3-无机合成-2013-2014-前言-1

/前言０.1发展简史和重要作用０.2无机合成和无机新材料0．3无机合成化学的研究内容0。4无机合成的研究方法０。5无机合成和有机合成的区别前言0。１发展简史和重要作用1。学科分类1)化学 一级学科ﻩ重要学科2）无机化学 二级学科 基础学科3)无机合成ﻩ三级学科ﻩ前沿学科4）相关研究方向 四级学科ﻩ不断拓展2。学科代码150 化学ﻫ1５0.１5 无机化学150。15１０ﻩ元素化学ﻫ1５０.1520 配位化学ﻫ1５0．1530ﻩ同位素化学ﻫ１50．1５４０ﻩ无机固体化学ﻫ150.1550 无机合成化学ﻫ1５0.15６0ﻩ无机分离化学ﻫ150。１５70ﻩ物理无机化学

１5０。15８０ﻩ生物无机化学ﻫ150。1５9９ 无机化学其他学科３.发展史１）人类古代历史-以无机材料命名石器时代:人类历史分期的第一个时代、大约始于距今二三百万年、止于距今６0００至４0００年左右。陶器时代：陶器时代的时间跨度约在旧石器时代晚期和新石器时代末期,陶器的大规模使用，是新石器时代的主要标志。铜器时代:介于最早的石器时代和较晩的铁器时代之间的一个时代，距今约4２00年。铁器时代：是继青铜时代之后的又一个时代。它以能够冶铁和制造铁器为标志，距今约3400年。炼丹时代：我国自周秦以来就创始和应用了将药物加温升华的这种制药方法，为世界各国之最早者,距今约250０年。火药时代:欧洲人直到125０年才懂得使用它,在中国则可能要早一些。2）20世纪—新材料时代配位化学－氮分子配合物—50年代化学固氮金属有机－环戊二烯金属配合物—１973年诺贝尔化学奖。红宝石激光材料—８0年代YBaCuO高温超导陶瓷材料－９0年代C60无机碳材料—1996年诺贝尔化学奖石墨烯材料—201０年诺贝尔化学奖公元2005年7月１2日,英国伦敦佳士得公司拍卖场，一只高27．５厘米、直径３３厘米的中国青花瓷罐,以156８。8万英镑(折合２．3亿人民币）的天价成交.由此,一场旷日持久的寻宝热,席卷中国大地……清雍正官窑粉彩蝠桃寿纹橄榄瓶2004年415０万港元，全国政协常委、香港中华总商会副会长张永珍,赠给上海博物馆清乾隆御制珐琅彩“古月轩"题诗花石锦鸡图双耳瓶２00５-1０-２3香港苏富比秋拍1。１５４8亿港元成交，ＲMB1２2，４0８,８00元,收购人香港古董商人翟建民清乾隆外粉青釉浮雕芭蕉叶镂空缠枝花卉纹内青花六方套瓶2005—5—2纽约苏富比4492万港元/RMB47,615，２０0元0.2无机合成和无机新材料近代无机合成的主要任务是提供高新技术发展所需求的日益增多的新型无机材料。因此,无机合成亦可称为无机材料合成.正在快速发展的科学技术与无机合成之间的关系。1。能源开发生产力和科学技术的发展,消耗了巨大的能源。非再生能源逐渐枯竭。解决的办法-开源节流。１）开源：开发新型能源，磁流体发电，潮汐发电，风力发电，地热发电,太阳能发电，染料电池等。2)节流:提高现有能源使用效率,保温隔热材料，机械性能好等。解决这些问题都需要一系列无机材料做支撑。2。空间技术空间技术对军事，通讯,气象，资源，卫星，空间实验室等有重要意义.需要：1）高强度材料（耐４00０°２）轻质量材料(1０00ｋg数千万美元)蛟龙如海神八和神九返回3。电子技术电子计算机等由于使用了半导体材料和器件,能够形成集成电路和大规模集成电路，达到：1)小型化2）高速化３)复合化4）高可靠性什么是云计算?云计算是一种基于因特网的超级计算模式,在远程的数据中心，几万甚至几千万台电脑和服务器连接成一片。因此,云计算甚至可以让你体验每秒超过１0万亿次的运算能力,如此强大的运算能力几乎无所不能。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心,按各自的需求进行存储和运算。4.激光技术计量，检测,加工,显示,信息处理,光通讯，光化学,核聚变,医疗,军事科学等。１)产生激光需要各种宝石类化合物，2)应用激光需要各种电光，声光，磁光和非线性光学材料等。５．光电子技术光学和电子学相互交叉的边缘学科。光通讯,光信息处理，显示等方面。需要电光晶体，声光晶体，非线性光学晶体，光导纤维,发光材料等。6。红外技术以红外光学材料为寄出的红外技术是研究红外辐射的产生、传播、转化和测量及应用的一门新兴技术.在军事和国民经济各部门有巨大的应用价值.７。无机药物１）诊断,磁性金属配合物造影剂,稀土金属配合物探针等。2）治疗，Pｔ，Ru，Pｄ等配合物，抗肿瘤，抗艾滋病等，靶向药物.8.催化剂1）提高效率，2)缩短时间,3）降低成本。0。3无机合成化学的研究内容随着合成化学、特种合成实验技术和结构化学、理论化学等的发展,生命、材料、计算机等相邻学科的交叉、渗透,以及实际应用上的需求，无机合成化学的内涵已被大大扩充。不只局限于传统的常规合成，开始进入到大量特种实验技术与方法下的合成(包括了制备和组装科学），研究具有特定结构和性能的无机材料的定向设计合成与仿生合成等。同时与其它学科领域的关系也日益密切,从而使其涉及的内容更广。1。特定结构或特殊凝聚态的无机材料的合成材料的性能与物质的结构密切相关,结构不同，即使由相同的元素组成的物质其性质也会有明显的不同，如石墨和金刚石;α—Fｅ2O３和γ－Fe２Ｏ３等。物质的性质也受聚集状态调控，如体材料与纳米级材料；多晶和单晶材料；球形纳米粒子与纳米棒、纳米线、纳米管等。2．极端条件下无机材料的合成许多物质需要在极端条件下(如超高压、超高温、超高真空、超低温、强磁场或电场、失重、激光、等离子体等）才能被合成.极端条件下合成的物质在性质上往往表现出明显不同于温和条件下合成的物质。3。生物矿化与仿生合成技术从分子层次上实现对化学反应的控制.以模拟生物矿化来制备精密、复杂无机材料的仿生合成成为2１世纪合成化学中的前沿领域之一.生物矿化的奇特之处在于其过程是一个天然存在的高度控制过程，受生物机体内在机制调制，可以实现从分子水平到介观水平上对晶体形状、大小、结构、取向和排列的精确控制和组装,从而形成复杂的分级结构，具备特殊的光、磁和力学性能。表1-1生物体内主要的无机矿物的种类及其功能矿物ﻩ化学组成 生物体/功能碳酸钙（方解石）ﻩCaＣO３ 海藻/外骨骼；软体动物/视网膜碳酸钙(方石）ﻩCａCO3ﻩ鱼类/鱼耳石；软体动物/壳碳酸钙（球霰石）ﻩＣａＣＯ3ﻩ海鞘骨碳酸钙（无定形）ﻩCaCＯ３·nH2Ｏﻩ高等植物/存储Ca羟磷灰石ﻩＣa10(PＯ４)6（ＯH)２ 牙齿、骨骼、鱼鳞/存储Cａ氟磷灰石ﻩCa10（PO4）6F2ﻩ牙齿、软体动物壳磷酸八钙 Ca８Ｈ2（ＰO４）6·５H2Oﻩ牙齿草酸钙石 ＣaC2Ｏ4·H2Oﻩ高等植物／存储Ca水草酸钙石ﻩＣaC2O4·2Ｈ２Ｏﻩ高等植物/存储Ca石膏 ＣaSＯ4ﻩ水母/鱼耳石重晶石ﻩBaSＯ4 海藻、蛤壳天青石ﻩSrSO4ﻩ棘刺虫无定形二氧化硅ﻩSiO2·nH2O 海绵骨骼、硅藻细胞壁磁铁矿ﻩＦe3Ｏ4 细菌、石鳖牙、牙齿针铁矿 a-FｅO(OＨ）ﻩ砺牙纤铁矿 g－ＦeO（OH） 裸藻、细篦水铁矿 5Fe2O3·9Ｈ2Oﻩ动物、高等植物/铁蛋白黄铁矿 FeS2ﻩ细菌磁复铁矿 Fe３S4ﻩ细菌黑锰矿ﻩMn３O４ﻩ细菌冰ﻩH２O 细菌氯铜矿 Ｃu2（OH）3Cl 虫嘴金属单质 Ag/Ａu 细菌硫化镉ﻩＣdSﻩ细菌4.组合化学组合化学是一门将化学合成、组合理论、计算机辅助设计及机械手结合一体，并在短时间内将不同构建模块用巧妙构思，根据组合原理,系统反复连接，从而产生大批的分子多样性群体,形成化合物库（ｃｏmｐｏuｎdlｉbrary），然后,运用组合原理，以巧妙的手段对库成分进行筛选优化，得到可能的有目标性能的化合物结构的科学。组合化学与传统合成有显著的不同。传统合成方法每次只合成一个化合物；组合合成用一个构建模块的n个单元与另一个构建模块的n个单元同时进行一步反应,得到n×n个化合物;若进行ｍ步反应，则得到(n×n）m个化合物。有人作过统计，一个化学家用组合化学方法在2～6周的工作量，十个化学家用传统合成方法要花费一年的时间才能完成。所以,组合化学大幅度提高了新化合物的合成和筛选效率，减少了时间和资金的消耗，成为20世纪末化学研究的一个热点。与传统的制备方法相比,组合合成法具有可大范围调控材料的组分,利用最少的步骤同时合成和筛选大量材料，降低材料制备过程的环境污染等方面的优点。5.节能、洁净、经济等绿色合成合理选择使用无毒性化学品、具有生态相容性的溶剂和可再生材料成为绿色化学研究的重要组成部分。０.４无机合成化学的研究方法两大任务:１。合成未知化合物1）确定研究领域２）查阅多种文献3)设计适当方法2.合成已知化合物1）查阅化合物的性质和合成方法2）寻找几种合成方法,进行