第一章_固体化学演示文稿

1、固固 体体 化化 学学授课教师：授课教师： 韩喜江韩喜江授课学时：授课学时： 36上课地点：上课地点：L-601上课时间：周一上课时间：周一5-6节节 周三周三7-8节节 周五周五9-10节节 成绩分布：出勤、平时作业成绩分布：出勤、平时作业10分、平时测验分、平时测验10分分 课程论文课程论文20分；期末考试占分；期末考试占60分分考试地点：考试地点： L-601考试时间：待定考试时间：待定国家自然科学基金重大研究计划国家自然科学基金重大研究计划 功能导向功能导向晶态晶态材料的结构设计和可控制备材料的结构设计和可控制备 1.5-2.0亿亿 基于共轭聚合物可控制备功能导向贵金属晶态材基于共轭聚

2、合物可控制备功能导向贵金属晶态材料及机理研究料及机理研究 （91122002） 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 化学系化学系 参考教材及文献 教教 材材：（1）张立德,无机固体化学 ，武汉大学出版社；2009（2）洪广言，无机固体化学，吉大出版社，2002 参考书参考书：（1）固体化学导论，苏勉增编，北大出版社，1986；（2）物质结构，潘道皑，高教社，2007,第二版 固体材料常用表征技术固体材料常用表征技术：韩喜江：韩喜江 高等高等学校学校“十二五十二五”规划教材规划教材工科基础化学系工科基础化学系列列 参考文献参考文献：无机化学学校、高等学校化学学报1、 绪绪 论论 罗曼罗兰说过一句话：罗

3、曼罗兰说过一句话： “回顾过去，是因为过去能帮助我们清楚回顾过去，是因为过去能帮助我们清楚地了解现在地了解现在” 1.1 人类认识和使用材料的历史人类认识和使用材料的历史 人类认识和使用固体材料历史，分人类认识和使用固体材料历史，分2个阶段个阶段 1.1.1二十世纪以前二十世纪以前 主要对天然材料的认识和使用，形成了晶主要对天然材料的认识和使用，形成了晶体材料基本理论，晶面夹角守恒定律，晶体材料基本理论，晶面夹角守恒定律，晶体的对称性定律，体的对称性定律，32种点群（对称性），种点群（对称性），十四种空间点阵形式，十四种空间点阵形式，230种空间群种空间群1、绪、绪 论论 1.1.2 二十世纪

4、后期 晶体x射线衍射效应的重大发现一举解决了： 证实了证实了x射线是一种波长很短的电磁波，建立了射线是一种波长很短的电磁波，建立了x射线光谱学射线光谱学。 证实了经典几何晶体学提出的空间点阵假设的正证实了经典几何晶体学提出的空间点阵假设的正确性。晶体内部的原子、离子、分子确实做规则的确性。晶体内部的原子、离子、分子确实做规则的周期性排列。周期性排列。 可根据可根据x射线晶体衍射效应来研究晶体结构。如：射线晶体衍射效应来研究晶体结构。如：由衍射方向，可确定晶胞大小和形式；根据衍射强由衍射方向，可确定晶胞大小和形式；根据衍射强度可确定晶胞的内容，即原子、分子、离子的分布度可确定晶胞的内容，即原子、

5、分子、离子的分布位置。位置。1、绪、绪 论论 布拉格布拉格父子是利用父子是利用x射线衍射法测射线衍射法测NaCl晶体结构，但晶体结构，但化学家长期不接受。当时认为化学家长期不接受。当时认为Na和和Cl不可能有六价不可能有六价的。的。x-射线衍射法证实绝大多数无机化合物晶体中射线衍射法证实绝大多数无机化合物晶体中竟然没有分子竟然没有分子。父子获诺贝尔奖。父子获诺贝尔奖。 1927年英国化学家海特勒和伦敦建立年英国化学家海特勒和伦敦建立量子化学理论量子化学理论 1931年美国化学家鲍林建立了年美国化学家鲍林建立了价键理论价键理论 50年代：反映配合物结构的年代：反映配合物结构的配位场理论配位场理论

6、日臻成熟，日臻成熟，分子轨道理论分子轨道理论也相继问世。也相继问世。 这三大基础理论都深入到了电子水平，为建立这三大基础理论都深入到了电子水平，为建立微观微观的化学反应理论创造了理论条件的化学反应理论创造了理论条件。1、绪、绪 论论 对于一种新材料：如超导材料对于一种新材料：如超导材料 物理学家关心的是其理论性质物理学家关心的是其理论性质 材料学家测试材料学家测试其宏观性质其宏观性质 化学家则想如何合成化学家则想如何合成新材料新材料1.2 固体化学的研究对象固体化学的研究对象 固体化学是在材料科学及固体物理学发展的推动下逐渐从无固体化学是在材料科学及固体物理学发展的推动下逐渐从无机化学中形成并

7、分离出的一门新兴的学科。机化学中形成并分离出的一门新兴的学科。 研究对象：研究对象： 1）新型固体材料的制备过程新型固体材料的制备过程， 2）固态反应）固态反应： 3）晶体生长）晶体生长： 晶粒间界晶粒间界、界面能界面能、“晶界工程晶界工程”，（固体化学中较难部分）（固体化学中较难部分） 固体化学的研究内容十分复杂，中心问题是研究固体材料性中心问题是研究固体材料性质及其组成与结构的关系。质及其组成与结构的关系。 最终目的是，寻找和合成具有磁学、光学、电学和半导体性寻找和合成具有磁学、光学、电学和半导体性质的固体化合物及具有质的固体化合物及具有特殊特殊性能（或叫功能）的新材料。性能（或叫功能）的

8、新材料。1.3 现代固体化学的研究领域现代固体化学的研究领域 1）固态的有序与缺陷的研究）固态的有序与缺陷的研究 有序：合成无位错的单晶，缺陷（整比和非整比缺陷）合成无位错的单晶，缺陷（整比和非整比缺陷） 整 比：晶体不因引入这类缺陷而改变组成。 非整比：由缺陷的引入造成晶体组成的变化。 2）无机固态物质表面与晶界的研究）无机固态物质表面与晶界的研究 3）低维化合物低维化合物的制备及其性能的研究的制备及其性能的研究 主要指层状主要指层状或或链状结构化合物链状结构化合物， 4）非整比化合物的合成与研究）非整比化合物的合成与研究 5）探求新的无机合成方法和新的反应）探求新的无机合成方法和新的反应

9、6）异常价态）异常价态 7）固态化合物中有关能量转换、存储、传递和损耗研究）固态化合物中有关能量转换、存储、传递和损耗研究 高效杀菌材料、吸波、红外屏蔽类隐身材料高效杀菌材料、吸波、红外屏蔽类隐身材料 准晶准晶据英国每日邮报报道，目前，美国麻省理工学院最新发现一种类型物质，这是一种新型磁性材料，有望未来改变计算机硬盘存储信息方式。美国麻省理工学院物理学家在实验室花费10个月提纯一种叫做“量子旋转液体”的新材料，它具有第三种类型磁性麻省理工学院物理学家李杨(音译)说：“我们正在展示的是第三种磁性材料的基本属性。”这项实验研究显示一种叫做“量子旋转液体(QSL)”的新型材料，该研究报告发表在自然杂志上。量子旋转液体是一种固态晶体，但是它