨酸Ala3絲氨酸Ser

4半胱氨酸Cys5蘇氨酸*Thr—CH(OH)CH36纈氨酸*Val

—CH(CH3)27亮氨酸*Leu—CH2CH(CH3)28異亮氨酸*Ile—CH(CH3)CH2CH39蛋氨酸*Met—CH2CH2SCH310賴氨酸*Lys—CH2CH2CH2CH2NH2表2.320種氨基酸的名稱和結(jié)構(gòu)53序號中文名稱英文縮寫

R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)11色氨酸*Trp12酪氨酸Tyr13天冬氨酸Asp14天冬酰胺Asn15苯丙氨酸*Phe16

精氨酸*Arg17谷氨酸Glu18谷氨酰胺Gln19組氨酸*His20脯氨酸PrO續(xù)表表中帶*者為人體必需氨基酸54圖2-4L–和D–構(gòu)型的α–氨基酸L–構(gòu)型D–構(gòu)型天然的氨基酸主要是L-構(gòu)型，也有D-構(gòu)型的，但很少。55除甘氨酸外，其余19種氨基酸的α-碳原子都與4個(gè)不相同的基團(tuán)相連。這種結(jié)構(gòu)的的化合物在空間有兩種不同的排布：這兩種不同的排布化合物不能重疊，它們之間的關(guān)系就象實(shí)物和鏡像、左手和右手的關(guān)系：手性分子56(+)葡萄糖具有營養(yǎng)價(jià)值，其對映體〔–〕葡萄糖不能被動物代謝；左旋氯霉素有抗菌作用，其對映異構(gòu)體無療效。旋光性的意義57光源樣品池尼科耳棱鏡起偏振片檢偏振器偏振光比旋光度：1g/1mL，10cm長的盛液管中，測得的旋光度稱為該物質(zhì)的比旋光度。D：鈉黃光，5893?58EB《大學(xué)物理學(xué)》〔第二版〕第三冊，張三慧主編，清華大學(xué)出版社，p.380c電磁波中的電場和磁場的變化59這個(gè)生理有缺陷的男孩，是因?yàn)槟赣H在懷孕的第二個(gè)月，服用了一種名為“擦里多米德”的鎮(zhèn)靜藥而導(dǎo)致了他先天畸形。自從人類創(chuàng)造了各種各樣的化學(xué)藥物以來，這些新的藥物既給人類帶來了極大的益處，但也給自己造成了意想不到的傷害。其中最典型的案例之一，就是著名的反響停事件。1959年，聯(lián)邦德國各地出生過手腳異常的畸形嬰兒。倫茲博士對這種怪胎進(jìn)行了調(diào)查，于1961年發(fā)表了“畸形的原因是催眠劑反響?！钡慕Y(jié)論，使人們大為震驚。反響停是妊娠的母親為治療失眠癥服用的一種藥物，它就是造成畸形嬰兒的原因?？萍贾夂１獘雰?0在母親懷孕一二個(gè)月之間，往往會產(chǎn)生強(qiáng)烈的妊娠反響，如果服用了反響停，母親便會生出這樣的畸形兒。這種嬰兒手腳比正常人短，甚至根本沒有手腳。截至1963年在世界各地，如聯(lián)邦德國，美國，荷蘭和日本等國，由于服用該藥物而誕生了12000多名這種形狀如海豹一樣的可憐的嬰兒。在正常情況下，胚胎的生長都應(yīng)按照基因上的生命密碼指令有規(guī)律地形成?？墒欠错懲Ｋ幬飬s能使這種指令在某一部位受到障礙，其結(jié)果是使胎兒在形成和發(fā)育中產(chǎn)生突變，產(chǎn)生畸形兒。對化學(xué)藥物的盲目依賴，已造成了許多不應(yīng)有的悲劇。人們不應(yīng)該忘記一句老話：凡藥都有三分毒。切忌對藥物，尤其是化學(xué)藥物的隨意濫服?？萍贾?1我國大約有1000萬兒童哮喘患者，可接受標(biāo)準(zhǔn)治療者非常少，尤其是在基層、農(nóng)村等地。根據(jù)1990年、2000年兩次大規(guī)模的兒童哮喘患病情況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)95%以上的患兒都在使用抗生素，按照肺炎、反復(fù)呼吸道感染或鼻炎治療。人民網(wǎng)>>健康>>消息>>健康快遞：2004年01月03日九成用藥不標(biāo)準(zhǔn)622004年11月16日08:41新華網(wǎng)患臀肌攣縮癥主要原因是臀部屢次注射所引起，并與苯甲醇作為溶媒肌肉注射可能性大。孩子接受注射時(shí)，青霉素里摻入了過多的苯甲醇。每一個(gè)患病的孩子手術(shù)后都留下了清晰的傷疤。湖北311名兒童打針后畸形家長跪求醫(yī)治63一種新藥在美國完成審批手續(xù)，一般需要6~8年，而我過的新藥報(bào)批，只要駛上藥監(jiān)局的所謂“綠色通道”，1年左右就夠了。如此的“高效率”，僅2004年一年，藥監(jiān)局便受理了10009種新藥報(bào)批，而同期美國藥監(jiān)局受理新藥報(bào)批數(shù)量僅148種。據(jù)報(bào)道，這一萬多例“新藥申請”中，沒有一個(gè)是真正的新藥即新化學(xué)實(shí)體。據(jù)2月21日《法制早報(bào)》報(bào)道，隨著國家食品藥品監(jiān)督管理局(簡稱SFDA)藥品注冊司司長曹文莊等多名官員被北京市西城區(qū)檢察院突然帶走，另外一個(gè)數(shù)字是，曾經(jīng)每片3分錢的阿斯匹林，早已在各大醫(yī)院及藥房不見蹤影，而取而代之的高價(jià)藥“巴米爾”，每10片6.3元，其成分也就是單一的阿斯匹林?！板X江晚報(bào)”2006年2月14日，A3；新華網(wǎng)藥價(jià)奇高，原來是“藥官”抬的64生物界1010～1012數(shù)量級的蛋白質(zhì)種類中，有些完全由氨基酸組成，這是簡單蛋白質(zhì)；有些除蛋白質(zhì)外，還有被稱為輔基或配基的非蛋白質(zhì)成分，這是結(jié)合蛋白質(zhì)。65蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)又叫蛋白質(zhì)的構(gòu)象、高級結(jié)構(gòu)、立體結(jié)構(gòu)、三維結(jié)構(gòu)等，指的是蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間中的排布。維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵有：氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、VanderWaals力和二硫鍵。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)主要包括蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。66在α-螺

旋結(jié)構(gòu)中，

多肽鏈中各肽鍵平面通過

α-碳原子的旋轉(zhuǎn)，圍繞中心軸形成一種緊密螺旋盤曲構(gòu)象。絕大多數(shù)蛋白質(zhì)分子中所存在的α-螺旋幾乎都是右手螺旋。67α-螺旋的四種表示方法68蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)纖維狀蛋白質(zhì)一般只有一類二級結(jié)構(gòu)構(gòu)象單元，而球狀蛋白質(zhì)可能在同一分子內(nèi)有幾類二級結(jié)構(gòu)構(gòu)象單元。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)〔tertiarystructuer〕是指蛋白質(zhì)〔主要指球狀蛋白〕分子在二級結(jié)構(gòu)的根底上進(jìn)一步卷曲、折疊而構(gòu)成的一種不規(guī)那么的、特定的、更復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。無規(guī)卷曲α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角693.核酸40年代：英國物理學(xué)家威爾金斯與富蘭克林(女，1958年死于癌癥，時(shí)年37歲)拍攝到DNA晶體的X衍射照片。1952年，美國化學(xué)家查伽夫發(fā)現(xiàn)所有DNA中的A=T，G=C，DNA的堿基具有種的特異性。1953年4月15日，美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克，構(gòu)建了DNA雙螺旋實(shí)物模型70

核酸因首先發(fā)現(xiàn)于細(xì)胞核并且具有酸性而得名。核酸稱為信息分子，是因?yàn)樗鼡?dān)負(fù)著遺傳信息的儲存、傳遞及功能表達(dá)。核酸分為脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)兩類。DNA主要集中在細(xì)胞核內(nèi)，RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。它們由磷酸、脫氧核糖或核糖、有機(jī)堿組成，DNA和RNA之間主要是戊醛糖和嘧啶堿有區(qū)別。71核酸組成DNARNA酸H3PO4H3PO4戊醛糖含氮有機(jī)堿嘌呤堿嘧啶堿腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)脫氧核糖核糖表2.4

DNA和RNA的組成單元72在DNA分子中存在4種脫氧核糖核苷，其結(jié)構(gòu)如下：(脫氧胞苷)(脫氧胸苷)(脫氧腺苷)(脫氧鳥苷)胞嘧啶脫氧核苷胸腺嘧啶脫氧核苷腺嘌呤脫氧核苷鳥嘌呤脫氧核苷73蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄(酶)轉(zhuǎn)錄(酶)(酶)復(fù)制(酶)復(fù)制翻譯(酶)圖2-6“中心法那么”示意圖核酸是遺傳信息的攜帶者與傳遞者。生物體的遺傳信息以特定的核苷酸排列順序，似密碼的形式排列在DNA分子上，并通過DNA的復(fù)制由親代傳遞給子代。在后代的生長發(fā)育過程中，遺傳信息自DNA轉(zhuǎn)錄給RNA，然后翻譯成特異的蛋白質(zhì)，以執(zhí)行各種生命功能。這就是所謂的遺傳信息傳遞的中心法那么，中心法那么克里克推論中心法那么既說明了遺傳性狀表達(dá)的穩(wěn)定性和流暢性，同時(shí)也說明了獲得性不遺傳的原理。74富不過三代三歲看八歲，八歲看終生75DNARNA翻譯蛋白質(zhì)理論可能性轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄浙江大學(xué)生物工程專業(yè)02級練小軍朊病毒1982年美國科學(xué)家S.B.Prusiner發(fā)現(xiàn)羊瘙癢病的病原體和1997年的“瘋牛病”都是“朊病毒”作祟。76解放軍306醫(yī)院與香港大學(xué)合作發(fā)表在：《自然》使用拼音文字的人假設(shè)出現(xiàn)語言閱讀障礙，一般都是位于后腦的威爾尼克語言區(qū)出了問題；而使用中文這種表意象形文字的人，如果存在語言閱讀障礙，那他一定是位于大腦前部的布魯卡語言功能區(qū)出了問題，與后腦無關(guān)。我科學(xué)家揭開中國人難說英語之謎布魯卡區(qū)與運(yùn)動區(qū)緊密相連，記憶主要靠“運(yùn)動”。而威爾尼克區(qū)靠近聽力區(qū)，記憶主要靠聽說。XINHUANET2005年04月20日14:05:3577基因是一個(gè)特定的DNA片段，通常有1000~5000個(gè)堿基對，一個(gè)DNA分子可以含有多達(dá)上萬個(gè)基因，人體的46條染色體大約含100萬個(gè)基因。人類基因組方案的核心就是要測定人類基因組的全部DNA序列，從而獲得人類全面認(rèn)識自我的最重要的生物信息。基因“組合化學(xué)”78基因芯片的檢測速度之所以這么快，主要是因?yàn)榛蛐酒嫌谐汕先f個(gè)微凝膠，可進(jìn)行并行檢測；同時(shí)，由于微凝膠是三維立體的，它相當(dāng)于提供了一個(gè)三維檢測平臺，能固定住蛋白質(zhì)和DNA并進(jìn)行分析。內(nèi)嵌基因芯片的基因檢測裝置基因芯片，又稱DNA芯片，與計(jì)算機(jī)芯片非常相似，只是高度集成的不是半導(dǎo)體管，而是成千上萬的網(wǎng)格狀密集排列的基因探針。每個(gè)基因探針包含著由假設(shè)干個(gè)核苷酸組成的DNA片段。目前已經(jīng)可以在一枚郵票大小的基因芯片上布滿40~100萬種基因探針，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原那么捕捉相應(yīng)的DNA，從而對遺傳物質(zhì)進(jìn)行分子檢測。這是一種革命性的新方法、新工具。基因芯片79基因工程從狹義上理解就是指DNA重組技術(shù)，即提取或合成不同生物的遺傳物質(zhì)(DNA)，在體外切割、拼接和重新組合，然后通過載體將重組的DNA分子引入受體細(xì)胞，使重組DNA在受體細(xì)胞中得以復(fù)制與表達(dá)?；蚬こ汤?，作為人類主要食物的谷類作物含有大量糖類，而人體所必需的蛋白質(zhì)、氨基酸與維生素的含量卻很少。有些微生物可以產(chǎn)生這些物質(zhì)，用大規(guī)模發(fā)酵的方法培養(yǎng)微生物，進(jìn)而提取這些物質(zhì)，就可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。采用DNA重組及細(xì)胞融合等技術(shù)改造了蘇氨酸、色氨酸、賴氨酸等氨基酸的生產(chǎn)菌，與原始菌株相比，氨基酸的含量提高了幾十倍，且生產(chǎn)本錢下降。基因工程的直接目的就是改造生物。80生命倫理克隆遺傳與相貌814．糖類糖類是自然界中分布最廣的一大類有機(jī)化合物，主要由C，H和O三種元素組成，大多具有通式Cn(H2O)n，故又稱碳水化合物。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，糖類物質(zhì)是含多羥基的醛或酮及其衍生物。這類物質(zhì)是生物體根本營養(yǎng)物質(zhì)的重要成分。糖類物質(zhì)由植物光合作用合成，nH2O+nCO2Cn(H2O)n

+nO2光葉綠素糖類通過生物氧化從而釋放出能量，以滿足生命活動的能量需要。如葡萄糖的氧化反響：C6H12O6+6O2→6H2O+6CO2天上掉餡餅82糖類常分三類：(1)單糖(2)低聚糖或寡糖(3)多糖糖的分類83(1)單糖D-己醛糖的構(gòu)型阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘露糖古羅糖艾杜糖半乳糖塔羅糖84果糖單體葡萄糖單體(2)低聚糖或寡糖蔗糖(雙糖)果糖單體能水解成2~10個(gè)單糖。蔗糖、乳糖和麥芽糖都是二糖。85(3)多糖能水解成10個(gè)以上的單糖。如植物體內(nèi)的淀粉、纖維素，動物體內(nèi)的糖原、甲殼素等。多糖廣泛存在于自然界，是一類聚合度不同的天然高分子化合物。多糖沒有甜味，一般不溶于水。與生物體關(guān)系最密切的多糖是淀粉、糖原和纖維素。淀粉是麥芽糖的高聚體，徹底水解后得到葡萄糖。淀粉是植物體中儲存的養(yǎng)分，主要存在于種子和塊莖中，是食物的重要組成局部。大米中含有淀粉62%~86%，麥子中含57%~75%，玉米中含65%~72%，馬鈴薯中含12%~14%。淀粉遇水可水解成為糊精的混合物。糊精可用作食品添加劑、膠水、漿糊，并用于藥品、紙張和紡織品的制造等。淀粉等加以改性可代替合成高分子，制成不污染環(huán)境的可降解塑料制品。86糖原又稱動物淀粉，是動物的能量儲存庫。糖原呈無定型無色粉末，較易溶于熱水形成膠體溶液。糖原在動物的肝臟和肌肉中含量最大。當(dāng)動物血液中葡萄糖含量較高時(shí)，就會結(jié)合成糖原儲存于肝臟中，當(dāng)葡萄糖含量降低時(shí)，糖原就分解成葡萄糖而供給機(jī)體能量。糖原87《大腦的營養(yǎng)》p.130升糖指數(shù)食品低升糖指數(shù)(緩慢消化)高升糖指數(shù)(快速消化)面包發(fā)酵面包（52）法國面包（95）熱谷片老式燕麥片（49）冷谷片穆茲利（43）玉米片（84）全麩（51）干果杏（31）大棗（103）鮮果漿果（22）西瓜（72）蔬菜甜西紅柿（54）紅皮西紅柿（93）谷物意大利面條（32）米粉（87）奶制品全脂鮮牛奶（14）冰淇淋（61）小吃花生（14）椒鹽圈餅（83）88最近媒體報(bào)道說在炸土豆條和炸土豆片中發(fā)現(xiàn)有致癌物——丙烯酰胺但德國有關(guān)部門通過對動物的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，丙烯酰胺對健康的損害程度比引發(fā)肝癌的黃曲霉素嚴(yán)重得多，它還可能損害人的神經(jīng)并誘發(fā)各種癌癥。調(diào)查，其結(jié)果說明，如果改變加工方式，丙稀酰胺的含量可以降低。權(quán)威部門還認(rèn)為，食用少量的丙稀酰胺，不會導(dǎo)致癌癥。與此同時(shí)，政府要求生產(chǎn)廠家，一定要采取最好的加工方式，進(jìn)一步降低食品中的丙稀酰胺含量，實(shí)際情況是，高溫?zé)嵊图逭ㄊ称穼?dǎo)致產(chǎn)生一種化學(xué)反響，使之產(chǎn)生了美味化合物，這才使食品變得可口。來源：《光明日報(bào)》2002年12月31日炸土豆條含致癌物質(zhì)：要美味？要健康？89纖維素是自然界中最豐富的多糖。棉花中纖維素含量為97%~99%，木材中為50%，亞麻中為80%，玉米莖中為30%。由于纖維素分子間氫鍵的作用，使分子鏈平行排列、緊密結(jié)合，形成纖維束，每一束有100~200條分子鏈。這些纖維束擰在一起形成繩狀結(jié)構(gòu)，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。纖維素不僅不溶于水，甚至不溶于稀的酸或堿，但能在濃酸的水解作用下而生成葡萄糖，與濃堿作用生成纖維素堿。人體中由于缺乏具有分解纖維素所必需的酶，因此纖維素一般不能為人體所利用，不能成為人類的主要食品。纖維素是植物支撐組織的根底，是植物細(xì)胞壁的主要成分；是制造人造絲、人造棉、玻璃紙、火棉膠等的主要原料；在制備復(fù)合材料中也有較多應(yīng)用。纖維素90α式β式淀粉纖維91飲食文化西方飲食：卡路里學(xué)說〔熱力學(xué)〕中國飲食：陰陽學(xué)說〔哲學(xué)〕孔子：魚餒nei而肉敗，不食。色惡，不食。臭惡，不食。失飪r(jià)en，不食。不時(shí)，不食?！参宀皇场?22.2固體1.了解晶體、非晶體概況，理解各類晶體名稱、晶格結(jié)點(diǎn)上粒子及其作用力、熔點(diǎn)、硬度、延展性、導(dǎo)電性的不同。2.了解耐高溫、易熔金屬實(shí)例及應(yīng)用，理解過渡元素、稀土元素及碘化物，氮化硼、硅酸鹽組成元素間的作用力及應(yīng)用。3.理解非晶態(tài)高分子化合物的三種物理狀態(tài)及成因，理解玻璃化溫度、黏流化溫度的意義及應(yīng)用，了解α–Si:H的應(yīng)用。4.聯(lián)系活性炭、分子篩等實(shí)例，理解固體吸附劑的外表組成特點(diǎn)及功用。5.了解固體廢棄物的產(chǎn)生、危害和資源化途徑。學(xué)習(xí)要求93晶體非晶體界晶體〔準(zhǔn)晶體〕固體即固態(tài)系統(tǒng)。習(xí)慣上稱系統(tǒng)為體系，故有固體這個(gè)術(shù)語。固體中的原子及其結(jié)合態(tài)粒子在空間的排布，如果長程有序便稱為晶體，如果短程無序就稱為非晶體。94圖2-8晶格及晶胞(a)(b)(c)等徑圓球密堆積晶格或點(diǎn)陣晶胞一、晶體95十二面體鉆石晶體鉆石及其母巖如果能用一個(gè)空間點(diǎn)陣圖形貫穿整個(gè)晶體，這個(gè)晶體又叫單晶體。如自然界存在的金剛石、人工制備的單晶硅、鍺等。單晶體96當(dāng)?shù)貢r(shí)間2003年10月7日，在倫敦索思比拍賣行，一名工作人員在展示一顆大D色級的鉆石，這枚鉆石將會在下月20日在日內(nèi)瓦進(jìn)行拍賣，預(yù)計(jì)起拍價(jià)會在500和600萬英磅(800萬-1000萬美元)

之間人民網(wǎng)2003年10月08日天價(jià)鉆石97硅單晶98一般的固體材料不能用一個(gè)空間點(diǎn)陣圖形貫穿，它們稱為多晶體。多晶體99按晶格結(jié)點(diǎn)上微粒的種類、組成及其粒子間相互作用力的不同，晶體可分為：離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體過渡型晶體混合型晶體100左形、右形水晶“左旋、右旋水晶”101重晶石完全的解理↗黑曜巖↑貝殼狀斷口主要為SiO2，非晶質(zhì)102雙晶紫晶晶體習(xí)性類似樹枝103堇青石

(藍(lán)色外表)

堇青石的多向性明顯。從某種角度看來透明無色。但旋轉(zhuǎn)90度后卻呈藍(lán)色Mg2Al4Si5O18104西瓜電氣石雙色晶體能制成奪目的寶石色帶接合處或清晰或漸進(jìn)。Na(Li,Al)3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4，三方，硬度7.5105方解石具高度雙折射性因而產(chǎn)生雙重影像CaCO3電氣石的雙折射尖晶石1061.離子晶體離子晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上交替排列著正、負(fù)離子，靠離子鍵結(jié)合。較高的熔點(diǎn)、較大的硬度、較脆。在熔融狀態(tài)或在水溶液中具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，但在固體狀態(tài)時(shí)幾乎不導(dǎo)電。Na+Cl-圖2-9NaCl離子晶體107表2.5KF、NaF、CaF2和CaO晶體離子間作用力及其熔點(diǎn)變化規(guī)律物質(zhì)KFNaFCaF2CaO離子的電荷+1－1≈+1－1<＋2－1<＋2－2

離子半徑/nm0.1330.1330.0970.1330.0990.1330.0990.132

離子半徑之和/nm0.266>0.230≈0.232≈0.231離子間的作用增大熔點(diǎn)/℃85799213922570108硫酸銅紫外光濾光片CopperSulfateUVFilterNickelSulfateUVFilter硫酸鎳紫外光濾光片1092.分子晶體分子晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上排列著極性分子或非極性分子，分子間以范德華力(分子間力)或氫鍵相結(jié)合。屬于分子晶體的物質(zhì)一般為非金屬元素組成的共價(jià)化合物，如SiF4，SiCl4，SiBr4，SiI4，H2O，CO2，I2等。CO2分子晶體(干冰)如圖2-10所示。110圖2-10CO2分子晶體(干冰)111C60的溶液AstudentsviewofthediscoveryofBuckminsterfullerene(adaptedfromJonathanHare'sPhDthesis,SussexUniversity,1993.)C60的晶體結(jié)構(gòu).uk112對于無氫鍵的相同類型分子晶體，分子間力隨相對分子質(zhì)量增大而增大，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也隨之增高。由于分子間力較弱，分子晶體的硬度較小，熔點(diǎn)一般低于400℃，并有較大的揮發(fā)性，如碘片、萘等。分子晶體的物理性質(zhì)1133.原子晶體原子晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上排列著中性原子，原子間由共價(jià)鍵結(jié)合。由非金屬元素組成的共價(jià)化合物多為分子晶體，但有少局部形成原子晶體，如常見的C(金剛石，立方型)，Si，Ge，As，SiC(俗稱金剛砂)，SiO2，B4C，BN(立方型)，GaAs等。114圖2-11金剛石(C)的晶體結(jié)構(gòu)金剛石藍(lán)色球和紅色球都是碳原子，用紅色球凸顯四個(gè)位置特殊的碳原子。115SiO2石英1164.金屬晶體金屬晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上排列著原子或正離子。原子或正離子通過自由電子結(jié)合，這種結(jié)合力是金屬鍵。金屬鍵的強(qiáng)弱與構(gòu)成金屬晶體原子的原子半徑、有效核電荷、外層電子組態(tài)等因素有關(guān)。117金屬晶體堆積方式A1型密堆積ABCABCA3型密堆積ABABA2型密堆積ABAB體心立方六方面心立方118金屬晶體單質(zhì)多數(shù)具有較高的熔點(diǎn)和較大的硬度，通常所說的耐高溫金屬就是指熔點(diǎn)高于鉻的熔點(diǎn)(1857℃)的金屬，集中在副族，其中熔點(diǎn)最高的是鎢(3410℃)和錸(3180℃)，它們用作測高溫的熱電偶材料。金屬材料重要的物理性質(zhì)與離子晶體、分子晶體和原子晶體相比，金屬晶體具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，尤其是第IB族的Cu，Ag，Au。金屬晶體還有良好的延展性等機(jī)械加工性能，有金屬光澤、對光不透明等特性。純金屬及其合金構(gòu)成的金屬材料是最重要的結(jié)構(gòu)材料之一。119FeS2Au1205．過渡型晶體例如，二碘化鎢(WI2)W+I2WI2250~650℃高溫氣相輸運(yùn)反響鍵級0.31216.混合鍵型晶體例如，層狀結(jié)構(gòu)的石墨、二硫化鉬、氮化硼等屬于混合鍵型晶體。六方型氮化硼〔熔點(diǎn)2983℃〕，又稱白色石墨，比石墨更能耐高溫，化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定，可用來制作熔化金屬用的容器、耐高溫實(shí)驗(yàn)儀器及耐高溫固體潤滑劑。122圖2-13石墨的層狀結(jié)構(gòu)氧原子硅原子SiO44–四面體圖2-14硅酸鹽結(jié)構(gòu)示意圖123礦物多是自然元素、氧化物或含氧酸鹽類物質(zhì)，其中硅酸鹽礦物占近半數(shù)。自然界已發(fā)現(xiàn)的礦物已超過3000種，然而具有寶石價(jià)值者尚不及10%，其中的珍貴寶石礦物種屬有：

鉆石(金剛石)、祖母綠(綠柱石)、紅寶石(剛玉)、藍(lán)寶石(剛玉)、貓眼(金綠寶石)、變石(翠綠寶石)和翡翠(硬玉)等。124祖母綠原石125祖母綠成品126Ruby2Ruby3Ruby5紅寶石原石127閃耀著六射星光的紅寶石“羅斯利夫斯”。重138.7克拉，斯里蘭卡產(chǎn)，世界著名寶石，現(xiàn)藏于美國華盛頓斯密森博物館。閃耀著六射星光的紅寶石“羅斯利夫斯”p.94Al2O3，硬度9，三方紅寶石p.94128所有具有寶石特性的非紅色剛玉都稱為藍(lán)寶石。由于鐵和鈦雜質(zhì)所造成顏色上的變化，展現(xiàn)多種色調(diào)，但最珍貴的是清澈的深藍(lán)色。有些寶石(稱為“顏色變化的藍(lán)寶石”)在人工和自然光中顯示出各種不同的藍(lán)色調(diào)。藍(lán)寶石—剛玉p.95Al2O3，硬度9，三方明亮式切磨129130chrm104chrm105貓眼石131031cymg102cymg103cymg110gemphotos2132在1991年拍賣會中以六萬五千美元成交。世界十大著名寶石之一金綠石貓眼133？變石、翡翠類134鳳尾石135這塊“白發(fā)”奇石高約20厘米，直徑約15厘米，呈乳白色，其狀宛如人的頭像。由頂端生出上千根石須，仿佛少女飄逸的長發(fā)。有人稱之為“白發(fā)魔女”。

更令人難以置信的是，這塊奇石的“頭發(fā)”是空心的，如果從“頭發(fā)”一端點(diǎn)火，另一端會冒出縷縷青煙。據(jù)收藏者田先生介紹，至今世界上僅發(fā)現(xiàn)兩塊毛發(fā)石。來源：《遼寧晚報(bào)》2002年6月18日本溪發(fā)現(xiàn)神奇“毛發(fā)石”

仿佛飄逸的長發(fā)136與晶體晶格結(jié)點(diǎn)上微粒長程有序排列不同，非晶體中單元粒子呈無序排列。非晶體的熔化，經(jīng)歷由固態(tài)逐漸變軟，最后變?yōu)榱鲃尤垠w的一個(gè)過程，所以無確定的熔點(diǎn)。在不同溫度區(qū)間，呈現(xiàn)出玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)等三種不同的物理狀態(tài)。二、非晶體非晶態(tài)——琥珀C10H16O，硬度2.5137非晶體材料的形成途徑(2)用液相或氣相沉積制備非晶體薄膜，其結(jié)構(gòu)與相應(yīng)液態(tài)結(jié)構(gòu)完全不同，可有多種非晶體結(jié)構(gòu)，不存在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度。它們在半導(dǎo)體材料中經(jīng)常用到。(1)從液相急劇冷卻獲得玻璃體材料，其結(jié)構(gòu)與相應(yīng)液態(tài)在轉(zhuǎn)變溫度時(shí)的結(jié)構(gòu)相同。通常有兩種：138目前廣泛應(yīng)用的非晶體固體有四類：玻璃非晶態(tài)高分子化合物非晶態(tài)薄膜非晶態(tài)合金(也稱金屬玻璃)139黏流態(tài)高彈態(tài)玻璃態(tài)1.非晶態(tài)高分子化合物形變溫度TgTf插短片：2，01玻璃態(tài)140視頻素材：2，01玻璃態(tài)隨著溫度的升高，高分子鏈節(jié)的振動幅度越來越大，使得高分子材料由玻璃態(tài)逐步轉(zhuǎn)變成高彈態(tài)直至黏流態(tài)，如果繼續(xù)升溫，那么高分子鏈斷裂成一系列碎片。141表2.6幾種高分子化合物的玻璃化溫度、黏流化溫度和分解溫度高分子化合物Tg／℃

Tf／℃Td／℃

聚苯乙烯80~100

有機(jī)玻璃57~68

聚氯乙烯75

聚乙烯醇85

聚丙烯腈＞100

尼龍–6648

天然橡膠－73

丁苯橡膠–63~–75

氯丁橡膠–40~–50

硅橡膠–109

低壓聚乙烯100–130

≥300

聚苯乙烯112~146

＞300

聚碳酸酯220~230

300~310

尼龍–66264

270

1422.非晶態(tài)薄膜目前使用的許多半導(dǎo)體器件中都有非晶態(tài)薄膜，最具代表性的是具有極高信息密度的光存貯盤，還有全息攝影、薄的柔性襯底生長的廉價(jià)光電池、激光書寫和復(fù)印機(jī)上的長壽命感光滾筒以及用于大屏幕顯示的電子電路等。它們使用的半導(dǎo)體物質(zhì)是Ge，Si，α—Si:H，GaAs等材料。143硒鼓+++++++++++++++––––––––––––––+++++–––––失透1443.非晶態(tài)合金metglass非晶態(tài)合金可以是二元、三元或多元合金，二元合金中參加適當(dāng)?shù)钠渌爻３Ｄ軌蛱岣吆辖鸬姆蔷Щ芰Α?0世紀(jì)60年代后由液態(tài)金屬快速凝固而成〔冷卻速率為103~105K/s〕。145例如：Pd82Si18形成臨界冷卻速率約為105K/s，參加Cu后Pd77Cu6Si17約在102K/s冷卻速率下就可以形成幾毫米粗的非晶絲。Pd40Cu30Ni10P20可以在0.1K/s的冷卻速率下形成厚度約為100mm的大體積非晶態(tài)合金。非晶態(tài)合金在力、電、磁等性能方面優(yōu)于同類晶態(tài)材料，具有高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高光潔度和抗腐蝕、抗輻射、抗沖擊等特點(diǎn)。原子半徑小的元素如Be，P，B，C及VI~VIII族過渡金屬元素等是大體積非晶態(tài)合金的重要組成局部。146單輥法雙輥法行星法《功能材料概論》p.63液體淬火法制備非晶態(tài)合金薄片熔料熔料熔料失透規(guī)模小，批量小1474.石英光導(dǎo)纖維石英光導(dǎo)纖維也是非晶體材料，具有優(yōu)良的導(dǎo)光性。光導(dǎo)纖維利用光脈沖傳輸信息，具有傳輸信號容量大、損耗小、中繼站少等優(yōu)點(diǎn)，是開展現(xiàn)代通信的關(guān)鍵性材料。光導(dǎo)纖維除以SiO2為主、添加少量GeO2等的石英氧化物光纖外，還有SiO2–CaO–Na2O，SiO2–B2O3–Na2O等氧化物光導(dǎo)纖維，以及ZrF4–LaF3–BaF4等氟化物光導(dǎo)纖維等。148天津電子材料研究所性能各異的光纖樣品149n2n1折射率分布包層纖芯CBA(a)(c)包層纖芯CBA(b)(a)n2n1折射率分布纖芯(高石英玻璃)包層(有損耗石英玻璃)A包層纖芯n2n1折射率分布光纖一次被覆層(變性硅)緩沖層(硅樹脂)二次被覆層(尼龍)光在光纖中傳輸?shù)母驹怼豆δ懿牧细耪摗穚.107150三、固體吸附劑固體外表層粒子受力不均勻，有剩余的吸引力，這使固體外表具有吸附能力。固體物質(zhì)顆粒越小，外表積越大，吸附能力也越大。在工業(yè)廢水、廢氣的處理中，常常利用固體外表的吸附性能，選用吸附能力很強(qiáng)的固體吸附劑來吸附污染物。例如，鋼鐵放在大氣中，其外表就會吸附一層H2O和CO2等分子。151活性炭有很多的微孔和巨大的比外表積。比外表積有500～1500m2/g，具有很強(qiáng)的物理吸附能力。活性炭在活化過程中，能在外表非結(jié)晶局部形成一些含氧官能團(tuán)，如羧基(－COOH)、羥基(－OH)、羰基(－CO－)。這些基團(tuán)使它具有化學(xué)吸附的能力和良好的催化活性，能加速外表的一些化學(xué)反響，有效地吸附并除去廢水、廢氣中的有害物質(zhì)?；钚蕴炕钚蕴坷w維是近年開展起來的新型固體吸附劑，比活性炭有更大的比外表積，常做成毛氈形，可操作性更好，它在工業(yè)溶劑回收、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生等方面應(yīng)用效果很好。152煤質(zhì)顆?；钚蕴肯盗挟a(chǎn)品153分子篩是指人工合成的沸石型不溶性硅鋁酸鹽，因能篩選大小不同的分子而得名。其組成通式可表示為Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O，M通常是指Na+，K+，Ca2+等；分子篩的骨架一般由SiO4和A1O4四面體結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成，再以不同方式連接成立體的網(wǎng)狀骨架。圖2-16分子篩〔A型〕結(jié)構(gòu)分子篩154分子篩產(chǎn)品4A分子篩是一種堿金屬硅鋁酸鹽，能吸附臨界直徑不大于4?的分子。它可吸附H2O，NH3，H2S，SO2，CO2，C2H5OH，C2H6，C2H4，C3H6等。廣泛應(yīng)用于氣體、液體的枯燥，也可用于某些氣體或液體的精制或提純，如氬氣的制取。應(yīng)用領(lǐng)域：石油化工、藥品包裝、電子工業(yè)家用冷凍系統(tǒng)涂料及塑料系統(tǒng)。例如：4A分子篩淄博迅達(dá)化工155固體吸附的環(huán)境意義含養(yǎng)有機(jī)質(zhì)和電解質(zhì)使皮膚粗糙、龜裂、頭發(fā)打結(jié)等調(diào)節(jié)空氣濕度影響水質(zhì)156人類在一系列社會活動中產(chǎn)生了不再具有原使用價(jià)值而被丟棄的固態(tài)物質(zhì)稱為固體廢棄物。四、固體廢棄物全世界每年產(chǎn)生的廢棄物超過100億噸。工業(yè)廢棄材料，城鎮(zhèn)渣土，礦山殘?jiān)?，生活垃圾和生物質(zhì)〔Biomass〕等。它包括157固體廢棄物假設(shè)處理不當(dāng)，危害極大。它占用大面積土地；重金屬滲入土壤被植物吸收，再通過食物鏈富集進(jìn)入人體內(nèi)引起中毒；有機(jī)固體廢棄物腐爛滋生病菌，成為疾病感染源。固體廢棄物的危害158廣東省潮陽市的貴嶼鎮(zhèn)（中國網(wǎng)）堆積如山的電子垃圾（2001年12月)用王水浸泡過的線路版159對廢舊金屬材料、玻璃、紙張、橡膠、塑料等可以回收利用，成為二次資源。對于量大、面廣的生活垃圾和生物質(zhì)，有的采用衛(wèi)生填埋處理，大局部可通過化學(xué)或生物技術(shù)處理，使其轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)。比方，隔絕氧氣加熱分解生物質(zhì)制成液體燃料，代替局部石油產(chǎn)品；利用酶技術(shù)轉(zhuǎn)化為乙醇，成為清潔燃料；通過厭氧細(xì)菌進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生CO和CH4等氣體；通過好氧細(xì)菌進(jìn)行氧化、分解，變成腐殖質(zhì)、CO2和水。CH4等氣體可用作能源，腐殖質(zhì)是改善土質(zhì)的必需物質(zhì)。因此，對固體廢棄物的再生化、資源化或高附加值化等合理處置和綜合利用是改善人類生存環(huán)境的重要內(nèi)容之一。固體廢棄物的再生化、資源化160投料焚燒鍋爐燃燒垃圾發(fā)電161近年來，對難降解的塑料等合成高分子固體廢棄物〔如廢舊輪胎〕進(jìn)行熱分解的研究進(jìn)展很快。在無氧或低氧條件下高溫加熱，使高分子裂解，產(chǎn)生氣體、油狀液體和焦等，其組成隨原料類型及熱裂解溫度、加熱時(shí)間的不同而有區(qū)別。產(chǎn)物可以制成液體燃料、活性炭等而被利用，到達(dá)變廢為寶的目的。高分子裂解162聚合物熱分解和燃燒的主要生成物聚合物名稱熱分解生成物燃燒生成物聚烯烴烯烴、石蠟、環(huán)狀烴CO，CO2聚氯乙烯HCl，芳香族化合物、環(huán)狀烴、甲烷HCl，CO，CO2聚丙烯腈丙烯腈單體、HCNCO，CO2，NO2，尼龍-66胺，CO、CO2胺，CO，CO2，NH3酚醛樹脂苯酚、甲醛CO，CO2，甲酸氯化橡膠HCl、二聚戊烯HCl，CO，CO2聚氨酯HCN、醚、酯NO，NO21632.3液體和液晶1.掌握水的重要物理性質(zhì)，氫鍵的產(chǎn)生及對水性質(zhì)的影響，水的電導(dǎo)率和pH及其應(yīng)用，理解熔化熱、氣化熱、摩爾熱容、質(zhì)量摩爾濃度等概念。2.理解溶液的蒸氣壓降低、凝固點(diǎn)下降、沸點(diǎn)上升和產(chǎn)生滲透壓的原因，了解稀溶液依數(shù)性定量計(jì)算公式的適用條件和應(yīng)用實(shí)例。3.了解液體燃料的來源、開發(fā)、規(guī)格和應(yīng)用。4.能聯(lián)系實(shí)例指出外表活性物質(zhì)的類型及親水基團(tuán)、憎水基團(tuán)的組成，掌握十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸鈉、平平加型和OP型等外表活性物質(zhì)的化學(xué)式，理解潤濕、滲透、增溶、膠束、發(fā)泡、消泡等概念，了解W／O，O／W表示的意義，了解HLB值的概念及應(yīng)用。5.理解液晶的分子排列特征及其性質(zhì)。了解液晶材料的應(yīng)用。學(xué)習(xí)要求164

液體遠(yuǎn)程無序，近程有序。液體沒有固定的形狀，具有流動性。介于晶體與液體之間的一種介晶狀態(tài)，稱為液晶態(tài)，液晶不同于一般的固體和液體。165一、水的性質(zhì)和應(yīng)用水分子中，氫、氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，O–H鍵長為0.09572nm，∠HOH為104.52°。氣相水的結(jié)構(gòu)四面體形

電荷分布體系δ-δ-δ+δ+水的氣態(tài)二聚體166水分子的結(jié)構(gòu)和水分子間的氫鍵作用決定了水具有許多特殊性質(zhì)。雪花據(jù)有關(guān)研究，每1億片雪花中，很難找到兩片外形相同的雪花167圖2-17水團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)水分子間存在氫鍵而發(fā)生締合，形成水的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)(H2O)n。水的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)氫鍵168水在4℃時(shí)密度最大。冰具有穩(wěn)定六方晶型結(jié)構(gòu)，氧原子相距0.276nm，中心的水分子以氫鍵和其4個(gè)相鄰水分子相聯(lián)構(gòu)成四面體，三維伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隨著溫度升高，冰熔化，這種“冰山”結(jié)構(gòu)塌陷，水分子排列變得更緊密，在4℃時(shí)到達(dá)極值，此時(shí)密度最大，出現(xiàn)所謂的“冷脹熱縮”現(xiàn)象。圖2-18冰的結(jié)構(gòu)水的密度169可燃冰，水合物結(jié)構(gòu)8CH4·46H2O的結(jié)構(gòu)氣體水合物結(jié)構(gòu)1m3甲烷水合物晶體中含CH4質(zhì)量：它相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下182m3

的天然氣170冰的各種晶型晶型晶系氫原子分布密度g·cm–3<3?的配位數(shù)氫鍵長度pmIh六方無序0.934274Ic立方無序0.934274Ⅰ正交有序0.934275Ⅱ三方無序1.184275~284Ⅲ四方無序1.164276~280Ⅳ三方無序1.274279~292Ⅴ單斜無序1.234276~287Ⅵ四方無序1.314280~282Ⅶ立方無序1.498295Ⅷ四方有序1.496280~296Ⅸ四方有序1.164276~280171長期靜止的水締合程度大，活性喪失嚴(yán)重，因而變成了“死水”。但水分子間的氫鍵在加熱、磁場等條件下將被破壞，從而降低了締合度。水是最常見的液體和工程上應(yīng)用最多的溶劑。物質(zhì)一般在熱水中的溶解度大，熱水洗滌效果好；熱茶較冷水解渴等都與水的締合度降低或被解除有關(guān)。用磁化水做溶劑，可增大礦物質(zhì)的溶解度，因此常飲磁化水能降低人體“結(jié)石病”。磁化水高溫水172表2.7不同水樣的電導(dǎo)率水樣電導(dǎo)率／S·m–1

自來水5.0×10–1~5.3×10–2

一般實(shí)驗(yàn)室用水5.0×10–3~1.0×10–4

去離子水4.0×10–4~8.0×10–5

蒸餾水2.8×10–4~6.0×10–6

超純水~5.5×10–6

純水幾乎是不導(dǎo)電的。實(shí)際應(yīng)用的水中常含有可溶性電解質(zhì)使其導(dǎo)電能力增大?？捎秒妼?dǎo)率儀測定水樣的電導(dǎo)率，可從電導(dǎo)率數(shù)值確定水的純度。水的導(dǎo)電性173升華熱51kJ·mol–1mp，0℃bp，100℃熔化熱小6

kJ·mol–1比熱大76

J·mol–1·K–1蒸發(fā)熱大40.6

kJ·mol–1熱學(xué)性質(zhì)冰水汽174視頻素材：2，02結(jié)冰水快速冷卻結(jié)成冰，造成體積膨脹，玻璃杯被脹破〔或稱“物理爆炸”〕。175地表水汽化，帶去大量汽化熱；水〔Mr=18〕比空氣〔Mr=28〕輕，易升至高空；在高空，水汽凝結(jié)成云、霧、雨、雪放出凝結(jié)熱。冰比水輕，浮在外表：易熔、參加循環(huán)；保護(hù)物種。水的生態(tài)價(jià)值176純水中的H+濃度很小，在10–7mol·dm–3左右。當(dāng)水溶液中c(H+)<1.0mol·dm–3時(shí)，水會發(fā)生解離：其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)〔俗稱離子積〕式中cθ為標(biāo)準(zhǔn)濃度cθ=1.00mol·dm–3。25℃時(shí)水的Kwθ=1.00×10–14Kwθ值隨溫度的升高而增大，在0℃，35℃，50℃時(shí)，分別為1.14×10–15，2.06×10–14和5.35×10–14。通常用H+濃度的負(fù)對數(shù)來表示，稱為pH水的解離177例2.1

求純水在50℃時(shí)的pH。50℃時(shí)，水的Kwθ=5.35×10–14，由于c(H+)=c(OH–)所以c(H+)=(5.35×10–14)1/2·cθmol·dm–3

=2.31×10–7mol·dm–3=–1g[2.31×10–7mol·dm–3／1.00mol·dm–3]=6.64解：178二、溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓一定溫度下，液相〔固相〕與其氣相到達(dá)平衡時(shí)的壓力稱為液體〔固體〕在該溫度的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。1.溶液的蒸氣壓降低179表2.8不同溫度時(shí)水和冰的飽和蒸氣壓水冰溫度／℃飽和蒸氣壓／kPa溫度／℃

飽和蒸氣壓／kPa溫度／℃

飽和蒸氣壓／kPa–15

0.191202.339–300.038–100.286253.167–250.064–50.421304.242–200.1040.010.611355.624–150.16650.872100101.325–100.260101.22837422040–50.402151.7050.010.611180當(dāng)一種難揮發(fā)的溶質(zhì)溶解于溶劑后，溶液外表的溶劑分子數(shù)目由于溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的存在而減少，使相同溫度下溶液蒸發(fā)出的溶劑分子數(shù)目比純?nèi)軇┮?，即溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑恼魵鈮旱汀?.溶液的蒸氣壓降低181圖2-19水、冰和水溶液的蒸氣壓隨溫度的變化液固氣溶液ΔT

fpΔT

bp101.325t

/℃

t沸100p(H2O)/kPa0.6110.01ab’a’cbt凝182氯化鈣(CaCl2)、五氧化二磷(P2O5)等，常被用作枯燥劑。這是由于它們的強(qiáng)吸水性使其在空氣中易潮解成飽和水溶液，因其蒸氣壓比空氣中水蒸氣的壓力低，從而使空氣中的水蒸氣不斷凝結(jié)進(jìn)入溶液。P2O5>KOH>濃H2SO4>NaOH>CaCl2

常見枯燥劑的枯燥能力183上式也稱拉烏爾定律(法國物理學(xué)家)(2.3)實(shí)驗(yàn)證明，在一定溫度下，稀溶液的蒸氣壓降低值等于該稀溶液中難揮發(fā)溶質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(摩爾分?jǐn)?shù))與純?nèi)軇┱魵鈮旱某朔e，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)：蒸氣壓下降的定量關(guān)系184實(shí)驗(yàn)證明：在稀溶液中，凝固點(diǎn)下降(ΔTf)為式中ΔTf表示溶液的凝固點(diǎn)下降，Tf*、Tf分別表示純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c(diǎn)，bB是質(zhì)量摩爾濃度，單位為mol·kg–1。例如lkg水中溶解了62g乙二醇[C2H4(OH)2]，其質(zhì)量摩爾濃度是1mol·kg–1；Kf

為凝固點(diǎn)下降常數(shù)，它取決于純?nèi)軇┑奶匦远c溶質(zhì)特性無關(guān)。凝固點(diǎn)下降的定量關(guān)系2.溶液的凝固點(diǎn)下降185表2.9一些溶劑的凝固點(diǎn)下降常數(shù)和沸點(diǎn)升高常數(shù)溶劑凝固點(diǎn)/℃Kf

/K·kg·mol–1沸點(diǎn)/℃Kb

/K·kg·mol–1醋酸173.9118.12.93苯5.45.1280.22.53氯仿–63.54.6861.23.63萘80.06.8//水0.011.86100.00.51186實(shí)驗(yàn)證明：在稀溶液中，沸點(diǎn)升高(ΔTb)為式中ΔTb表示溶液的沸點(diǎn)升高，