物质的化学组成和聚集状态

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1、罗立新武汉大学化学与分子科学学院06九月2021第二章物质的化学组成和聚集状态第二章物质的化学组成和聚集状态2(1)物质的化学组成(2)固体(3)液体和液晶(4)气体和等离子体武汉大学土木工程化学20122.1物质的化学组成2.1.1配位化合物2.1.2团簇2.1.3非整比化学物2.1.4金属有机化合物2.1.5高分子化学物2.1.6自由基和生物大分子武汉大学土木工程化学20122.1.2配位化合物配合物内层中心离子（阳离子）配体（中性分子或阴离子）外层配离子[Cu(NH3)4]2+SO42-中心原子配位原子配体配位数内层外层武汉大学土木工程化学2012K3

2、[Fe(CN)6]中心原子配位原子配体配位数外层内层中心原子是具有空轨道的离子或原子配体可以是阴离子或中性分子，也可由多种配体组成配位原子是具有孤电子对的元素武汉大学土木工程化学2012.[Cu(NH2CH2CH2NH2)2]SO4鳌合物配一个体中有多个配位元素武汉大学土木工程化学2012配合物的命名a．内层和外层的命名顺序常按电性编排，负离子在前，正离子在后。b．对于内界则有下列规定：1）在配位体与中心离子的名称之间加一“合”字：某（指配位体）合某（指中心离子）。武汉大学土木工程化学2012（2）在配位体名称前用汉字一、二、三……标明其数目，在中心离子的名

3、称后用罗马数字（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）……标明其化合价或氧化数，若中心离子只有一种化合价也可不标明。（3）若内界有多种配位体，其命名顺序是：由简单到复杂，先离子后分子，（化学式的书写顺序与此相反）。武汉大学土木工程化学2012[Fe(CN)6]4-六氰合铁（Ⅱ）酸根离子K3[Fe(CN)6]六氰合铁（Ⅲ）酸钾[Pt(NH3)4(NO2)Cl]Cl2二氯化一氯一硝基四氨合铂（Ⅳ）[Co(NH3)3]Cl3三氯三氨合钴（Ⅲ）武汉大学土木工程化学20122.1.2团簇团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，其物理

4、和化学性质随所含的原子数目而变化。团簇的空间尺度是几埃至几百埃的范围，用无机分子来描述显得太大，用小块固体描述又显得太小，许多性质既不同于单个原子分子，又不同于固体和液体，也不能用两者性质的简单线性外延或内插得到。因此，人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体物质之间的物质结构的新层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态，或者说，代表了凝聚态物质的初始状态。武汉大学土木工程化学2012团簇广泛存在于自然界和人类实践活动中，涉及到许多许多物质运动过程和现象，如催化、燃烧、晶体生长、成核和凝固、相变、溶胶、薄膜形成和溅射等，构成物理学和化学两大学科的一

5、个交叉点，成为材料科学新的生长点。全同纳米团簇周期点阵团簇物理武汉大学土木工程化学2012目前团簇科学研究的几个主要方向是：（1）研究团簇的组成及电子构型的规律、幻数和几何结构、稳定性的规律；（2）研究团簇的成核和形成过程及机制，研究团簇的制备方法、尤其是获取尺寸均一与可控的团簇束流；（3）研究金属、半导体及非金属和各种化合物团簇的光、电、磁、力学、化学等性质，它们与结构和尺寸的关系，及向大块物质转变的关节点；（4）研究团簇材料的合成和性质；（5）探索新的理论，不仅能解释现有团簇的效应和现象，而且能解释和预知团簇的结构，模拟团簇动力学性质，指导实验；（6）发

6、展新的方法对团簇表面进行修饰和控制.武汉大学土木工程化学20122.1.3非整比化学物nonstoichiometriccompounds各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物。非整比化合物有两种类型：①化合物中某一种原子短缺（如WO3-δ，UH3-δ），或过多（如Zn1+δ，UO2+δ）；②在层状结构的夹层之间嵌入某些中性分子或金属原子（如LiδTiS2）。非整比化合物与其母体化合物的不同之处在于：它们的组成可以改变，呈现深的颜色，具有金属性或半导体性和不同的化学反应活性，还有特殊的光学和磁学性质。非整比化合物常见于过渡元素的二元化合物，如氢化

7、物、氧化物、硼化物、碳化物、氮族化物、硫族化物等。武汉大学土木工程化学2012在600～1200℃将氧化锌ZnO晶体放在锌蒸气中加热，晶体变为红色氧化锌Zn1+δO，是N型半导体。由于过量锌原子进入晶体的间隙位置，导电性增加。嵌入型非整比化合物包括：①笼形化合物。外来的分子进入基质化合物的空巢中，例如氙的水合物Xe·xH2O晶体中，氙原子位于由20个水分子组成的五元十二面体的笼形结构的中心。②夹层化合物。如碱金属原子进入过渡金属元素硫化物的夹层之间。③分子筛化合物。外来分子嵌入基质的三维结构通道之中。已知的嵌入型化合物基质有百种以上，每一种都可以容纳许多种外

8、来分子，例如，仅石墨就可以容纳1.2万种外来分子和原