工程化学基础》第2章1

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1、第二章物质的化学组成和聚集状态《工程化学基础》1本章内容提要物质是由原子、离子、分子等原子的结合态组成的，根据组成物质的元素的种类的不同，可以将物质分为无机物和有机物两大类。原子、分子及其结合态因其所处条件不同，他们又可分成单质、简单化合物、配合物、高分子化合物、金属有机化合物等。在一定条件下，他们可以聚集成固体、液体和气体等宏观状态，表现出不同的性质、功能和用途。2目录2.1物质的化学组成2.2固体2.3液体和液晶2.4气体和等离子体32.1物质的化学组成学习要求1．联系实例，理解配位化合物、高分子化合物组成中的基本概念和命名原则，能写出一些常见配合物和高分子的化学式。

2、2．认识物质化学组成的复杂性，了解C60等团簇和α—Si：H，Fe3C等非整比化合物、不符合正常化合价规则的物质的存在及其工程应用。3．认识金属有机化合物，比较M—C—C键和M—O—C键键能大小，了解其工程应用。4．了解蛋白质、核酸等生物大分子的化学组成，能分别写出2~3种碱基、氨基酸的化学式，理解DNA、RNA、蛋白质在遗传信息传递过程中的作用，了解生物大分子的应用和开发前景。5．联系实例，理解物质的化学组成和结构是决定其性能和应用的基础。4物质实物场无机物有机物单质及简单化合物(氧化物、酸、碱、盐)复杂化合物(配合物、团簇、超分子)无机高分子(无机固体材料等)简单化合

3、物(烃及其衍生物、醇、醛、羧酸、酯等)有机高分子天然高分子(糖类、DNA、蛋白质等)合成高分子(合成塑料、橡胶、纤维)复杂化合物(超分子)金属有机物质的分类5配合物是以金属正离子(或中性原子)作为中心，有若干个负离子或中性分子按一定的空间位置排列在其周围形成的复杂化合物。处于配合物中心位置的正离子或中性原子称为配位中心(中心体或形成体)，也称中心离子或中心原子。按一定空间位置排列在配位中心周围的负离子或中性分子称为配位体，简称配体。中心离子和配位体之间靠配位键结合。英语中称做：CoordinationCompound，意为“协同化合物”或ComplexCompound，意

4、为“复杂化合物”。译成“配合物”或“络合物”定义一、配位化合物6[Pt(NH3)4(NO2)Cl]CO3中心离子内界(配离子)外界K4[PtCl6]外界内界(配离子)配位体中心离子配位原子配位体概念说明7配位化合物的命名H2[Zn(OH)2C12]二氯二羟合锌(Ⅱ)酸Na2[MgY]乙二胺四乙酸合镁(Ⅱ)酸钠K4[PtCl6]六氯合铂(Ⅱ)酸钾K2[HgI4]四碘合汞(Ⅱ)酸钾[Co(NH3)3(H2O)C12]Cl氯化二氯·一水·三氨合钴(Ⅲ)[Cu(NH3)2(CH3COO)]Cl氯化乙酸根·二氨合铜(Ⅱ)[Cu(en)2]SO4硫酸二乙二胺合铜(Ⅱ)Co2(CO)8

5、八羰合二钴(0)Cr(C6H6)2二苯合铬(0)8[CaY]2–配离子多齿配体与螯合物复杂多元有机酸根、多元胺等常常含有两个或两个以上的配位原子，它们作为配位体时称为多齿配体。多齿配体与中心离子形成具有环状结构的配合物又称螯合物，螯合物的稳定性很强。9反式-二氯·二氨合铂(Ⅱ)顺式-二氯·二氨合铂(Ⅱ)例如具有抗癌活性无活性。配合物的结构与性能螯合物的稳定性很强是因为螯合效应的结果。即多齿配体与中心离子形成了环状结构。结构对配合物的性质有很大影响。具有相同化学组成的配合物往往有不同的空间结构，并表现出不同的性能。10团簇是指由几个至上千个原子、分子或其结合态粒子聚集而形成

6、的相对稳定的介观聚集体。它的研究在20世纪80年代后迅速发展。团簇的空间尺度在纳米(10–9m)量级左右。有金属簇，如Lin，Cun，Hgn；非金属簇，如Cn，Nn，Arn；分子簇，如(H2O)n，(NaCl)n等。团簇的结构、性能与所含原子、分子或其结合态粒子数密切相关，它的物理和化学性质不同于单个原子或分子，也不同于常规的固体和液体。例如，常规Fe、Co、Ni等是铁磁性的，但它们的团簇可以是超顺磁性的；常规顺磁性的Na、K等的团簇却是铁磁性的。团簇是许多纳米材料的基础。二、团簇11图2-2金刚石、石墨、C60的结构示意图(c)C60黄色为双键红色为单键在大量的团簇中，

7、研究最多的是碳团簇，原子数为20，24，28，32，36，50，60，70，84，120…的稳定性较高，其中C60的丰度最高，C70次之。C60是1985年发现的。以C60作为结构基元而形成的C60固体是除石墨、金刚石外，碳的又一种同素异形体。(a)金刚石(b)石墨碳团簇12球碳团簇及其衍生物在超导电性、半导体、非线性光学等方面具有奇异性能，K3C60、Rb3C60、Rb2CsC60、Rb2.7Tl2.2C60和RbTl2C60的超导转变温度分别为18K、30K、31.3K、45K和48K。球碳团簇在高新技术领域具有广阔的应用