低溫合成與分離

1、低溫合成技術(shù),無(wú)機(jī)合成化學(xué),一、低溫的概念與定義,,1、低溫的定義？ 1） 低溫物理學(xué)：?150℃, 123K以下的溫度。 2） 低溫是： 低于液氮溫度（77K）； 低于液氦溫度（4.2K）（超低溫）3） 制冷技術(shù)： 120K以上，普冷；

2、 120~0.3K，深冷（又稱(chēng)低溫）； 0.3K以下，極低溫。,,2、材料在低溫下會(huì)發(fā)生什么變化？1）機(jī)械性能：低溫脆化2）熱學(xué)性質(zhì)：固體比熱容在某些溫度下會(huì)突變3）電學(xué)性質(zhì)：金屬的導(dǎo)電性明顯提高，而半導(dǎo)體的導(dǎo)電性則大大降低——低溫超導(dǎo)（高溫超導(dǎo)）4）磁學(xué)性質(zhì)：在足夠低的溫度下，原則上所有順磁物質(zhì)均可表現(xiàn)出鐵磁性或反鐵磁性；非金屬材料在低溫下也能表

3、現(xiàn)出磁性，但在溫度超過(guò)一定限度時(shí)就會(huì)失去磁性。目前，臨界溫度最高的非金屬磁體在-230℃左右,,3、為什么要獲得低溫？ （1）大量氣態(tài)、易揮發(fā)或?qū)λ⒀?、熱等敏感的無(wú)機(jī)化合物的合成及相關(guān)反應(yīng)只能在低溫條件下進(jìn)行。 （2）利用低溫下材料的特性、低溫現(xiàn)象。 1）低溫脆化——制藥、 液氮低溫加工橡膠品 2）低溫超導(dǎo)——磁懸浮列車(chē) 3）生物冷凍——“冷刀”、“生物冷凍” （3）氣

4、體的液化和分離：通過(guò)降溫產(chǎn)生物態(tài)變化，可以使氣體液化、混合氣體分離。 （4）超低溫條件能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,二、 低溫的獲得,,①、低溫的獲得途徑： 1、相變制冷 2、熱電制冷 3、氣體絕熱膨脹 4、絕熱去磁,,請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋尽?相變制冷,相變過(guò)程中，由于物質(zhì)分子的重新排列和分子熱運(yùn)動(dòng)速度的改變，會(huì)吸收或放出熱量→潛熱。,固體

5、熔化制冷,,②、低溫源,1）水冷浴自來(lái)水冷卻 室溫～12℃，流動(dòng)的水； 12 ℃ ～ 0℃，加入冰塊冰—鹽體系（最常用）(固體熔化制冷) 適用溫度：0 ～ -25℃,1、低溫冷浴,干冰(固體升華制冷) 原理：干冰的升華溫度為-78.3℃，干冰的導(dǎo)熱性不好液態(tài)空氣（-193℃～186℃）(液體氣化制冷)低沸點(diǎn)液體,2 非水冷浴,三、 低溫的測(cè)量,常用測(cè)量溫度計(jì)1、蒸汽壓溫度計(jì)（-200

6、～600℃）： 液體的蒸汽壓隨溫度變化，通過(guò)測(cè)量蒸汽壓知道其溫度。2、低溫?zé)犭娕迹?200～2000℃） ： 與高溫?zé)犭娕疾煌帲?1）絲徑更細(xì)，滿(mǎn)足低溫下漏熱少； 2）焊接點(diǎn)要能承受低溫，不脫離。,3、低溫電阻溫度計(jì)（-258～900℃） 制作電阻溫度計(jì)時(shí)，應(yīng)選用電阻比較大、性能穩(wěn)定、物理及金屬?gòu)?fù)制性能好的材料，最好選用電阻與溫度間具有線(xiàn)性關(guān)系的材料。常用的有鉑電阻溫度計(jì)、鍺電阻溫度計(jì)、碳電阻

7、溫度計(jì)、銠鐵電阻溫度計(jì)等。4、紅外輻射溫度計(jì)（50～3200℃） 非接觸式，適用浴腐蝕性環(huán)境、運(yùn)動(dòng)物體的溫度測(cè)量。但精確度低，因?yàn)榈蜏剌椛淠芰康?，而且發(fā)射的常常是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線(xiàn)。,例：甲硅烷(SiH4)的合成 制備SiH4最古的方法是用稀鹽酸處理硅化鎂，如以Si02為起始原料，則反應(yīng)式為: Si02 +Mg→Mg2Si Mg2Si +HCl → SiH4 （一196 ℃） 注

8、意：用此方法合成的SiH4 ，常含有乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷以及其它高純硅烷，為得到純SiH4分須進(jìn)行分離。 SiH4用一196 ℃(戊烷作冷媒)的捕集器收取。,（1）半導(dǎo)體材料氣體化合物的合成,四、低溫合成實(shí)例,（2）低溫合成超微粒子,金屬超微粒子的合成，通常采用金屬蒸氣法，即把反應(yīng)體系(真空罩)抽成真空，根據(jù)金屬活潑性的不同選擇通入幾至幾百torr的N2、He、Ne、Ar等不活潑性氣體。用電阻、高頻、電弧等離子體、