無(wú)機(jī)合成無(wú)機(jī)合成研究的主要對(duì)象具有一定結(jié)構(gòu)、性能的新型無(wú)機(jī)

1、無(wú)機(jī)合成,,無(wú)機(jī)合成研究的主要對(duì)象： 具有一定結(jié)構(gòu)、性能的新型無(wú)機(jī)化合物或無(wú)機(jī)材料合成路線的設(shè)計(jì)和選擇，化合物或材料合成途徑和方法的改進(jìn)及創(chuàng)新。,1 常規(guī)經(jīng)典合成2 大量特種實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法下的合成3 開(kāi)始研究特定結(jié)構(gòu)和性能無(wú)機(jī)材料的定向設(shè)計(jì)合成與仿生合成等,涉及面廣，與其它學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)系日益密切,無(wú)機(jī)合成,主要類(lèi)型的無(wú)機(jī)化合物或材料,1 合金、金屬陶瓷型二元化合物（如C、N、B、Si 化合物）2 酸、堿和鹽類(lèi)

2、3 配位化合物，金屬有機(jī)化合物，團(tuán)簇與原子簇化合物4 多聚酸和多聚堿及其鹽類(lèi)5 無(wú)機(jī)膠態(tài)物質(zhì)，中間價(jià)態(tài)或低價(jià)化合物6 非化學(xué)計(jì)量比化合物7 無(wú)機(jī)高聚物8 標(biāo)記化合物,無(wú)機(jī)合成中的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法問(wèn)題,1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)● 高溫、高壓● 超高真空● 無(wú)氧無(wú)水● 中壓水熱合成● 低溫真空2 合成路線和方法,無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)中若干前沿課題,1 新合成反應(yīng)、路線與技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究2

3、 極端條件下的合成路線、反應(yīng)方法與制備技術(shù)的基礎(chǔ)性研究3 仿生合成與無(wú)機(jī)合成中生物技術(shù)的應(yīng)用4 綠色（節(jié)能、潔凈、經(jīng)濟(jì)）合成反應(yīng)與工藝的基礎(chǔ)性研究5 特種結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)物或特種功能材料的分子設(shè)計(jì)、裁剪及分子（晶體）工程學(xué),1 無(wú)機(jī)化合物制備反應(yīng)的判據(jù),熱力學(xué)在無(wú)機(jī)化合物制備中的應(yīng)用,△rGm＝△rHm -T△rSm  對(duì)于封閉體系恒溫恒壓過(guò)程，其制備反應(yīng)方向判據(jù)： （△rGm）T，p＜0 制

4、備反應(yīng)能夠進(jìn)行 （△rGm）T，p＝0 制備反應(yīng)達(dá)平衡態(tài) （△rGm）T，p＞0 制備反應(yīng)不能進(jìn)行,如果制備反應(yīng)在熱力學(xué)上是可行的，但若反應(yīng)進(jìn)行很慢，則該反應(yīng)在實(shí)際上亦不可用，所以必須同時(shí)考慮熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)這兩個(gè)因素。,2 制備反應(yīng)的示例分析,[例1] 在過(guò)量氧氣的條件下，若用氨催化氧化法制硝酸，氨氧化所生成的產(chǎn)物是NO？還是NO2？是否可一步制得NO2？ [解]

5、題設(shè)條件的反應(yīng)方程式為  Pt-Rh 1173 K4NH3(g) +5O2(g) 4NO(g) +6H2O(g)反應(yīng)1 ＋ 2O2(g) 4NO2(g) 反應(yīng)2,,,假設(shè)先發(fā)生反應(yīng)（1），只生成NO，那么在過(guò)量O2的作用下，反應(yīng)體系中的NO有無(wú)可能與O2繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)

6、（2）生成NO2呢？,經(jīng)查有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)可計(jì)算反應(yīng)（2）的： △rHθm = -228.28 kJ·mol-1 △rSθm = -292.86 J·K-1·mol-1 反應(yīng)（2）屬于焓減和熵減類(lèi)型，反應(yīng)△rG m（T）的符號(hào)是（＋）或（－）取決于溫度的影響。轉(zhuǎn)化溫度，依據(jù)吉布斯公式，設(shè)△rG m（T）＝0，則  T =△rHθm / △rSθm

7、 =-228.28 × 1000 / (-292.86) = 779.5 K,當(dāng)T＞779.5K時(shí)，生成的NO2的反應(yīng)將發(fā)生逆轉(zhuǎn)。而NH3和O2催化氧化生成NO的反應(yīng)通常是在大于1100K的溫度下進(jìn)行的，因而即使在過(guò)量氧氣作用下仍然不能一步制得NO2，僅生成NO。若要制得NO2，反應(yīng)必須分兩步進(jìn)行，將生成的NO迅速冷卻使溫度降至779.5K以下，再使NO重新與O2化合制得

8、NO2 。,[例2] 熱法磷酸是采用黃磷在過(guò)量氧氣中燃燒生成的， 試從熱力學(xué)角度分析，反應(yīng)能否一步完成，生成單一產(chǎn)物P4O10（s）？,[解] 按題意反應(yīng)過(guò)程為：   P4(s) + 3O2(g) P4O6 (s) 反應(yīng)1 ＋ 2O2(g)

9、 P4O10（s） 反應(yīng)2 經(jīng)查有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)可計(jì)算反應(yīng)（2）的：  △rHθm = -1372 kJ·mol-1 △rSθm = - 400.06 J·K-1·mol-1,,,,反應(yīng)（2）屬于焓減和熵減類(lèi)型。轉(zhuǎn)化溫度依據(jù)吉布斯公式，設(shè)△rG m（T）＝0時(shí)，則 T =△rHθm / △rSθ

10、m = -1371 × 1000 / (-400.06) = 3427 K  只有當(dāng)其溫度＞3427K時(shí)，P4O10（s）才會(huì)分解。實(shí)際上磷在空氣中極易燃燒，其反應(yīng)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 3427K，在過(guò)量氧氣存在下，P4O6很容易氧化成P4O10?；蛘哒f(shuō)磷在過(guò)量氧氣中燃燒可一步完成反應(yīng)，反應(yīng)極為完全，產(chǎn)物是P4O10（s）。,3 耦合反應(yīng)在無(wú)機(jī)制備中的應(yīng)用,(1)反應(yīng)的耦合

11、 按照熱力學(xué)觀點(diǎn)，反應(yīng)的耦合是指：化學(xué)反應(yīng)中把一個(gè)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行的（焓增、熵減型）反應(yīng)，或在很高溫度下才能自發(fā)進(jìn)行的（焓增、熵增型）反應(yīng)，與另一個(gè)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行的（焓減、熵增型）反應(yīng)聯(lián)合在一起，從而構(gòu)成一個(gè)復(fù)合型的自發(fā)反應(yīng)（焓減、熵增型），或在較高溫度下就能自發(fā)進(jìn)行的（焓增、熵增型）反應(yīng)。,(2) 耦合反應(yīng)在無(wú)機(jī)制備中的應(yīng)用,無(wú)機(jī)化合物的制備方法 幾種重要的特種條件下的合成方法: 高溫合