无机合成
无机合成
无机合成 无机合成研究的主要对象: 具有一定结构、性能的新型无机化合物或 无机材料合成路线的设计和选择,化合物或材 料合成途径和方法的改进及创新。 1常规经典合成 2大量特种实验技术与方法下的合成 3开始研究特定结构和性能无机材料的定 向设计合成与仿生合成等 涉及面广,与其它学科领域的关系日益密切
无机合成研究的主要对象： 具有一定结构、性能的新型无机化合物或 无机材料合成路线的设计和选择，化合物或材 料合成途径和方法的改进及创新。 1 常规经典合成 2 大量特种实验技术与方法下的合成 3 开始研究特定结构和性能无机材料的定 向设计合成与仿生合成等 涉及面广，与其它学科领域的关系日益密切 无机合成
主要类型的无机化合物或材料 1合金、金属陶瓷型二元化合物(如C、N B、Si化合物) 2酸、碱和盐类 3配位化合物,金属有机化合物,团簇与 原子簇化合物 4多聚酸和多聚碱及其盐类 5无机胶态物质,中间价态或低价化合物 6非化学计量比化合物 7无机高聚物 8标记化合物
主要类型的无机化合物或材料 1 合金、金属陶瓷型二元化合物（如C、N、 B、Si 化合物） 2 酸、碱和盐类 3 配位化合物，金属有机化合物，团簇与 原子簇化合物 4 多聚酸和多聚碱及其盐类 5 无机胶态物质，中间价态或低价化合物 6 非化学计量比化合物 7 无机高聚物 8 标记化合物
无机合成中的实验技术和方法问题 1实验技术 ●高温、高压 ●超高真空 无氧无水 中压水热合成 ●低温真空 2合成路线和方法
无机合成中的实验技术和方法问题 1 实验技术 ● 高温、高压 ● 超高真空 ● 无氧无水 ● 中压水热合成 ● 低温真空 2 合成路线和方法
无机合成与制备化学中若干前沿课题 1新合成反应、路线与技术的开发以及相 关基础理论的研究 2极端条件下的合成路线、反应方法与制 备技术的基础性研究 3仿生合成与无机合成中生物技术的应用 4绿色(节能、洁净、经济)合成反应与 工艺的基础性研究 5特种结构无机物或特种功能材料的分子 设计、裁剪及分子(晶体)工程学
无机合成与制备化学中若干前沿课题 1 新合成反应、路线与技术的开发以及相 关基础理论的研究 2 极端条件下的合成路线、反应方法与制 备技术的基础性研究 3 仿生合成与无机合成中生物技术的应用 4 绿色（节能、洁净、经济）合成反应与 工艺的基础性研究 5 特种结构无机物或特种功能材料的分子 设计、裁剪及分子（晶体）工程学
热力学在无机化合物制备中的应用 1无机化合物制备反应的判据 △,G=△,H-7△S 对于封闭体系恒温恒压过程,其制备反应方向判 据 (△,Gn)T,p0制备反应不能进行 如果制备反应在热力学上是可行的,但若反应进行 很慢,则该反应在实际上亦不可用,所以必须同时 考虑热力学和动力学这两个因素
1 无机化合物制备反应的判据 热力学在无机化合物制备中的应用 △r Gm＝△r Hm -T△r Sm 对于封闭体系恒温恒压过程，其制备反应方向判 据： （△r Gm）T，p＜0 制备反应能够进行 （△r Gm）T，p＝0 制备反应达平衡态 （△rGm）T，p＞0 制备反应不能进行 如果制备反应在热力学上是可行的，但若反应进行 很慢，则该反应在实际上亦不可用，所以必须同时 考虑热力学和动力学这两个因素
2制备反应的示例分析 [例1]在过量氧气的条件下,若用氨催化氧化法制硝 酸,氨氧化所生成的产物是No?还是NO2?是否可一步 制得NO2? [解]题设条件的反应方程式为 Pt-Rh 1173 K 4NH3(g)+502(g) 4NO(g)+6H20(g)反应1 20,(g)4NO2(g)反应2 假设先发生反应(1),只生成N0,那么在过量O2的 作用下,反应体系中的NO有无可能与02继续发生反应 (2)生成NO2呢?
2 制备反应的示例分析 [例1] 在过量氧气的条件下，若用氨催化氧化法制硝 酸，氨氧化所生成的产物是NO？还是NO2？是否可一步 制得NO2？ [解] 题设条件的反应方程式为 Pt-Rh 1173 K 4NH3 (g) +5O2 (g) 4NO(g) +6H2 O(g)反应1 ＋ 2O2 (g) 4NO2 (g) 反应2 假设先发生反应（1），只生成NO，那么在过量O2的 作用下，反应体系中的NO有无可能与O2继续发生反应 （2）生成NO2呢？
经查有关热力学数据可计算反应(2)的: △H 228.28kJmo11 S 292.86JK-1mol 反应(2)属于焓减和熵减类型,反应△2Gn(7)的 符号是(+)或(一)取决于温度的影响。转化温度, 依据吉布斯公式,设△,Gn(m)=0,则 T=△Hn/△S0 228.28×1000/(-2926) =779.5K 当r>779.5K时,生成的N02的反应将发生逆转。而N3 和02催化氧化生成N0的反应通常是在大于1100K的温度 下进行的,因而即使在过量氧气作用下仍然不能一步 制得NO2,仅生成N0。若要制得NO2,反应必须分两步 进行,将生成的NO迅速冷却使温度降至7795K以下, 再使NO重新与O2化合制得NO2
经查有关热力学数据可计算反应（2）的： △r Hθ m = -228.28 kJ·mol-1 △r Sθ m = -292.86 J·K -1·mol-1 反应（2）属于焓减和熵减类型，反应△r G m（T）的 符号是（＋）或（－）取决于温度的影响。转化温度， 依据吉布斯公式，设△r G m（T）＝0，则 T =△rHθ m / △rS θ m =-228.28 × 1000 / (-292.86) = 779.5 K 当T＞779.5K时，生成的NO2的反应将发生逆转。而NH3 和O2催化氧化生成NO的反应通常是在大于1100K的温度 下进行的，因而即使在过量氧气作用下仍然不能一步 制得NO2，仅生成NO。若要制得NO2，反应必须分两步 进行，将生成的NO迅速冷却使温度降至779.5K以下， 再使NO重新与O2化合制得NO2
[例2]热法磷酸是采用黄磷在过量氧气中燃烧生成的, 试从热力学角度分析,反应能否一步完成,生成单 产物PA010(s)? [解]按题意反应过程为: P4(s)+30,(g)—PA0。(s)反应1 202(g) PA010(s)反应2 经查有关热力学数据可计算反应(2)的: △,Hn=-1372kJmo1-1 △S 400.06JK-1mo1
[例2] 热法磷酸是采用黄磷在过量氧气中燃烧生成的， 试从热力学角度分析，反应能否一步完成，生成单 一产物P4 O10（s）？ [解] 按题意反应过程为： P4 (s) + 3O2 (g) P4 O6 (s) 反应1 ＋ 2O2 (g) P4 O10（s） 反应2 经查有关热力学数据可计算反应（2）的： △r Hθ m = -1372 kJ·mol-1 △r Sθ m = - 400.06 J·K-1·mol-1
反应(2)属于焓减和熵减类型。转化温度依据吉布斯公式, 设△Gn(T)=0时,则 T=△,H°n/△S -1371×1000/(-400.06) 3427K 只有当其温度>3427K时,P00(s)才会分解。实际上磷在 空气中极易燃烧,其反应温度远远低于3427K,在过量氧气 存在下,P4Q很容易氧化成Pq0°或者说磷在过量氧气中燃 烧可一步完成反应,反应极为完全,产物是PAO10(s)
反应（2）属于焓减和熵减类型。转化温度依据吉布斯公式， 设△r G m（T）＝0时，则 T =△r Hθ m / △r Sθ m = -1371 × 1000 / (-400.06) = 3427 K 只有当其温度＞3427K时，P4 O10（s）才会分解。实际上磷在 空气中极易燃烧，其反应温度远远低于 3427K，在过量氧气 存在下，P4 O6很容易氧化成P4 O10。或者说磷在过量氧气中燃 烧可一步完成反应，反应极为完全，产物是P4 O10（s）