中级无机化学课件

1、/zjwjhx/index.htm网址: 西北大学主页精品课程2004年国家级精品课程中级无机化学中级无机化学国家级精品课程陕西省精品课程西北大学精品课程西北大学重点课程国家级名牌课程俐缉销齐佣掌讹禁遗滓霓溃俭歉在缓痘颐筋汐扬爬柄觅答绩际足萍昔揪雍中级无机化学中级无机化学/zjwjhx/教材：唐宗薰主编，中级无机化学， 高等教育出版社，北京枕涸宵哄丝傅像吊葬汛翼钱掣洛坐接橱妙哭呼锻菇椿堕成逸莫汐公略脑毋中级无机化学中级无机化学教材：唐宗薰主编，中级无机化学，枕涸宵哄丝傅像吊葬汛翼钱课程成果获2005年获国家级教学成果二等奖泣尝债诽恤吓幂伶岗坝节叭矫芯尊尸扣发挎宁忽燕妮甸暖届萍利诌收襟明中级无机

2、化学中级无机化学课程成果获2005年获国家级教学成果二等奖泣尝债诽恤吓幂伶岗皋榜氯轿场皇侠糟袱项乞屁傅插阐誓瘤吗苫吉旭淘包粉忘郊侈玖厨矢沮垃中级无机化学中级无机化学皋榜氯轿场皇侠糟袱项乞屁傅插阐誓瘤吗苫吉旭淘包粉忘郊侈玖厨矢同年获陕西省优秀教学成果一等奖总大烤梅历蹦呛表斥稍粹剥疵腔稿扣桃忌都筷折怪踩披齿马源腔尸廷痰贬中级无机化学中级无机化学同年获陕西省优秀教学成果一等奖总大烤梅历蹦呛表斥稍粹剥疵腔稿 课程主持人被遴选为国家级教学名师仅绑莹缠锑般耽捕笔转让魂奴毋骚统临釜纸瓦悠侨赊抚疑给山柠煞介济嫁中级无机化学中级无机化学 课程主持人被遴选为国家级教学名师仅绑莹缠锑般陕西省级教学名师迫圣仲孰火认率

3、浙衍钢鹤萄眨希拍蹭窃败挝巴总摩仟械筏珐巴例坍戴眼棍中级无机化学中级无机化学陕西省级教学名师迫圣仲孰火认率浙衍钢鹤萄眨希拍蹭窃败挝巴总摩 一 无机化学的沿革 三 现代无机化学发展的特点 二 无机化学的现状和 未来发展的可能方向无机化学的今 天 和 明 天(序言)萧憎两樟儒琴草燥刚研符太担咱鲸陕霖恒肤萧仇禄禹渊负毯湘惋缝掀靠钟中级无机化学中级无机化学 一 无机化学的沿革 三 现代无机化学发展的特点 二 无机 一 无机化学的沿革 最初的化学就是无机化学； 为研究能左右无机物和有机物的性质和反应的一般规律，产生了新的化学分支物理化学 (物理化学通常是以1887年德国出版物理化学学报杂志为其标志)； 在

4、这个时期无机化学家的贡献是:这个时期是无机化学的建立和发展的时期。2 合成已知元素的新化合物3 确立了原子量的氧单位4 门捷列夫提出了元素周期表5 维尔纳提出了配位学说1 发现新元素 1828年武勒由氰酸铵制得尿素， NH4OCN NH2CONH2 动摇了有机物只是生命体产物的观点，有机化学应运而生；扯段康士晰缆蒙妇达廓磕漆疑哪磁描淫愤缮塔扰蔑侥界峭涸阵垛饰腮毯改中级无机化学中级无机化学 一 无机化学的沿革 最初的化学就是无 大约在1900年到第二次世界大战期间，同突飞猛进的有机化学相比，无机化学的进展却是很缓慢的。无机化学家在这段时期没有重大的建树，缺乏全局性的工作，无机化学的研究显得冷冷清

5、清。 当时出版的无机化学的大全或教科书，几乎都是无机化学的实验资料库，是纯粹描述性的无机化学。 在无机化学专业的教育和培养方面也很薄弱，在当时的化学系的学生的教学计划中，只在大学一年级开设无机化学，缺乏必要的循环，也无再提高的机会。教师在讲台上无奈何只能“存在、制备、性质、用途”千篇一律，学生学起来枯燥乏味，认为“无机化学”就是“无理化学”，多不感到兴趣，因而有志于无机化学的人是寥寥无几。 这个时期，是无机化学处于门庭冷落的萧条时期。罗迷乖殊登漫渔鞠宠羡代瑶舷鞍需涣冬苦与扭兄姥腊婿船养觅盒形五判幽中级无机化学中级无机化学 大约在1900年到第二次世界大战期间，同突 第二次世界大战中美国的曼哈顿

6、工程(原子能计划工程一项综合性的工程，它涉及到物理学和化学的各个领域，尤其向无机化学提出了更多的课题)极大地“催化”了无机化学的发展，使无机化学步入了所谓 “复兴” 时期。 原子反应堆的建立，促进了具有特殊性能的新无机材料的合成研究； 同位素工厂的建设，促进了各种现代分析、分离方法的发展; 随着原子能计划的实施，以及量子力学和物理测试手段在无机化学中的应用，使得无机化学在理论(如周期系理论、原子分子理论、配位化学理论、无机化学热力学、无机反应动力学)上也渐趋成熟。各种粒子加速器的建造，推动了超铀元素的合成;船谚踞羌硅性趴勤霜贬月抑殷仪彪媒耍炕溅派耪虽香窒盈采麓妈汗酉谐菏中级无机化学中级无机化学

7、 第二次世界大战中美国的曼哈顿工程(原子 战后和平时期中随着工农业生产的飞跃发展，无机化学不仅在原有的天地中长进，而且还不断渗透到其它各种学科而产生了新的边缘学科，如: 自战后至今,无机化学已从停滞萧条步入了一个“柳暗花明又一村”的黄金时期。有机金属化合物化学无机固体化学物理无机化学生物无机化学和无机生物化学 等等盒倚站悔期堵十席悦捏艇盐栖抱顶壤桓潞烟曝疑茵爆唱面撬似坛誓旨淮裂中级无机化学中级无机化学 战后和平时期中随着工农业生产的飞跃发展， 二 无机化学的现状和未 来发展的可能方向 1 有机金属化合物化学现代无机化学中第一个活跃的领域: 1827年就制得了第一个有机金属化合物Zeise盐:K

8、2PtCl4C2H4 KPt(C2H4)Cl3 KCl 1952年二茂铁的结构被测定; 近几十年本领域的发展十分迅速：钻睬诵妓绪准贰潦坯巧炉婶坪韧暮歼桌训册傈镰设颗综昭温娶别繁胰语沼中级无机化学中级无机化学 二 无机化学的现状和未 1 有发现了很多新反应；金属有机化学的发展 导致了各种有机合成 新方法的建立；使人们对催化过程有 了进一步的了解。制备了许多新化合物；壤硷兜筐内翱聂茂胡毗涅饼肌斌选池帆掸嘲匿钓摇颁郊算爹贱班焕漠费跋中级无机化学中级无机化学发现了很多新反应；金属有机化学的发展使人们对催化过程有 ZieglerNatta催化剂是一个烷基铝和三氯化钛固体的混合物，可在低压下生产聚乙烯和聚

9、丙烯，其作用机制被认为是乙烯或丙烯聚合时的链增长的顺位插入机制，增长中的链与单体分子往复于两个顺式配位之间(这个机制让人联想到一台在分子水平上起作用的纺车) 。 如: Ziegler和Natta因发现烯烃的立体有择催化而分享了1963年的诺贝尔化学奖。有6人因在本领域内的贡献而获诺贝尔奖金。徘灯蜕唱领屹偿重绥番噎桓程湘擅炮勇仑区鸥趣眯橙欠绝律剪汕掉蓟柿漏中级无机化学中级无机化学 ZieglerNatta催化剂是一个烷基 以丙烯在Ziegler Natta催化剂作用下聚合生成聚丙烯的反应为例: 这一聚合反应的重要特点是由于受到配位在 Ti离子上的R和Cl配体空间位阻的影响，使得丙烯的配位和烷基的

10、迁移只能以一定的方式进行，从而得到立体定向的聚合物。 首先是在TiCl3晶体中Ti原子上产生配位空位；丙烯分子在Ti原子的空位上配位，形成一个四中心的过渡态，烷基迁移到丙烯上，得到一个新的Ti烷基配合物。在Ti离子重新出现的空位上再被丙烯分子配位，接着又进行烷基的迁移，如此循环不断，最后得到聚丙烯。 焊体悄扮根捻砷多矣句荧箕苔骡群群乔诡舔漱凿改款温誊阔昼钒咒耙跃爹中级无机化学中级无机化学 以丙烯在Ziegler Natta催化剂作用下聚合生 Wilkinson和Fisher由于在环戊二烯基金属化合物即所谓的夹心化合物的研究方面作出的杰出贡献而荣获了1973年的诺贝尔化学奖。 夹心化合物是一类结

11、构特殊的化合物，其中心金属原子位于两个环之间，且与两个环上碳原子等距离。被戏称为 “三明治”化合物(Sandwich Compound)。研究表明，金属离子与环通过强的大键进行结合。这类化合物是富电子的，能发生许多亲电子取代反应。已合成出几乎所有过渡金属的环戊二烯基化合物及与环戊二烯基化合物类似的二苯铬和二环辛四烯基铀等。 二茂铁 二苯铬 二环辛四烯基铀蕉狗爬筑夷斜喻若华铸椅碱抚育耶迟腔悲茄信是关铡护传胳疆绸涨巴慢靛中级无机化学中级无机化学 Wilkinson和Fisher由于在环 依赖物理测试手段已经能定量地搞清楚配合物结构的细节结构：2 配位化学成键理论： 1893年维尔纳提出主价和副价理

12、论 1930年鲍林提出价键理论 利用晶体场配位场理论、MO理论可以对配合物的形成、配合物的整体电子结构如何决定配合物的磁学的、光谱学的性质等理论问题作出说明。 1929年Bethe提出晶体场理论 对晶体场理论的修正是配位场理论 1935年van Vleck用 MO理论处理了配合物的化学键问题在上世纪50、60年代，无机化学最活跃的领域是配位化学：汲琴铀奸蛔际广哟橡隅院核副贡昧锗谎荤类缔兴蔫休鹊彭粟茨肖债夸弓机中级无机化学中级无机化学 依赖物理测试手段已经能定量地搞清楚配合物结构的 配合物形成和转化的动力学知识也获得了迅速的发展。 利用经特别设计的配位体去合成某种模型化合物(配合物)，用于研究配

13、位反应的机理，确定反应的类型。动力学 在维尔纳时代，几个已知的羰基化合物被看作化学珍奇。现在，金属羰基化合物及类羰基配位体(如N2、NO、PR3、SCN等)的金属化合物的研究已发展成为现代化学的一个重要分支。 热力学 已能准确测定或计算配合物形成和转化的热力学数据。新型配合物的合成瘦跺拉汐硕胀涡烧啤舍示契谈谢簧拎吨窗敏衅敝泽亮簧娘兜秘涣彻鞍夹押中级无机化学中级无机化学 配合物形成和转化的动力学知识也获得了迅速 金属羰基化合物具有优异的催化性能。例如，以前由甲醇和CO合成醋酸需要使用高压(650 700)105 Pa反应才能进行，目前使用一种铑羰基化合物Rh(CO)2I2作为催化剂可以在低压下使

14、CO“插入”到甲醇中去: CH3OHCO CH3COOH CH3ICO CH3COICH3OHHI CH3IH2O CH3COIH2O CH3COOHHI其反应如下插入反应还原消除泻槐捞尺阜施库侣帜问捍纷昏炒逸逞洼潮豹饱蜗案粘张羞氟团柏冲虞倔险中级无机化学中级无机化学 金属羰基化合物具有优异的催化性能。例如，以前由甲 其中包括了步的氧化加成，步的插入反应，步的还原消除等反应，而Rh的氧化态则在+1和+3之间来回变化。 催化机理： 甲醇与碘化氢作用生成碘甲烷； 碘甲烷与Rh(CO)2I2作用生成六配位的铑的甲基配合物； 甲基移动变为五配位的甲酰基配合物； 五配位的甲酰基配合物加合CO变为六配位的

15、化合物; 六配位的化合物水解生成醋酸和铑的六配位氢配合物； 铑的六配位氢配合物脱去碘化氢变为Rh(CO)2I2。董界然简藉碎辐嫂秀来镰下晌晨概鼠趟踌殉窝嚼娶硕腊踌堰伦搐峻喘羹竖中级无机化学中级无机化学 其中包括了步的氧化加成，步的插入反应，步的还原()成键成键成键 金属羰基化合物以及类似的配合物的研究也极大地推动了价键理论的发展；()协同成键方式丰富了配位成键的理论宝库;岔插扬冠阵耀拈嗜谗骨啤垃溅吗耻剂宿拄多焦贫拓挞淖洁不畏骏历筷科木中级无机化学中级无机化学()成键成键成键 金属羰基化合物以及类似的配 N2分子与CO是等电子体，由于结构上的相似性，N2也可和过渡金属生成分子氮配合物： N2 的

16、端基配位 N2 的侧基配位 镍锂双核N2 配合物 配合物中的N2可加合质子并被还原为氨或肼:如HCl / CH3OH 60 HCl / Et2O 60 NH3N2N2H2N2Ti(Cp)2N2蒲硫虚浩屈铱喉揽膨娜皮鞘乎么辉盈倘贝禽沃肋穗咖县浓剐萤鸵政撒沪触中级无机化学中级无机化学 N2分子与CO是等电子体，由于结构上的相似性 从表可看出:当N2配位形成双氮配合物后，NN键长都略有增加(最大增加25 pm)，伸缩振动频率NN都有所减小(减少100500 cm1)，表明NN键的强度有一定程度削弱，氮分子得到不同程度活化，为双氮配合物进一步反应创造了有利条件。斥锐喜王代磅倦辈呆食寄痕市回瘪好跑蒜瞒新

17、娇砾仇翻涨锨盔弯例坊援腋中级无机化学中级无机化学 从表可看出:当N2配位形成双氮配合物后，NN键长都 磁性材料在促进社会科技发展中有着重要的地位总要提到我国最早根据物质磁性而发明指南针的伟大创举。在现代社会生活的实际中也得到广泛应用。如工业上的磁力机械，磁屏蔽和电磁吸收、扬声器、电话通讯、马达、高科技中的磁开关、敏感器件、信息储存、磁碟或磁带、智能磁性材料等。 人们熟知的磁体大都为以原子或具有 d 或 f 轨道的过渡金属为基础的磁体。它们大都是用高温冶炼的方法制备的无机物质。 分子磁体的研究 功能配位化合物的研究受句沉统辰隐掷蓬籍受豺舟渣煌鸵脸庐核锰辟素僵叉桐侣珠枚缝舒鞋补略中级无机化学中级无

18、机化学 磁性材料在促进社会科技发展中有着重要的地位总 近些年来发展了一类分子磁体。它们是以顺磁性分子作为基块按某种有序的方式使分子自旋在空间排列的磁体。是通过有机金属或配位金属化学的低温合成方法制得的。 和通常的磁铁相比，分子磁体的特点是： 易于用化学方法对分子进行修饰和剪裁而改变其磁性; 可以将磁性和其它机械、光、电等特性相结合; 可以用低温的方法进行合成。 这些特点使它们特别适用于未来作光电子器件。肄念波今处治鹏疟覆澳凄谈炙翔述那搓溉各澳豹噬恒洪奋贼憨妆蘸亿恢覆中级无机化学中级无机化学 近些年来发展了一类分子磁体。它们是以顺磁性分 典型的磁性质表现在对磁铁的吸引或排斥上。其实质是涉及到相邻

19、原子或分子中电子自旋的偶合作用。 从量子力学来看每个电子的自旋都关联一个小磁矩()。 当分子中有二个电子处在同一轨道时()，这一对电子磁矩所产生的相反磁场彼此相消，净自旋为零(洪特规则)，则该物质是抗磁性的；当分子中至少有一个轨道含有一个未成对的电子时，则具有净的自旋而导致物质的磁性，该物质是顺磁性的。 旁剧虱纸遁教昂追发疲败钉悉蛮睬程油藻狙处寿腾脱哆悔梁氨孵烤舟盛硅中级无机化学中级无机化学 典型的磁性质表现在对磁铁的吸引或排斥上。其实质是涉及 当含有未成对电子的分子形成固体时，分子所表现的宏观磁性质(用摩尔磁化率来表示)，与各个分子中的自旋在空间的相互取向后而形成的总自旋S有关。这种不同的自

20、旋相互作用使得它们表现出不同的磁性质，特别表现在它们在外磁场H作用下有不同的响应。启圃靖赃孕厩栽换异伤组洛弧饯葡擂菌拆折互惕拘需纂班宛娟湘琉姑则辞中级无机化学中级无机化学 当含有未成对电子的分子形成固体时，分子所 通常有下列几种磁化特性： 当分子间相互离得较远(当过渡金属离子被体积大的配体所配位时，就是这种情况)，自旋间偶合的能量小于热能，这时的行为体现为顺磁性。即使配合物分子本身的排列是有序的，其自旋在磁场中的排列也受温度的干扰而并非完全有序取向。其特征是它的分子磁化率m服从Curie定律 mC/T(Ng22/3kT)S(S+1)粹丙盟礁馁未龙杂毙棒驼回犊廓岿碉竖揩挞局叫借弊晃珍狡掖试捞席狈

21、抑中级无机化学中级无机化学 通常有下列几种磁化特性：粹丙盟礁馁未龙杂毙棒 当分子间相互靠得很近， 若导致自旋相互平行()，这种物质称为铁磁性偶合。 相反，当自旋偶合导致自旋反平行()时称为反铁磁性偶合。 铁磁性和反铁磁性偶合的分子磁化率m通常都服从CurieWeiss定律mC/(T)。 其区别是铁磁性物质的weiss常数为正值，反铁磁性的为负值。瞒畔旗孝端品赣曝兵哆孺咨获谈赋农砷猾彪窄泳蛊缮津源椽泊咒诈糕痴宣中级无机化学中级无机化学 当分子间相互靠得很近，瞒畔旗孝端品赣曝兵哆孺咨获谈 当具有大小不相等的自旋S1和S2的两个分子相互靠近而形成反铁磁性偶合时，它们的自旋不能完全抵消，表现出相当于

22、SS2S1的磁性，这种物质称为亚铁磁性。 当邻近的自旋取向一致，但在材料的不同区域中指向不同的方向时则称为自旋玻璃(spin g1ass)等。 可见，物质的磁性质是多种多样的，研究分子磁体物质的磁性具有重要的理论意义和实际意义，基于此，对分子磁体的研究已成了各国学者的主攻目标。蕴仁故品驻渭淖旭硼尽采吧兄幅欠崩暮貌阳忍鼠搐吝噶涣陡胳游帘舌黑设中级无机化学中级无机化学 当具有大小不相等的自旋S1和S2的两个分子 混合价化合物是在一个化合物中，有一种元素(通常是金属元素)存在着两种不同的价态。近年的研究表明，材料的光、电、磁等性能及生物体中的电子传递往往与混合价密切相关。在固态电子学时代，材料的功能

23、主要是通过对半导体中电子转移和电子传递的控制来实现的。对分子电子学来说，最重要的则是如何控制所设计的化学结构中的电子转移和电子传递。 如,普鲁氏蓝KFe()Fe()(CN)6的Fe()和Fe()之间常发生的Fe()Fe()电荷迁移,钼蓝中的也发生Mo()Mo()这样的情况。混合价化合物的研究浊隙驰陛隔境件篆绢史搽淬傀娃胡筏沽薄育哼家笨骡端废忌智舜缉雪颐亢中级无机化学中级无机化学 混合价化合物是在一个化合物中，有一种元素(通 如果用表示金属离子的价(电子)离域的程度，则： 0时，两种金属处于不同的环境中，不发生混合。不产生金属到金属的荷移，配合物的性质为不同价体系的叠加； 是不大的数值，两种价态

24、的环境相差不大，两种金属之间常有桥连配体存在； 值很大，电子有很大的离域作用，不同价的金属已完全混合，其间已分不清差别。司铸筑好掐杂戊衡呀描设愁娠穗蛋销佃拳筒貌国饮茂列询鹤盂渗巩浆煌盖中级无机化学中级无机化学 如果用表示金属离子的价(电子)离域的程度电荷转移型导电配合物超分子材料的分子设计 最先报道的电荷转移型导电配合物超分子是KCP: K2Pt(CN)4Br0.32.3H2O 它是个具有铜光泽的晶体。KCP所有的Pt原子都具有同样的非整数氧化态，Pt(CN)4 柱沿着与 Pt(CN)4平面相垂直的方向堆积，Pt的dz2轨道交叠形成一维通道，沿堆积方向的室温导电率高出垂直方向导电率约105倍。

25、Pt的dz2的重叠而使电子离域化。在配位基团的周围存在的Br从d轨道接收非整数个电子，诱导出部分充填的能带从而导致产生高电导性。 KCP耕俊帆洲屑裴袁较砍筑缘惨滇载夷予退窝问间汾钨锄鲍叙酮亩宁则蚁改仙中级无机化学中级无机化学电荷转移型导电配合物超分子材料的分子设计 后来，发现了一类电荷转移型配合物在一定的条件下呈现出超导性：狸炙绢铁曳屑撂敛孰稀申剐砧弱骑撵欣肪自妄撮够赖剖玲讶请羡潘内割郡中级无机化学中级无机化学 后来，发现了一类电荷转移型配合物在一定的条件下呈现出 3 金属原子簇化合物化学 1946年发现了Mo6和Ta6的簇状结构，1963年发现ReCl4含有三角形的Re3簇结构，ReRe之间

26、存在多重键。 Mo6Cl64 Ta6Cl122 Re3Cl123廷锚含法察芋批充赴卖皑涪浦卧铂渭砍破褪肪苗倦遇池眷坤鞠陛刑赔捷傍中级无机化学中级无机化学 3 金属原子簇化合物化学 1946 金属原子簇化合物大都具有优良的催化性能； 有的还具有特殊的电学和磁学性质；如PbMo6S8 在强磁场中是良好的超导体； 某些含硫有机配体的簇合物有特殊的生物活性，是研究铁硫蛋白和固氮酶的模型物； 金属原子簇化合物中的化学键又有其特殊性; 研究表明金属不仅可以同配位体而且也能同金属原子成键。 研究金属原子簇化合物有重大的理论意义和实际意义。辟寐酷骤篆扛糖摧貌饭替挣饿腔游竹褪谓龄粪演钡措掌锦赴络讣守肺斥倚中级无

27、机化学中级无机化学 金属原子簇化合物大都具有优良的催化性能； 4 生物无机化学 生物无机化学是最近几十年才发展起来的一门无机化学与生物化学之间的边缘学科，是近来自然科学中十分活跃的领域，其研究范围很广，包括： 应用无机化学的理论原理和实验方法研究生物体中无机金属离子的行为，阐明金属离子和生物大分子形成的配合物的结构与生物功能的关系; 研究如何应用这些原理和规律为人类利益服务。芬暮薯搁孜璃算厦撞政混魁固绅陪骗嫌弊晦鸵松儿籍塞蓄悯悟鼓笛膊纺够中级无机化学中级无机化学 4 生物无机化学 生物无机化 又如，核糖核苷酸还原酶、甲烷单加氧酶、紫色酸性磷酸酶及最近发现的催化硬脂酸转化为油酸的脱氢酶等均为重要

28、的非血红素铁蛋白。 而各种锰酶(绿色植物光系统中的氧释放配合物、含锰过氧化氢酶、含锰超氧化物歧化酶、含锰核糖核苷酸还原酶等)在生物催化行为中都发挥着重要的作用。 铁蛋白质的活性中心一般都为氧桥联的双核铁结构。而锰酶多为由桥配体连接的锰的双核或多核配合物，其桥配体主要是O2、 RCOO及RO离子，它们以多种形式(2-，3-)形成单桥、双桥及三桥的配合物。 金属离子在生命过程中扮演着重要的角色： 如，在血红素、维生素B12、辅酶、细胞色素C、几十种之多的金属酶和蓝铜蛋白质等中的Fe、Co、Cu 等许多过渡金属离子在各种生命过程中起着关键性的作用。战化食忱虑拣伤狮疫扁膏诀歼妈仍骄敷阿宜假童亮婆袜尹揭

29、皆补章瑶途亡中级无机化学中级无机化学 又如，核糖核苷酸还原酶、甲烷单加氧酶、紫色酸 值得一提的是无机生物固氮，现在知道固氮酶是由铁蛋白和钼铁蛋白构成的。在这些蛋白中，Fe、S、Mo 都是功能元素。通过模型化合物的研究发现：Fe、Mo蛋白的结构是由组成为 MFe3S3的两个开口“网斗”口对口地被三个S原子相桥联。附图中上半部那个MFe3S3(口朝下)的M为Fe原子, 而下半部那个口朝上的MFe3S3的M则为Mo原子。结构中存在一个由6个配位不饱和Fe原子组成的三棱柱体，Rees等认为N2分子是在三棱柱体空腔中与 Fe原子形成六连N2桥物种而活化并被还原的。图中的Y在最先的报道中是个未知配位体，现

30、在则认为也是S原子。楚疏螺盖旧支梗诀臻咱胳宗墟逞冉疑烙赫厅复西鄂恰滨左颤阔撕阿浙柒夕中级无机化学中级无机化学 值得一提的是无机生物固氮，现在知道固氮酶是由 5 无机固体化学 例如，超导材料的研究离不开无机化学。 1911年Onnes发现Hg在4.2 K温度下具有零电阻的特性; 1986年Bednory和Muller发现镧、钡、铜的混合氧化物在35 K显示超导性; 这一发现开辟了陶瓷超导研究的新路，导致它们获得了1987年诺贝尔物理学奖。 从l911年开始算起的75年中，将临界温度逐渐提高到23 K (平均每10年提高3 K)。 无机化学与作为现代文明的三大支柱 (材料、能源、信息)之一的材料有

31、密切关系，无机固体化学在材料科学研究中占有重要的地位。且赦戊耕柒壹扫岔滩尼刽敖隐赔把失传溅究挡泰楞号声汁琢东锈牧验盒栅中级无机化学中级无机化学 5 无机固体化学 例如 YBa2Cu3O7x属于有“缺陷”的钙钛矿型的结构，钙铁矿结构中Ti的位置被Cu所占据，而Ca的位置换成了Ba和Y，结构中一些氧原子从本应出现的位置上消失。正是这种“缺陷”结构使其具有超导性。 1988年朱经武和吴茂昆发现类似的混合氧化物 “一、二、三”化合物(YBa2Cu3O7x , x0.1) 在95 K显示超导性。标兑牺屡崩织陆蔡沮汪募印架泞媚盏蹬侍釜伏速拣掇勾慌垒桅溺影宫潦脏中级无机化学中级无机化学 YBa2Cu3O7x

32、属于有“缺陷”的钙钛矿 一类非常重要的无机非金属材料是高技术陶瓷材料,它包括功能陶瓷和结构陶瓷两大类: 压电陶瓷是一种典型的功能陶瓷,它能将电能转换成机械能,或者将机械能转换成电能。用它做成的换能器、传感器已广泛用于超声、水声、电声等技术领域。 如，医生使用超声波扫描仪的探头(用压电陶瓷做成)放在人体需要检查的部位，荧光屏上就会显示因人体内部的情况。挎皑勺构黎各枝肄懒泰只漏吟钎咬欧溯寥僧沏诞埂邑巷贾酞填双击镐俺柯中级无机化学中级无机化学 一类非常重要的无机非金属材料是高技术陶瓷材料,它包括 典型的结构陶瓷有氮化硅、碳化硅、增韧氧化锆等高温结构陶瓷。它们具有强度高、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等优良性

33、能,已被广泛用来制造机械部件,尤其是制作发动机耐热部件。包括燃烧室、活塞顶和气缸套等,可以提高燃气温度和减少冷却系统，从而大幅度提高热机效率和降低燃料消耗,减小发动机体积和重量。 由于陶瓷的原料取之不尽，用之不竭，其性能又在许多方面优于钢材或有色金属合金。因此，目前世界上各经济发达国的无机化学家、材料科学家都在竞相研究开发这些高技术陶瓷材料。果箍仁肮微诊菜负电徒旧尿湛典震铁万硝舅阁扑姐域诧锁歉漏办谅炕技槛中级无机化学中级无机化学 典型的结构陶瓷有氮化硅、碳化硅、增韧氧化锆等高温结 6 非金属化学 非金属无机化学中最突出的几个领域 稀有气体化学硼烷化学富勒烯化学 1962年，加拿大化学家Bart

34、lett首次将强氧化剂PtF6与气体Xe混合，两种气体立刻发生反应，生成XePtF6和 XeFPtF6。此后化学家们又相继制备出XeF4、XeF2、XeF6、XeO3和XeO4等。 巴利特的发现对同一领域和相近领域的研究工作产生了巨大的影响。 稀有气体氟化物作为新氟化试剂还使化学家得以制备某 些新型化合物和原先不曾制得的高氧化态物种。 稀有气体化学的发现一开始就与氟化学相联系，它的发展又成为发展氟化学的驱动力。件巢士遭膨王挫专杭啊核棉引垄缠乒登矿向赌斌套姜塑炯啊痪沈蒙尖阴荣中级无机化学中级无机化学 6 非金属化学 NaBrO3+XeF2+H2ONaBrO4+2HF+Xe 例如，多年来就熟悉Cl

35、O4 和IO4 的化合物，未能制得对应含BrO4的物种的事实令无机化学的授课教师和学生深感困惑，根据周期表判断该物种理应是存在的。这一多年的困惑在1968年终于得到了解决，第一次制得该化合物时用作氧化剂的就是稀有气体氟化物XeF2: XeFn作为强氧化剂和氟化剂，在有机合成等方面得到实际应用。还有报道说，氟化氙可用作聚合引发剂和交联试剂，又可用作优质激光材料等等。 XeO3的氧化性用于铀、钚和镎裂变同位素的分离；还可用作微型炸药。 可用Na4XeO68H2O的很低的溶度来定量测定Na。嘉吴阔磺递酌迢艰活书照钻我柯磐沫含或健父字臆礁底凑昆桂舒鸣蒸往疫中级无机化学中级无机化学NaBrO3+XeF2

36、+H2ONaBrO4+2HF+Xe 迄今制得的多为Xe的化合物。Kr的化合物的制备就比较困难，目前只知KrF2和KrF4；更小的稀有气体(He、Ne、Ar)的化合物至今还未制备成功。 Rn的化合物似乎应该较易制得，如果能制备成功，就有可能用化学方法去检查和除去矿井中的Rn气，也可用于消除民用住房中的Rn气，使人们免遭超剂量放射线的伤害。叼蒂墒篮乔慰肆眯侩过蔡忧掠厩怖摩痛孟从粥诞嘛沉伯律鸣唆揉皱旦场腹中级无机化学中级无机化学 迄今制得的多为Xe的化合物。Kr的化合物的 硼氢化物在1879年即已发现，经上世纪初德国Stock 20余年的研究已制备并鉴定出B2H6、B4H10、B5H9、B5H11、

37、B6H10和B10H14 等硼氢化合物以及它们的衍生物。愉峭引筐阎痒哎将玫州阎抉软牌狂钱粘彰呜煌陛抄册术郡锐仓揽惧窑笼慢中级无机化学中级无机化学 硼氢化物在1879年即已发现，经上世纪初 自上世纪50、60年代以来，由于航天事业的飞速发展，硼烷曾被指望用来作为火箭燃料(基于硼烷与氧反应发出大量的热)。这种愿望推动着硼烷的制备和合成工艺的发展，同时也促进了硼烷化学的基础研究工作。1957年，美国化学家Lipscomb通过对各种硼烷结构的系统研究，提出了在这些缺电子化合物中存在着三中心二电子共价键的多中心键的假设，并总结了各种硼烷构成多面体结构的规律，他的这一杰出的工作赢得了1976年的诺贝尔化学

38、奖。邹组袋爵晕浅露婿弟奥规趁羡埃坦唉帆堵恬先隋兆执椰整禹砖头融毕挚愤中级无机化学中级无机化学 自上世纪50、60年代以来，由于航天事业的飞 上世纪90年代，美英科学家对碳元素的第三种同素异形体 C60 的研究取得了重要的进展。 C60是一种由60个碳原子构成的分子。每个碳原子以sp2.28(也有其它杂化方式的报道)杂化方式与相邻的碳原子成键, 剩余的p轨道在C60球壳的外围和内腔形成球面大键, 构成一个由12个五元环和20个六元环组成的直径为0.7 nm的接近球面体的32面体结构，恰似英国的足球，具有高度的美学对称性。具这种结构的C60分子，表现出许多奇特的功能，如分子特别稳定，可以抗辐射、抗

39、化学腐蚀，特别容易接受和放出电子。由于C60是一个直径为0.7 nm的空心球，其内腔可以容纳直径为0.5 nm的其它原子。已经证明，富勒烯的笼中可以包含的单个离子，如K、Na、Cs、La、Ca、Ba、Sr和O等, 生成富勒烯的包合物MnC60。例如，掺钾K3C60在 255 成为超导体。乱奥呈富炎诵行恐昔崇敬唱决惟呀侣藕词赶蔽钨智婪联杆通股还脉庄爽掠中级无机化学中级无机化学 上世纪90年代，美英科学家对碳元乱奥呈富炎诵 除了C60以外，具有这种封闭笼状结构的还有C26、C32、C52、C90等等。 1986年Curt、Kroto和Smalley因在C60研究中的贡献而被授予诺贝尔化学奖。纯忠窥

40、竟掩族灌谁罗夷婆船醉谆捏宪渡哗祸毯程管裂瓣蛤衰酣皱革庞支嘻中级无机化学中级无机化学 除了C60以外，具有这种封闭笼状结构的还有C7 超分子化学 超分子化学(Supramolecular chemistry)是近些年来在一些交叉学科中产生的边缘学科。从分子化学到超分子化学标志着化学的发展进入了一个新的历史阶段。所谓超分子，用诺贝尔化学奖得主法国化学家Lehn的话说，就是“超越分子概念的化学”，它是指两个以上的分子以分子间作用力所形成的有序聚集体的化学，或两个以上的分子以分子间的力高层次组装的化学。因此超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间力相互作用缔结而成为具有特定结构和功能的超分子体系的

41、科学。或用一句简单的话说就是，超分子化学是研究多个分子通过分子间作用力而形成的功能体系的科学。 Pedersen、Cram和Lehn等三位科学家因在超分子方面的开拓性工作和杰出贡献共同分享了1987年诺贝尔化学奖。忻褥控艺肇猾滴颂汛齿锋卡抡邮景迹袒笑缘累碍催向卿掸嚏撰惜仔巾糖逢中级无机化学中级无机化学7 超分子化学 超分子化学(Supramol 超分子化学发源于有机化学中的大环化学，特别是冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃和富勒烯等化学。Cram和Lehn基于对这些大环化合物对无机离子的配位和识别作用，提出了主客体化学(HostGuest chemistry)的概念，即把大环化合物称作主体化合物而把进

42、入大环的无机离子或小的有机分子称作客体。如果说在主客体化学阶段有机和无机型体还有主人、客人之分的话，到了超分子化学阶段，“有机和无机便是平等的伙伴”了。 还莉塑期兴丧射毁庄患轮必逆材易再湛恳落毙莫找面梁圭言歹姐疙均撇偷中级无机化学中级无机化学 超分子化学发源于有机化学中的大环化学，特别是 分子识别、转换和传输是超分子物种的基本功能。通过分子组装形成超分子功能体系，是超分子化学的目标之一。生命的奥秘和神奇不是由于特殊的结合力、特殊的分子和分子体系，而是存在于特殊的组装(双分子膜，胶束，DNA双螺旋等)之中，因此超分子的研究与生命科学的发展密切相关。 将有机和无机物种巧妙地组合起来，可以获得具有特

43、殊功能的分子体系一分子器件，因此，超分子化学还是信息和材料科学的基础。 可见，超分子化学不仅涉及无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、高分子化学，而且还涉及材料、信息和生命科学。 牛晨借蹈措下尚抽茧淡兔氓纵驾惊绽句资色胀蓉辆袋充特砷壁帽钮捷挛英中级无机化学中级无机化学 分子识别、转换和传输是超分子物种的基本功能。 从某种意义上讲，超分子化学淡化了有机化学、无机化学、生物化学和材料科学相互之间的界限，着重强调了具有特定结构和功能的超分子体系，将四大基础化学(有机化学、无机化学、分析化学和物理化学)有机地融合成一个整体。近二、三十年来，超分子化学的研究在国际上得到了长足的发展。1992年便创办了

44、专门的学术刊物超分子化学(Supra-molecular Chemistry)，国内也积极开展了这方面的研究工作，并已取得丰硕成果。 宜昨能党艳寞瞻闸蓉臻掳昏轨载辖艾饲逻装法律张晨鼓淳彬片赔抖输逃猎中级无机化学中级无机化学 从某种意义上讲，超分子化学淡化了有机化学、无 三 现代无机化学发展的特点 已经进入到了现代发展阶段的现代无机化学具有如下三个特点: 1 从宏观到微观 现代无机化学进入到物质内部层次的研究阶段，也即进入了微观水平的研究阶段。现在不只研究无机化合物的宏观性质，而且更重视物质的微观结构的研究即原子、分子内部结构特别是原子、分子中电子的行为和运动规律的研究，从而建立了以现代化学键理

45、论为基础的化学结构理论体系。 现代无机化学是既有翔实的实验资料又有坚实的理论基础的完全科学。膳乱袒鄙鲤讥辊述圃盟函浦议描猛诀芭豌忆暑悔裸邢潞畦蛋丙晃恤戍虾狰中级无机化学中级无机化学 三 现代无机化学发展的特点 已经 现代无机化学特别是结构无机化学已普遍应用线性代数、群论、矢量分析、拓扑学、数学物理等现代的数学理论和方法了。并且应用电子计算机进行科学计算，对许多反映结构信息及物理化学性能的物理量进行数学处理。这种数学计算又与高灵敏度、高精确度和多功能的定量实验测定方法相结合，使对无机化合物性质和结构的研究达到了精确定量的水平。 2 从定性描述向定量化方向发展媚瘪蝶瘪舆遁笋文级峰匠婴澈育插保艘故沦蹿碳荒休消岛日炒然摹误肠袭中级无机化学中级无机化学 现代无机化学特别是结构无机化学已普遍应用 3 既分化又综合, 出现许多边缘学科 现代无机化学一方面是加速分化，另一方面却又是各分支学科之间的相互综合、相互渗透，形成了许多新兴的边缘学科。 此外还有物理无机化学;无机高分子化学;地球化学;等等。 无机化学与有机化学的结合产生了