无机化合物参考模板范本.ppt

1、首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页1无机化合物无机化合物第6章首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页2v 联系周期系和物质结构，了解化合物的熔点、沸点等物理性质的一般规律。本章学习要求本章学习要求v 联系周期系和电极电势，了解某些化合物的氧化还原性和酸碱性等化学性质的一般规律和典型实例。v 了解配合物的组成，命名和某些特殊配合物的概念。v 了解重要金属合金材料和无机非金属材料的特性及应用。v 了解配合物价键理论的基本要点以及配合物的某些应用。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页3目录目录6.1 氧化物和卤化物的性质氧化物和卤化物的性质6.2 配位化合物配位化合物

2、6.3 无机材料基础无机材料基础首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页46.1.16.1.1 氧化物和卤化物物理性质氧化物和卤化物物理性质 无机氧化物和卤化物的性质涉及范围很广，现联系周期系和化学热力学，选择一些典型的化合物，着重讨论它们的熔点、沸点等物理性质。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页51.氯化物的熔点和沸点氯化物的熔点和沸点大致分为三种情况：活泼金属的氯化物，如NaCl、KCl、BaCl2等，熔点、沸点较高。非金属的氯化物，如PCl3、CCl4、SiCl4等，熔点、沸点都很低。位于周期表中部的金属元素的氯化物，如AlCl3、FeCl3、CrCl3、ZnCl2等，

3、熔点、沸点介于两者之间。氯化物氯化物是指氯与电负性比氯小的元素所组成的二元化合物。是指氯与电负性比氯小的元素所组成的二元化合物。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页6表6.1 氯化物的熔点(单位为)注1：IBVB，IAIVA族价态与族数相同；VIA族为四氯化物，VIB、VA族为三氯化物。VIIB和VIII族为二氯化物。注2：Tl、Pb、Bi分别为+1、+2、+3价。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页7IAHCl-84.9IIAIIIAIVAVAVIALiCl1342BeCl2520BCl312.5CCl476.8NCl31600ScCl3825sTiCl4136.4VCl

4、4148.5CrCl31300sMnCl21190FeCl3315dCoCl21049NiCl2973sCuCl2933dCuCl1490ZnCl2732GaCl3201.3GeCl484AsCl3130.2SeCl4288dRbCl1390SrCl21250YCl31507ZrCl4331sNbCl5254MoCl5268RhCl2800sAgCl1550CdCl2960InCl3600SnCl4114.1SbCl3283TeCl4380CsCl1290BaCl21560LaCl31000HfCl4319sTaCl5242WCl6346.7WCl5275.6ReCl4500AuCl3265s

5、AuCl289.5dHgCl2302TlCl720PbCl4105dPbCl2950BiCl3447表6.2 氯化物的沸点(单位为)s表示升华;d表示分解；LiCl，ScCl3的数据有一个温度范围，本表取平均值。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页82.离子极化理论离子化合物是由正负离子组成的，正负离子如果是球形的，则正负电荷的中心分别处于各自的球心。但是，在外电场的作用下，离子中的原子核和电子会发生相对位移，离子就会变形，产生诱导偶极，这种过程叫做离子极化离子极化。离子本身产生的电场，可使带异号电荷的相邻离子发生极化。图6.1 离子极化作用示意图1 1）离子极化）离子极化首页首页

6、上一页上一页 下一页下一页 末页末页9离子极化的结果，使正、负离子之间发生了额外的吸引力，甚至有可能使两个离子的电子云产生变形，轨道相互重叠生成极性较小的键（如下图），即离子键向共价键转变。因而，极性键可以看成是离子键向共价键过渡的一种形式。图6.2 离子键向共价键转变的示意图2 2）离子极化与键的极性）离子极化与键的极性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页103 3）影响离子极化的因素）影响离子极化的因素 离子离子极化力极化力（使其他离子极化而发生变形的能力）离子的极化力决定于它的电场强度，主要取决于：离子的电荷离子的电荷 电荷数越多，极化力越强。离子的半径离子的半径 半径越小，极

7、化力越强。如 Mg2+Ba2+离子的外层电子构型离子的外层电子构型 8电子构型的离子(如Na+、Mg2+)极化力弱，917电子 构型的离子(如Cr3、Mn2、Fe2、Fe3+)及18电子构 型的离子(如Ag、Zn2+等)极化力较强，如 Ag Na+首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页11 离子变形性离子变形性 (离子可以被极化的程度)离子变形性大小与离子的结构有关，主要取决于：离子的电荷离子的电荷:随正电荷减少或负电荷增加，变形性增大。Si4+Al3+Mg2+Na+F-O2-离子的半径离子的半径:随半径的增大，变形性增大。F-Cl-Br-I-；O2-S2-离子的外层电子构型离子的外层

8、电子构型:18、917等电子构型的离子变形性较大，具有稀有气体外层电子构型的离子变形性小。K+Ag+；Ca2+Hg2+首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页123.卤化物的应用离子型卤化物中 NaCl、KCl、BaCl2熔点、沸点较高，稳定性好，受热不易分解，这类氯化物的熔融态可用做高温时的加热介质，叫做盐浴剂。CaF2、NaCl、KBr晶体可用做红外光谱仪的棱镜(红外透光材料)。过渡型的A1C13，CrC12及分子型的 SiC14易挥发，通常稳定性较好，可用于渗铝、渗铬、渗硅工艺中。易气化的SiC4、SiHCl3(三氯硅甲烧)可被还原为硅而用于半导体硅的制取。共价型 WI2(二碘化钨

9、)易挥发且稳定性差、高温能分解为单质的性质，可在灯管中加入少量碘制得碘钨灯。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页134.氧化物的熔点、沸点 金属性强的元素的氧化物是离子型化合物，如Na2O、MgO，熔点、沸点大都较高。大多数非金属氧化物是共价化合物，如CO2、N2O5，固态时是分子晶体，熔点、沸点低。SiO2是原子晶体，熔、沸点高。金属性弱的元素的氧化物属过渡型晶体：其中 低价偏向离子晶体或原子晶体，熔点、沸点较高，如Cr2O3、Fe2O3、Al2O3 高价偏向共价型分子晶体，熔点、沸点较低，如V2O5、CrO3、MoO3氧化物氧化物是指氧与电负性比氧小的元素所组成的二元化合物。是指

10、氧与电负性比氧小的元素所组成的二元化合物。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页14表6.4 氧化物的熔点(单位为)除标有*、*和VIII族的元素外，所有元素氧化物的价态与族数一致。*：Rh2O3；*：Au2O3;VIII族：+2价。VA族有下划线的为+3价。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页155.铁的氧化物铁有多种不同价态的氧化物：氧化亚铁FeO，三氧化二铁Fe2O3，四氧化三铁Fe3O4。FeO为黑色粉末，熔点为13691。溶于酸，不溶于水和碱溶液。极不稳定，易被氧化。主要用来制造玻璃色料。Fe2O3是棕红色或黑色粉末，熔点为1565。具有两性能与酸碱反应，不溶于水，

11、也不与水起作用。常用做颜料、抛光剂、催化剂和红粉等。Fe3O4为黑色晶体，加热至熔点(15945)同时分解。不溶于水，溶于酸。具有很好的磁性和优良的导电性，能用于制造录音录相磁带和电讯器材等，还可用来做颜料和抛光剂等。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页166.1.2 氧化物和卤化物的化学性质氧化物和卤化物的化学性质 本节选择科学研究和实际工程中应用较多的高锰酸钾KMn04、重铬酸钾K2Cr2O7、亚硝酸盐NaN02、过氧化氢H202为代表，联系电极电势介绍氧化还原性、介质的影响及产物的一般规律。现联系周期系和化学热力学，着重讨论氧化还原性和酸碱性等。1.氧化还原性氧化还原性首页首页

12、 上一页上一页 下一页下一页 末页末页171 1）高锰酸钾）高锰酸钾 暗紫色晶体,常用强氧化剂。氧化能力随介质的酸度的减弱而减弱，还原产物也不同。酸性介质中是很强的氧化剂。还原产物为Mn2+MnO48H+5eMn2+4H2O(MnO4/Mn2+)1.506V 在中性或弱碱性的溶液中，还原为MnO2(棕褐色沉淀).在强碱性溶液中，被还原为MnO42-（绿色）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页182 2）重铬酸钾）重铬酸钾 橙色晶体,常用氧化剂。重铬酸钾的氧化性示例：Cr2O72+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O+6价的铬可以铬酸钾的形式存在，也可以重铬酸钾的形式存在：2

13、CrO42(aq)+2H+(aq)=Cr2O72(aq)+H2O (黄色)(橙色)酸性介质中以Cr2O72-形式存在,重铬酸钾具有较强的氧化性。(Cr2O72-/Cr3+)1.232V首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页193 3）亚硝酸钠）亚硝酸钠 无色透明晶体,一般用作氧化剂，有弱毒性、致癌。作为氧化剂：2NO2+2I+4H+=2NO(g)+I2+2H2O作为还原剂Cr2O72+3NO2+8H+=2Cr3+3NO3+4H2O 亚硝酸盐中氮的氧化值为+3，处于中间价态，既有氧化性又有还原性。在酸性介质中的电极电势:(HNO2/NO)0.983V(NO3/HNO2)0.934V首页首

14、页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页204 4）过氧化氢）过氧化氢过氧化氢中氧的氧化值为过氧化氢中氧的氧化值为-1，既有氧化性又有还原性。，既有氧化性又有还原性。H2O2+2I+2H+=I2+2H2O 2MnO4+5H2O2+6H+=2Mn2+5O2+8H2O过氧化氢的应用过氧化氢的应用 漂白剂漂白剂：漂白象牙、丝、羽毛等；消毒剂消毒剂：3%的H2O2做外科消毒剂；氧化剂氧化剂：90%的H2O2做火箭燃料的氧化剂首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页212 氧化物及其水合物的酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性强弱的一般规律：氧化物及其水合物的酸碱性强弱的一般规律

15、：根据氧化物对酸、碱的反应不同可将氧化物分成酸根据氧化物对酸、碱的反应不同可将氧化物分成酸性、碱性、两性和不成盐四类，氧化物的水合物可用一性、碱性、两性和不成盐四类，氧化物的水合物可用一个简化通式个简化通式R(OH)x来表示。来表示。周期系各族元素最高价态的氧化物及其水合物周期系各族元素最高价态的氧化物及其水合物从左到右(同周期)：酸性增强，碱性减弱 自上而下(同族)：酸性减弱，碱性增强 同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物高价态的酸性比低价的态强；低价态的碱性比高价的态强。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页22碱碱性性增增强强IAIIAII

16、IAIVAVAVIAVIIA酸酸性性增增强强酸性增强酸性增强LiOH(中强碱)NaOH(强碱)KOH(强碱)RbOH(强碱)CsOH(强碱)Be(OH)2(两性)Mg(OH)2(中强碱)Ca(OH)2(中强碱)Sr(OH)2(中强碱)Ba(OH)2(强碱)H3BO3(弱酸)Al(OH)3(两性)Ga(OH)3(两性)In(OH)3(两性)Tl(OH)3(弱碱)H2CO3(弱酸)H2SiO3(弱酸)Ge(OH)4(两性)Sn(OH)4(两性)Pb(OH)4(两性)HNO3(强酸)H3PO4(中强酸)H3AsO4 (弱性)HSb(OH)4(弱性)H2SO4(强酸)H2SeO4 (强性)H2TeO4

17、 (弱性)HClO4(超强酸)HBrO4 (强性)H5IO6 (强性)碱性增强碱性增强表6.5 氧化物及水合物的酸碱性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页23HClOHClO2HClO3HClO4弱酸中强酸强酸极强酸酸性增强Mn(OH)2 Mn(OH)3 Mn(OH)4 H2MnO4 HMnO4碱弱碱两性弱酸强酸酸性增强CrOCr2O3CrO3碱性两性酸性酸性增强相同元素不同价态的氧化物及其水合物的酸碱性相同元素不同价态的氧化物及其水合物的酸碱性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页24R(OH)x离子键理论*R(OH)X型化合物可以按两种方式解离：I RO键断裂 碱式解离

18、II OH键断裂 酸式解离若简单地把R、O、H都看成离子，考虑正离子Rx+和H+分别与O2-之间的作用力。如果Rx+离子的电荷数越多，半径越小，则Rx+的吸O2-斥H+能力越大，越易发生酸式解离，酸性越强，碱性越弱。可解释上述两条规律。当R为低价态(+3)金属元素(如s区和d区低价态离子)时，其氢氧化物多呈碱性；当R为中间价态(+2+4)时，其氢氧化物常显两性，例如Zn2+、Al3+等的氢氧化物。R O HIII酸式碱式首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页253.氯化物与水的作用氯化物与水的作用3）活泼金属的氯化物）活泼金属的氯化物钾、钠、钡的氯化物在水中解离并水合，但不与水发生反应

19、。1）非金属氯化物）非金属氯化物 与水反应生成非金属含氧酸和盐酸（如BCl3,SiCl4，PCl5）SiCl4(l)+3H2O=H2SiO3(s)+4HCl(aq)2）不太活泼金属的氯化物）不太活泼金属的氯化物镁、锌、铁等的氯化物会不同程度地与水发生反应(水解)，尽管反应常常是分级进行和可逆的，却总引起溶液酸性的增强。SnCl2+H2O Sn(OH)Cl(s)+HClSbCl3+H2O SbOCl(s)+HClBiCl3+H2O BiOCl(s)+HCl首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页266.2 配位化合物配位化合物 配位化合物简称配合物配合物，也称络合物，是一类比较复杂的无机化

20、合物。研究配位化合物的化学称为配位化学。配位化学属于无机化学领域，是现代无机化学的一个重要研究方向。配合物在化学、化工、生命科学的许多领域中都有应用。下面从配合物的组成、命名、结构、配位键理论、配合物的制备及在其在生物医学等诸多方面的应用对其进行介绍。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页276.2.1 配位化合物的组成配位化合物的组成配合物分子由中心离子中心离子（或原子）和配体配体组成。中心离子通常是过渡金属离子，可以提供空的原子轨道给配体；配体是指与中心离子有化学键作用的分子、离子或基团。配体与中心离子间的化学键称为配位配位键键。在配体中，与中心离子直接形成配位键的原子称为配原子配

21、原子（或称配位原子）通常可以是O、N、S和卤素原子等。NiClClH2OH2OH2OH2O首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页28配体的分类配体的分类1 1）单齿配体）单齿配体只提供一个配原子，并且该配原子只与一个中心离子相连的配体。根据配体提供的配原子数目和配位结构特征，可以将配体分为单齿配体、多齿配体和桥联配体等。NiClClH2OH2OH2OH2O例如，NH3，H2O、Cl和杂环化合物咪唑、吡啶等都是可以是单齿配体。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页292 2）多齿配体）多齿配体 提供两个或两个以上配位原子的配体。如SO42，PO43-、乙二胺、草酸根、乙二胺四乙酸

22、根等。N-CH2-CH2-NCH2CH2-OOCCH2-OOCCOO-CH2COO-乙二胺四乙酸根离子（EDTA）是一种多齿配体，见右图，它的4个乙酸根上的氧原子和2个氨基上的氮原子都是可以配位的原子。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页30多齿配体和中心离子之间的配位方式称为多齿配位多齿配位。一个多齿配体中如果有两个或两个以上的配原子与同一个中心离子形成配位键，这种配位方式称为螯合配位螯合配位。与中心离子螯合配位的配体称为螯合剂螯合剂。图图6.5 6.5 邻菲罗啉分子邻菲罗啉分子(左左)对铜离子的螯合配位（右）对铜离子的螯合配位（右）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页3

23、13 3）桥联配体）桥联配体 一个配体如果同时和两个或两个以上的中心离子形成 配位键，则该配体称为桥配体（或桥联配体）。桥配体与中心离子配位，形成桥联配合物。图6.7 桥配体丁二酸根离子利用两端羧基的氧原子 与两个中心铁离子配位首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页324 4）-配体配体（也称键配体）含键的化合物（如乙烯、丁二烯、苯），分子中形成键的一对p电子（也称电子）可以与金属原子（或离子）形成配位键，这类配位方式称为-配位，配体称为-配体。CH2CH2Fe图6.8-配位 -配体可以是烯烃、炔烃和芳香烃等。例如，乙烯分子中形成碳碳双键中键的一对p电子，可以与金属离子发生-配位形成-

24、配合物。形成的配合物中，碳原子是配原子。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页336.2.2 配位化合物的命名配位化合物的命名若与配阳离子(即配离子是正离子)结合的负离子是简单酸根如Cl-、S2或OH-离子，则该配合物叫做“某化某某化某”；若与配阳离子结合的负离子是复杂酸根如SO42-、CH3COO等，则叫做“某酸某某酸某”；若配合物含有配阴离子(即配离子是负离子)，则在配阴离子后加“酸”字，也叫做“某酸某”，即把阴离子也看成是一个复杂酸根离子。配离子命名时，配体名称列在中心离子(或中心原子)之前，用“合合”字将二者联在一起。在每种配体前用二、三、四等数字表示配体的数目(配位体仅一个的

25、“一”字常被省略)，在中心离子之后用带括号的罗马数字(I)、(II)等表示中心离子的氧化值。按照中国化学会无机专业委员会制定规则命名。按照中国化学会无机专业委员会制定规则命名。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页34Ag(NH3)2Cl 氯化二氨合银(I)Cu(en)2S04 硫酸二(乙二胺)合铜(II)HAuCl4 四氯合金(III)酸 K3Fe(CN)6 六氰合铁(III)酸钾若某种配合物中配体不止一种时，不同配体名称之间以中圆点“”分开，配体列出的顺序也按一定的规则。KPtC13(C2H4)三氯(乙烯)合铂(II)酸钾 CoCl(NH3)3(H2O)2Cl2 二氯化一氯三氨二水

26、合钴(III)配合物命名示例配合物命名示例o 无机配体先于有机配体o 无机配体中，先负离子后中性分子o 同类配体的名称，按配原子元素符号的英文字母顺序排列首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页356.2.3 配位化合物的结构配位化合物的结构v 配合物的空间构型配合物的空间构型 与一个中心离子以配位键结合的配原子的总数叫做该中心离子配位数配位数。配位数与中心离子核外电子排布的方式、中心离子的半径、配体的大小等有关，还与合成配合物的实验条件有关。最常见的配位数是2、4、5、6等。配原子围绕中心离子所形成的几何形状，称为配合配合物的物的空间构型空间构型。配合物的配合物的空间构型空间构型与配位

27、数是密切相关的。与配位数是密切相关的。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页36表6.6 一些金属离子的常见配位数1价金属离子2价金属离子3价金属离子Cu+Ag+Au+2,422,4Ca2+Mg2+Fe2+Co2+Ni2+Cu2+Zn2+6664,64,64,5,6 4,6A l 3+C r 3+F e 3+C o 3+Au3+4,66664首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页37配合物的常见空间构型配合物的常见空间构型平面四方形平面四方形 四面体四面体 四方锥四方锥 三角双锥三角双锥 八面体八面体图6.9 常见的空间构型配合物的配合物的空间构型空间构型与配位数是密切相关的。

28、与配位数是密切相关的。由于配原子和中心离子间的配位键长度不等，这些配位几何，经常会有一定程度的畸变。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页386.2.4 配合物的价键理论配合物的价键理论v 基本要点基本要点配合物中的共价配位键是通过中心离子和配原子的原子轨道相互重叠、两原子共用一对电子而形成的。共价配位键中，共用的电子对是由配原子单方面提供的。中心离子只提供没有电子的空轨道，接受由配原子提供的孤对电子而形成配位键。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页391.1.配位原子的孤对电子配位原子的孤对电子配原子的某个原子轨道（或杂化轨道）上必须具有未成键的电子对，这种电子对被称为孤对

29、电子孤对电子。可提供孤对电子的配原子主要是O、N、S和卤素和卤素原子等。NHHHHH:NHHH:氨氨和和吡啶吡啶配体中配体中氮原子杂化轨道上的孤对电子氮原子杂化轨道上的孤对电子首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页402.2.中心离子的空轨道中心离子的空轨道 中心离子的空的原子轨道进行杂化，形成空的（没有电子的）杂化轨道。图6.17 Ni2+离子dsp2杂化轨道的形成 Ni2+离子核外电子数26，外层电子排布3s2 3p6 3d8杂化轨道形成过程如下:首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页41 不同杂化方式形成的杂化轨道，具有不同的空间形状不同杂化方式形成的杂化轨道，具有不同的

30、空间形状和取向。和取向。这些空的杂化轨道参与形成配位键，使得配合物具有这些空的杂化轨道参与形成配位键，使得配合物具有不同的不同的空间构型空间构型。例如，四个dsp2杂化轨道按正方形对角线方向指向，所以生成的配合物具有四方形构型。3.3.中心离子的杂化轨道与空间构型中心离子的杂化轨道与空间构型首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页42配位数配位数 杂化轨道杂化轨道 空间构型空间构型实例实例2sp 直线形直线形Ag(NH3)2+,AuCl24sp3四面体形四面体形Zn(NH3)42+,Cu(CN)42-,HgI42,Ni(CO)4dsp2平面四边形平面四边形Ni(CN)42-,Cu(NH3

31、)42+,AuCl4,PtCl426d2sp3正八面体正八面体Fe(CN)63,PtCl62,Cr(CN)63sp3d2FeF63,Cr(NH3)63+,Ni(NH3)62+首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页436.2.5 配合物的稳定性和制备配合物的稳定性和制备1。1.配合物的稳定性配合物的稳定性 在配合物溶液中，同时存在着配合物生成和分解这两个相反过程。例如Cu2+在氨水中存在以下过程：Cu2+NH3Cu(NH3)2+Cu(NH3)2+NH3Cu(NH3)22+Cu(NH3)22+NH3Cu(NH3)32+Cu(NH3)32+NH3Cu(NH3)42+Cu(NH3)22+Cu(

32、NH3)2+NH3K2=Cu(NH3)2+K1=2 104Cu(NH3)32+Cu(NH3)22+NH3K3=Cu(NH3)42+Cu(NH3)32+NH3K4=5 103=1.1 103=2 102 Cu2+NH3K1、K2、K3、K4为配合物各级稳定常数，各级稳定常数乘积称为配合物的稳定常数，用K稳表示。K稳大的配合物，不易分解，比较稳定。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页442.配合物的制备溶液中若存在多种配体，各种配体都可能与中心金属离子配位。当一种配体从配合物上解离下来时，另一种配体有可能占据金属离子上的这个空位，形成新的配位键。这种现象称为配体交换配体交换。配合物的制备

33、，就是利用配体交换得到新的配合物。溶液中金属离子通常总与溶剂分子或酸根离子形成配位键，人们需要创造条件，使新的配体与原来已经和中心离子配位的配体发生配体交换反应，得到希望的配合物。提高温度通常可加快配体交换反应速率，有利于配合物合成。如有必要，可在加压条件下进行溶剂热合成。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页456.2.6 配位化合物的应用配位化合物的应用配合物应用很广，以下简要介绍几个方面：2.离子的鉴定离子的鉴定1.电镀工业电镀工业4.多孔材料多孔材料5.生物医学生物医学3.聚合反应催化剂聚合反应催化剂首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页461.电镀工业电镀工业在电镀铜

34、工艺中，一般不直接用CuSO4溶液作电镀液，而常加入配位剂焦磷酸钾(K2P2O7)，使形成Cu(P2O7)26-配离子。电镀液中存在下列平衡：Cu(P2O7)26=Cu2+2P2O74Cu2+的浓度降低，在镀件(阴极)上Cu的析出电势代数值减小，同时析出速率也可得到控制，从而有利于得到较均匀、较光滑、附着力较好的镀层。在电镀工艺中，为了使金属离子保持恒定的低浓度水平。一般利用配合物的特性使金属离子形成配离子。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页472.离子的鉴定离子的鉴定浓氨水鉴定Cu2 Cu(NH3)42+（深蓝色）KSCN鉴定Fe3Fe(SCN)2+（血红色）EDTA滴定测试水中

35、的Ca和Mg离子的含量（即水的硬度）丁二肟是Ni2的特效试剂，它与Ni作用，生成鲜红色的二(丁二肟)合镍内配盐。二(丁二肟)合镍配合物的结构首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页483.聚合反应的催化剂聚合反应的催化剂T T i iH H2 2C CC C l lC C l lC C l lC C l lR RT T i iH H2 2C CC C l lC C l lC C l lH H2 2C CC C H H2 2T T i iH H C CC C l lC C l lC C l lC C l lR RC C H H2 2C C H H2 2R RT T i iC C l lC

36、C l lC C l lC C H H2 2C C H H2 2C C H H2 2R RC C l lT T i iC C l lC C l lC C l lC C H H2 2C C H H2 2C C H H2 2R RC lH H2 2C CC C H H2 2C C l l 图图6.21 TiCl6.21 TiCl3 3催化烯烃聚合的机理催化烯烃聚合的机理首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页494.多孔储气材料多孔储气材料Zn与对苯二甲酸等多齿配体形成的三维立体配合物中，晶体中有占总体积60的孔穴。研究表明，氢气能够在这些空穴中被吸附。首页首页 上一页上一页 下一页下一页

37、末页末页505.生物医学方面生物医学方面例如以Mg2+为中心的大环配合物叶绿素能进行光合作用，将太阳能转变成化学能。能固定空气中N2的植物固氮酶是铁和钼蛋白质配合物。铅中毒主要损害神经系统、消化系统、造血系统和肾脏。在医药方面，EDTA的钙钠盐是排除人体内Hg、Pb、Cd等有毒金属和U、Th、Pu等放射性元素的高效解毒剂等等。Pb 2+Ca(edta)2-=Pb(edta)2-+Ca 2+生物体中微量金属元素常以配合物的形式存在。在生物体内各种各样起着特殊催化作用的酶，很多是Fe2+、Zn2+、Mg2+、Co2+、Mo2+、Mn2+、Cu2+、Ca2+等金属配合物。首页首页 上一页上一页 下一

38、页下一页 末页末页51例如，人体内输送O2的血红素是铁的配合物(Fe2的卟啉螯合物)，血红素分子中，配体卟啉的四个N原子和Fe2+离子配位形成具有平面结构的螯合物，如下图：血红蛋白中血红素结构与作用示意血红蛋白中血红素结构与作用示意血红素分子血红素分子首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页526.3.1 金属合金材料金属合金材料金属材料的优点：金属材料的优点：良好的导电、传热性、高的机械强度，较为广泛的温度使用范围，良好的机械加工性能等。金属材料的缺点：金属材料的缺点：易被腐蚀和难以满足高新技术更高温度的需要。思考思考：911事件中纽约世贸大厦坍塌的原因？合金钢强度经得起12级台风、各

39、种龙卷风的袭击，也耐得住地震、雷电或爆炸的侵扰。但其优良的导热性，使他经不起高温，整体变软，促成大厦迅速倒塌。实际使用的金属材料绝大多数是合金材料。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页531.合金的基本结构类型合金的基本结构类型1)1)金属固溶体金属固溶体一种溶质元素（金属或非金属）原子溶解到另一种溶剂金属元素的晶体中形成均匀的固态溶液，这类合金称为金属固溶体。金属固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。例如钒、铬、锰、镍和钴等元素与铁都能形成置换固溶体；而氢、硼、碳和氮与许多副族金属元素能形成间隙固溶体。(a)纯金属溶质原子溶剂原子图6.24 金属固溶体晶格示意图(b)置换固溶体(c)

40、间隙固溶体首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页542)金属化合物金属化合物是指一种金属元素与另一种元素（金属或非金属）间起化学作用而形成的化合物。金属化合物与是一种结构均匀的合金物质，通常具有某些独特的性能，对金属和合金材料的应用起着重要的作用。金属化合物种类很多，从组成元素来说可以由金属元素与金属元素，也可以由金属元素和非金属元素组成。前者如Mg2Pb、CuZn 等；后者如硼、碳和氮等非金属元素与d区金属元素形成的化合物，分别称为硼化物、碳化物、氮化物等。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页552.典型的合金材料典型的合金材料合金材料的种类非常多，可以也按用途，材料组成、

41、性能等进行不同的分类，下面简介一些典型的合金材料。1)轻质合金轻质合金2)耐热合金耐热合金4)形状记忆合金形状记忆合金3)低熔合金低熔合金首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页561)1)轻质合金轻质合金轻质合金是由镁、铝、钛、锂等轻金属形成的合金。轻质合金是由镁、铝、钛、锂等轻金属形成的合金。主要优点是密度小，在交通运输、航空航天等领域有重要应用。铝合金铝合金在铝中加入镁、铜、锌、锰形成铝合金。铝铜镁合金称为硬铝，铝锌镁铜合金称为超强硬铝(其强度远高于钢)。密度小、强度高、易成型，用于飞机制造业。钛合金钛合金钛中加入铝、钒、铬、钼、锰等形成钛合金。钛合金具有密度小、强度高、抗磁性、耐

42、高温、耐海水腐蚀等优点。是制造飞机、火箭发动机，人造卫星外壳，宇宙飞船船舱、潜艇等的重要结构材料。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页572)2)耐热合金耐热合金耐热合金耐热合金主要是第VVII 副族元素和VIII族高熔点元素形成的合金。应用最多的有铁基、镍基和钴基合金。它们广泛地用来制造涡轮发动机、各种燃气轮机热端部件，涡轮工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。低熔合金低熔合金常用的低熔金属及其合金元素有汞、锡、铅和铋等。汞常用做温度计、气压计中的液柱，也可做恒温设备中的电开关接触液。汞容易与很多种金属形成合金。铋的某些合金可应用于自动灭火设备、锅炉安全装置以及信号仪表等，还可用作原子能反应

43、堆的冷却剂。3)3)低熔合金低熔合金首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页584)4)形状记忆合金形状记忆合金形状记忆合金形状记忆合金有一个特殊的转变温度，在转变温度以下，金属晶体结构处于一种不稳定结构状态，在转变温度以上，金属结构是一种稳定结构状态。一旦把它加热到转变温度以上，不稳定结构就转变为稳定结构，合金就恢复了原来的形状。用镍钛形状记忆合金制成管接口，在使用温度下加工的管接口内径比外管径略小，安装时在低温下将其机械扩张，套接完毕在室温下放置，由于接口恢复原状而使接口非常紧密。这种管子固定法在F14型战斗机油压系统的接头及在海底输送管的接口固接均有很成功的实例。首页首页 上一页上

44、一页 下一页下一页 末页末页596.3.2 无机非金属材料无机非金属材料1.无机非金属材料的分类和特点无机非金属材料的分类和特点主要有传统的硅酸盐材料和新型无机材料等。前者主要指陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、砖瓦、搪瓷等以天然硅酸盐为原料的制品(这些制品称为传统陶瓷)。新型无机材料是用人工合成方法制得的材料，包括氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等化合物(这些材料又称为精细陶瓷或特种陶瓷)以及一些非金属单质如碳、硅等。无机材料的主要特点是耐高温、抗氧化、耐磨、耐腐蚀和硬度大，而脆性是其不足。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页602.新型无机功能材料新型无机功能材料我们仅简单介绍一

45、些新型无机功能材料:1）耐热高强结构材料耐热高强结构材料2）半导体材料半导体材料4）光导纤维材料光导纤维材料3）超导体材料超导体材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页611 1）耐热高强结构材料耐热高强结构材料 氮化硅氮化硅 Si3N4组成氮化硅的两种元素的电负性相近，属强共价键结合的原子晶体，所以氮化硅的硬度高（耐磨损）、熔点高（耐高温）、结构稳定、绝缘性能好，故是制造高温燃气轮机的理想材料。缺陷是抗机械冲击强度偏低，容易发生脆性断裂。氮化硼氮化硼 BN氮化硼（金刚石型）属强共价键结合，兼有许多优良性能，不但耐高温，耐腐蚀、高导热、高绝缘，还可以很容易地进行机械加工，是一种理想的

46、高温导热绝缘材料，也是既硬又韧的超硬材料。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页622 2）半导体材料）半导体材料半导体材料半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质，半导体在一定条件下可以导电，其电导率随温度的升高而迅速增大。按化学组成，半导体可以分为单质半导体和化合物半导体，按半导体是否含有杂质又可分为本征半导体和杂质半导体。单质半导体材料:Si、Ge、Sn、Te等；化合物半导体种类很多，有二元体系、三元体系等。二元体系如SiC、GaAs、ZnS、CdTe、HgTe等；三元体系如ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2等。首页首页 上一页上

47、一页 下一页下一页 末页末页633 3）超导材料）超导材料具有超导电性的材料称为超导材料。具有超导电性的材料称为超导材料。有些物质在某一特定的温度附近，其导电率将突然增至无穷大（即电阻为零），这种现象称为超导电性超导电性。室温超导是科学家努力追求的目标。例如，利用超导材料的超导电性，可制造超导发电机、电动机，大大减轻其重量、体积并提高其输出功率。利用超导材料的抗磁性，超导磁铁与铁路路基导体间所产生的磁性斥力，可制成超导磁悬浮列车。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页644 4）光导纤维）光导纤维光导纤维简称光纤，以传光和传像为目的的一种光波传导介质光波传导介质。光导纤维光导纤维是根据

48、光的全反射原理制成的，其最大应用是激光通讯。此外，光纤还可用于电视、电脑视频、传真电话、光学、医学(如胃镜等各种人体内窥镜)等。目前用的主要有氧化物玻璃光纤、非氧化物光纤和聚合物光纤等类。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页65本章小结本章小结 认识常见的卤化物和氧化物，了解这些化合物的熔点、沸点等变化规律性。明确某些化合物的氧化还原性和酸碱性等化学性质的一般规律。如KMnO4、K2CrO7、NaNO2、H2O2等的氧化还原性与产物规律；氧化物及其水合物的酸碱性规律；氯化物与水反应的规律。了解配合物的组成、命名。理解价键理论，认识不同种类的配体和配合物的空间构型，了解配合物在分析鉴定

49、、电镀、冶金及生物医学等领域有重要应用。了解一些重要金属、合金材料、无机非金属材料材料的特性及应用。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页66本章小结本章小结 了解单质和某些化合物的熔点、硬度以及导电性等物理性质与其结构密切相关，并呈现一定的规律性。了解金属单质的还原性和非金属单质氧化还原性的一般规律与元素在周期表中的位置密切相关。明确某些化合物的氧化还原性和酸碱性等化学性质的一般规律。如KMnO4、K2CrO7、NaNO2、H2O2等的氧化还原性与产物规律；氧化物及其水合物的酸碱性规律；氯化物及硅酸钠与水反应的规律。了解配合物的组成、命名和价键理论等基本内容。注意配合物在分析鉴定、电镀、冶金及生物医学等领域有重要应用。了解一些重要金属、合金材料、无机非金属材料及纳米材料的特性及应用。