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1、首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页1第第6章元素化学与无机材料章元素化学与无机材料Chapter6ElementChemistryandInorganicMaterial 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页26.1单质的物理性的物理性质6.2单质的化学性的化学性质6.3无机化合物的物理性无机化合物的物理性质6.4无机化合物的化学性无机化合物的化学性质6.5配位化合物配位化合物6.6无机材料无机材料第第6章章 元素化学与无机材料元素化学与无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页36.1单质的物理性质单质的物理性质元元素素(112)非金属非金属(22)金属金属
2、(90)普通普通:Fe(5.1%),Cu,Au(5 10-7%),Ag(1 10-5%),Al等等(1/3)稀有稀有(2/3)轻稀有金属：轻稀有金属：Li,Rb,Cs,Be等等难熔稀有金属：难熔稀有金属：Ti(1660 C),V(1890 C),W(3410 C),Zr,Nb,Mo,Hf,Ta等等稀散金属稀散金属:Ga,In,Tl,Ge(分散在分散在Al,Si等矿石中等矿石中)稀土金属稀土金属:Sc,Y,镧系镧系(共生共生)等等贵稀有金属贵稀有金属:Pt,Pd(钯钯)等等放射性稀有金属放射性稀有金属:锕系锕系,Ra,Po,Th,Pa,U等等思考：思考：单质的物理性质主要与什么因素有关？单质的物
3、理性质主要与什么因素有关？答：单质的物理性质与它们的原子结构或晶体结构有关。由于原子答：单质的物理性质与它们的原子结构或晶体结构有关。由于原子结构或晶体结构具有一定的规律性，因此单质的物理性质也有结构或晶体结构具有一定的规律性，因此单质的物理性质也有一定的规律性。一定的规律性。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页46.1.1 6.1.1 熔点、沸点和硬度熔点、沸点和硬度单质的熔点、沸点和硬度一般具有相同的变化趋势，即熔点高的单质的熔点、沸点和硬度一般具有相同的变化趋势，即熔点高的单质其沸点一般也高，硬度也较大。单质其沸点一般也高，硬度也较大。第第2、3周期元素的单质周期元素的单质从左
4、到右，逐渐升高，从左到右，逐渐升高，第四主族的元素最高第四主族的元素最高，随后降低；，随后降低；第第4、5、6周期元素的单质周期元素的单质从左到右，逐渐升高，从左到右，逐渐升高，第六副族的元素最高第六副族的元素最高，随后逐渐降低。，随后逐渐降低。即：高即：高熔点、熔点、高高硬度硬度单质集中在中部，其两侧较低。单质集中在中部，其两侧较低。6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页51. 1. 单质的熔点单质的熔点单质的熔点单质的熔点(C)6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页62. 2. 单质的沸点单质的沸点图6.2
5、 单质的沸点(C)6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页73. 3. 单质的硬度单质的硬度图6.3 单质的硬度(莫氏)6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页84. 4. 主族元素的晶体类型主族元素的晶体类型IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0 H2 分子分子H2 分子分子He分子分子Li金属金属Be金属金属B近原子近原子C金刚石金刚石,原子原子 石墨石墨,层状层状 N2 分子分子O2 分子分子F2 分子分子Ne分子分子Na金属金属Mg金属金属Al金属金属Si原子原子P分子分子,层状层状S分子分子,链状链
6、状 Cl2 分子分子Ar分子分子K金属金属Ca金属金属Ga金属金属Ge原子原子As分子分子,层状层状Se分子分子,链状链状 Br2 分子分子Kr分子分子Rb金属金属Sr金属金属In金属金属Sn原子原子,金属金属Sb分子分子,层状层状Te链状链状I2 分子分子Xe分子分子Cs金属金属Ba金属金属Tl金属金属Pb金属金属Bi层状层状,近金属近金属Po金属金属AtRn分子分子6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页95. 5. 非金属单质的晶体结构非金属单质的晶体结构非金属单质的分子和晶体结构示意图非金属单质的分子和晶体结构示意图金属晶体6.1单质的物理性质单
7、质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页10碳的同素异形体碳的同素异形体金刚石：金刚石：sp3网格状网格状硬度大硬度大石墨：石墨：sp2片层状片层状润滑性、导电性润滑性、导电性C60：类：类sp2球烯球烯多种优异性能多种优异性能碳的同素异形体碳的同素异形体石墨石墨C60金刚石金刚石6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页11C60的发现的发现C60结构图结构图1996年年Kroto,Smalley及及Curl三位教授三位教授因首先发现（因首先发现（1985）C60而荣获瑞典皇而荣获瑞典皇家科学院颁发的诺贝尔化学奖。家科学院颁发的诺贝尔化
8、学奖。H.W.克鲁托克鲁托HaroldW.KrotoR.E.史沫莱史沫莱RichardE.SmalleyR.F.柯尔柯尔RobertF.Curl6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页126.1.2 6.1.2 单质的导电性单质的导电性导体：导体：金属能三维导电，是电的良导体金属能三维导电，是电的良导体绝缘体：绝缘体：许多非金属单质不能导电，是绝缘体许多非金属单质不能导电，是绝缘体半导体：半导体：介于导体与绝缘体之间的是半导体，如介于导体与绝缘体之间的是半导体，如Si、Ge等等思考思考：单质中最好的导体是谁？：单质中最好的导体是谁？答：答：(1)Ag、C
9、u、Au、Al等是最好的导电材料。等是最好的导电材料。(2)Ag、Au价格昂贵，只用于电子器件连接点等特殊场合；价格昂贵，只用于电子器件连接点等特殊场合；(3)Al、Cu广泛用于电器工业，广泛用于电器工业，Al的电导率低于的电导率低于Cu，但密度小，但密度小，因此因此Al代替代替Cu作高压电缆。作高压电缆。6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页13图6.6 单质的电导率(MSm-1)6.1单质的物理性质单质的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页146.1单质的物理性的物理性质6.2单质的化学性的化学性质6.3无机化合物的物理性无机化合
10、物的物理性质6.4无机化合物的化学性无机化合物的化学性质6.5配位化合物配位化合物6.6无机材料无机材料第第6章章 元素化学与无机材料元素化学与无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页156.2.1 金属单质的还原性思考思考1：金属单质的还原性主要与哪些因素有关？金属单质的还原性主要与哪些因素有关？答：从结构因素考虑，主要与元素的核电荷数、原子半径和答：从结构因素考虑，主要与元素的核电荷数、原子半径和最外层电子数有关。最外层电子数有关。思考思考2：金属单质的还原性主要体现在哪些反应上？金属单质的还原性主要体现在哪些反应上？ 金属与氧的作用金属与氧的作用 金属置换氢的能力金属置换氢
11、的能力6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页161. 1. 金属单质活泼性规律金属单质活泼性规律 同一周期同一周期: : 短周期:左到右金属单质的还原性逐渐减弱。 长周期:递变情况和短周期一致，但较为缓慢，也有例外。 同一族同一族自上而下主副族变化规律相反（B与相邻的主族一致）。氧化性增强氧化性增强氧氧化化性性增增强强还还原原性性增增强强还原性增强还原性增强还还原原性性增增强强还原性增强不明显还原性增强不明显还原性增强还原性增强A AA AB B B 金属单质活泼性规律金属单质活泼性规律6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下
12、一页 末页末页172. 温度对单质活泼性的影响温度对单质活泼性的影响*在在873K时，单质与氧气结合的能力由强时，单质与氧气结合的能力由强到弱的顺序大致为：到弱的顺序大致为：Ca、Mg、Al、Ti、Si、Mn、Na、Cr、Zn、Fe、H2、C、Co、Ni、Cu这一顺序与常温时单质的活泼性递变情况这一顺序与常温时单质的活泼性递变情况并不完全一致。并不完全一致。温度会影响金属与氧气反应的产物。温度会影响金属与氧气反应的产物。对于氧化值可变的金属来说，高温下生成对于氧化值可变的金属来说，高温下生成低氧化值的金属氧化物的倾向较大，而常低氧化值的金属氧化物的倾向较大，而常温下生成高氧化值的金属氧化物的倾
13、向较温下生成高氧化值的金属氧化物的倾向较大。例如，铁在高温下以生成大。例如，铁在高温下以生成FeO为主为主,常常温时则以温时则以Fe2O3为主。为主。 rGm (T) r Hm (298.15K) T. r Sm (298.15K)一些单质与氧气反应的一些单质与氧气反应的 rGm(T)与温度的近似关系与温度的近似关系6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页183. 3. 金属与氧的作用金属与氧的作用过过氧氧化化物物和和超超氧氧化化物物都都是是固固体体储储氧氧物物质质，它它们们与与水水反反应应会会放放出出氧氧气气，又又可可吸吸收收CO2并并产产生生O2气气
14、，所所以以较较易易制制备备的的KO2常常用用于于急救器或装在防毒面具中急救器或装在防毒面具中:正常氧化物：正常氧化物：Li2O、BeO、MgO等，在空气中生成氧化物等，在空气中生成氧化物过氧化物：过氧化物：(除除Li、Be、Mg外外)，在纯，在纯O2中生成过氧化物。中生成过氧化物。超氧化物：超氧化物：K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba等，在过量的等，在过量的O2中燃中燃烧可以生成。烧可以生成。2Na2O2(s)+2CO2(g)=2Na2CO3(s)+O2(g)4KO2(s)+2H2O(g)=3O2(g)+4KOH(s)4KO2(s)+2CO2(g)=2K2CO3+3O2(g)6.2单质的化学性质
15、单质的化学性质(1)S区区首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页19(2)p区金属元素区金属元素只有只有Al比较活泼，能在空气中与氧反应，但生成致密的氧化膜。比较活泼，能在空气中与氧反应，但生成致密的氧化膜。(3)d区元素区元素比较不活泼，第四周期元素除比较不活泼，第四周期元素除Cu外可以与氧反应，但外可以与氧反应，但Cr、Zn也也形成致密的氧化膜。形成致密的氧化膜。Sc在空气中能迅速作用在空气中能迅速作用Sc2O3Ti,V常温下对空气较稳定常温下对空气较稳定高温与氧气强烈化合高温与氧气强烈化合TiO2,V2O5Cr,Mn常温下缓慢氧化常温下缓慢氧化高温下与氧气作用明显高温下与氧气作用
16、明显Cr2O3氧化膜氧化膜Fe,Co,Ni常温与氧气作用不显著常温与氧气作用不显著高温与氧气作用高温与氧气作用Fe2O3,Co2O3,NiO氧化膜氧化膜Cu性质稳定，加热氧化性质稳定，加热氧化CuOZn活泼性较强活泼性较强ZnO氧化膜氧化膜6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页20思考思考：副族元素与氧反应的活泼性递变规律同主族元素相比，有何：副族元素与氧反应的活泼性递变规律同主族元素相比，有何不同？不同？答：同一周期：活泼性递变规律基本一致，但副族元素的变化很小，答：同一周期：活泼性递变规律基本一致，但副族元素的变化很小，性质比较类似。性质比较类似。
17、同一族：主族元素随周期数增加而增加；同一族：主族元素随周期数增加而增加；副族元素（除副族元素（除Sc副族）随周期数增加而降低。副族）随周期数增加而降低。6.2单质的化学性质单质的化学性质4. 4. 金属的溶解金属的溶解 s区金属与水剧烈反应，置换出水中的氢，生成氢氧化物。区金属与水剧烈反应，置换出水中的氢，生成氢氧化物。2Na+2H2O=2NaOH+H2Be,Mg形成致密氧化膜，对水稳定。形成致密氧化膜，对水稳定。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页21p区金属区金属(除除锑锑、铋外、铋外)和第四周期副族金属和第四周期副族金属(铜除外铜除外)的电极电的电极电势比氢低，可以与盐酸和稀硫
18、酸反应。势比氢低，可以与盐酸和稀硫酸反应。Zn+2HCl=ZnCl2+H2 d区第五和第六周期金属的电极电势比氢高，只能与氧化性的酸区第五和第六周期金属的电极电势比氢高，只能与氧化性的酸(浓硫酸、浓硝酸、王水等浓硫酸、浓硝酸、王水等)反应。反应。3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO(g)+3H2OAu+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO(g)+2H2O 铌、钽、钌、铑、锇、铱等不能溶于王水，可以溶于浓硝酸和氢铌、钽、钌、铑、锇、铱等不能溶于王水，可以溶于浓硝酸和氢氟酸的混合酸。氟酸的混合酸。p区金属中的铝、镓、锡、铅等可以溶解于氢氧化钠。区金属中的铝、镓、锡、铅等可以溶
19、解于氢氧化钠。2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2(g)6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页225. 5. 金属的钝化金属的钝化金属在空气中会自动氧化生成具有较强保护作用的氧化膜，称为金属在空气中会自动氧化生成具有较强保护作用的氧化膜，称为金属的钝化。最易产生钝化作用的有金属的钝化。最易产生钝化作用的有Al、Cr、Ni和和Ti以及含有这以及含有这些金属的合金些金属的合金。 金属的钝化必须满足两个条件：金属的钝化必须满足两个条件： 金属所形成的氧化膜在金属表面必须是连续的，即所生成的金属所形成的氧化膜在金属表面必须是连续的，即所生成的氧
20、化物的体积必须大于金属原有的体积。氧化物的体积必须大于金属原有的体积。氧化膜的结构致密，而且具有较高的稳定性，氧化膜与金属氧化膜的结构致密，而且具有较高的稳定性，氧化膜与金属的热膨胀系数相差不能太大。的热膨胀系数相差不能太大。6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页236.2.2 6.2.2 非金属单质的氧化还原性非金属单质的氧化还原性较活泼的非金属单质如较活泼的非金属单质如F2、O2、Cl2、Br2具有强氧化性，常用作具有强氧化性，常用作氧化剂。氧化剂。5Cl2 + I2 + 6H2O = 10Cl+ 2IO3+ 12H+较不活泼的非金属单质如较不活泼
21、的非金属单质如C、H2、Si常用做还原剂，如：常用做还原剂，如：C+2H2SO4(浓浓)=CO2(g)+2SO2(g)+2H2O3Si+18HF+4HNO3=3H2SiF6+4NO(g)+8H2OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2(g)一些不活泼的非金属单质如稀有气体、一些不活泼的非金属单质如稀有气体、N2等通常不与其他物质反等通常不与其他物质反应，常用做惰性介质保护气体应，常用做惰性介质保护气体。6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页24歧化反应歧化反应有有些些非非金金属属单单质质既既具具有有氧氧化化性性又又具具有有还还原原性性，其其C
22、l2、Br2、I2、P4、S8等能发生岐化反应。等能发生岐化反应。Cl2+H2O=HCl+HClOCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O溴和碘在氢氧化钠中倾向于生成溴酸钠和碘酸钠：溴和碘在氢氧化钠中倾向于生成溴酸钠和碘酸钠：Br2+6NaOH=5NaBr+NaBrO3+3H2O次氯酸钠次氯酸钠次氯酸钠可以释放出原子氯，后者有极强的杀菌和漂白作用。因次氯酸钠可以释放出原子氯，后者有极强的杀菌和漂白作用。因此广泛地用作消毒液和漂白剂。此广泛地用作消毒液和漂白剂。次氯酸钠在工业上用作氧化剂，可以将芳酮氧化为羧酸：次氯酸钠在工业上用作氧化剂，可以将芳酮氧化为羧酸：ArCOCH3+NaOCl=
23、ArCOONa+CH3Cl6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页25离子型氢化物离子型氢化物活泼性极强的碱金属和碱土金属可以与氢气发生反应生成离子型活泼性极强的碱金属和碱土金属可以与氢气发生反应生成离子型氢化物：氢化物：2Na+H2=2NaHCa+H2=CaH2氢化物可分为共价型（如氢化物可分为共价型（如HCl)，金属型、离子型等。离子型氢化，金属型、离子型等。离子型氢化物可以释放原子态氢，在工业上作为强还原剂用于还原醛、酮、物可以释放原子态氢，在工业上作为强还原剂用于还原醛、酮、酯等羰基化合物。酯等羰基化合物。6.2单质的化学性质单质的化学性质首页首
24、页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页266.1单质的物理性的物理性质6.2单质的化学性的化学性质6.3无机化合物的物理性无机化合物的物理性质6.4无机化合物的化学性无机化合物的化学性质6.5配位化合物配位化合物6.6无机材料无机材料第第6章章 元素化学与无机材料元素化学与无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页276.3.1 6.3.1 氯化物的熔点、沸点氯化物的熔点、沸点氯化物是指氯与电负性比氯小的元素所组成的二元化合物。氯化物是指氯与电负性比氯小的元素所组成的二元化合物。氯化物概述氯化物概述NaCl、KCl、BaCl2等离子型氯化物熔点较高、稳定性好的氯化等离子型氯化物熔
25、点较高、稳定性好的氯化物在熔融状态可用作高温介质物在熔融状态可用作高温介质(盐浴剂盐浴剂)，CaF2、NaCl、KCl等可等可以用作红外光谱仪的棱镜。以用作红外光谱仪的棱镜。过渡型的无水氯化物如过渡型的无水氯化物如AlCl3、ZnCl2、FeCl3等可以在极性有机溶等可以在极性有机溶剂中溶解，常用作烷基化反应或酰基化反应的催化剂。剂中溶解，常用作烷基化反应或酰基化反应的催化剂。性质较稳定的无水氯化物如性质较稳定的无水氯化物如CaCl2等常用作干燥剂。等常用作干燥剂。6.3无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页28氯化物的熔点和沸点大致分为三种情况
26、：氯化物的熔点和沸点大致分为三种情况：活活泼泼金金属属的的氯氯化化物物如如NaCl、KCl、BaCl2等等是是离离子子晶晶体体,熔熔点点、沸点较高沸点较高非非金金属属的的氯氯化化物物如如PCl3、CCl4、SiCl4等等是是分分子子晶晶体体，熔熔点点、沸沸点都很低点都很低位位于于周周期期表表中中部部的的金金属属元元素素的的氯氯化化物物如如AlCl3、FeCl3、CrCl3、ZnCl2等是过渡型氯化物等是过渡型氯化物,熔点、沸点介于两者之间熔点、沸点介于两者之间6.3无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页29表6.2 氯化物的熔点 (单位为C)注1
27、：IBVB，IAIVA族价态与族数相同；VIA族为四氯化物，VIB、VA族为三氯化物。VIIB和VIII族为二氯化物。注2：Tl、Pb、Bi分别为+1、+2、+3价。6.3无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页30IAHCl-84.9IIAIIIAIVAVAVIALiCl1342BeCl2520BCl312.5CCl476.8NCl31600ScCl3825sTiCl4136.4VCl4148.5CrCl31300sMnCl21190FeCl3315dCoCl21049NiCl2973sCuCl2933dCuCl1490ZnCl2732GaCl3
28、201.3GeCl484AsCl3130.2SeCl4288dRbCl1390SrCl21250YCl31507ZrCl4331sNbCl5254MoCl5268RhCl2800sAgCl1550CdCl2960InCl3600SnCl4114.1SbCl3283TeCl4380CsCl1290BaCl21560LaCl31000HfCl4319sTaCl5242WCl6346.7WCl5275.6ReCl4500AuCl3265sAuCl289.5dHgCl2302TlCl720PbCl4105dPbCl2950BiCl3447表6.3 氯化物的沸点(单位为C)s表示升华; d表示分解；Li
29、Cl，ScCl3的数据有一个温度范围，本表取平均值。6.3无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页316.3.2 6.3.2 氧化物的熔点、沸点和硬度氧化物的熔点、沸点和硬度金属性强的元素的氧化物是离子型化合物，如金属性强的元素的氧化物是离子型化合物，如Na2O、MgO，熔点、，熔点、沸点大都较高。沸点大都较高。大多数非金属氧化物是共价化合物，如大多数非金属氧化物是共价化合物，如CO2、N2O5，固态时是分，固态时是分子晶体，熔点、沸点低；子晶体，熔点、沸点低；SiO2则是原子晶体，熔点高，硬度大。则是原子晶体，熔点高，硬度大。金属性弱的元素的氧化
30、物属过渡型晶体：其中金属性弱的元素的氧化物属过渡型晶体：其中低价偏向离子晶体或原子晶体，如低价偏向离子晶体或原子晶体，如Cr2O3、Fe2O3、Al2O3高价偏向共价型分子晶体，如高价偏向共价型分子晶体，如V2O5、CrO3、MoO3原子型、离子型和某些过渡型的氧化物晶体，由于具有熔点高、原子型、离子型和某些过渡型的氧化物晶体，由于具有熔点高、硬度大、对热稳定性高的共性，工程中常可用作磨料、耐火材料硬度大、对热稳定性高的共性，工程中常可用作磨料、耐火材料及耐高温无机涂料等。及耐高温无机涂料等。6.3无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页32表6.
31、5 氧化物的熔点(单位为C)除标有*、*和VIII族的元素外，所有元素氧化物的价态与族数一致。*：Rh2O3 ；*：Au2O3; VIII族：+2价。VA族有下划线的为+3价。6.3 无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页336.1单质的物理性的物理性质6.2单质的化学性的化学性质6.3无机化合物的物理性无机化合物的物理性质6.4无机化合物的化学性无机化合物的化学性质6.5配位化合物配位化合物6.6无机材料无机材料第第6章章 元素化学与无机材料元素化学与无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页346.4 无机化合物的化学性质无机化合
32、物的化学性质6.4.1 6.4.1 氧化还原性氧化还原性1.1.高锰酸钾高锰酸钾 暗暗紫紫色色晶晶体体, ,常常用用强强氧氧化化剂剂。氧氧化化能能力力随随介介质质的的酸酸度度的的减减弱弱而而减减弱，还原产物也不同。弱，还原产物也不同。酸性介质中是很强的氧化剂。还原产物为酸性介质中是很强的氧化剂。还原产物为Mn2+MnO4+8H+5e-Mn2+4H2O(MnO4-/Mn2+)1.506V在中性或弱碱性的溶液中，还原为在中性或弱碱性的溶液中，还原为MnO2(棕褐色沉淀棕褐色沉淀)MnO4+2H2O+3e-MnO2(s)+4OH-(MnO4-/MnO2)0.595V在强碱性溶液中，被还原为在强碱性溶
33、液中，被还原为MnO42-（绿色）（绿色）MnO4+e-MnO42-(MnO4-/MnO42-)0.588V首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页352. 2. 重铬酸钾重铬酸钾 橙色晶体橙色晶体, ,常用氧化剂。常用氧化剂。重铬酸钾的氧化性示例重铬酸钾的氧化性示例：Cr2O72+ 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+6Fe3+ + 7H2O+6价的铬可以铬酸钾的形式存在，也可以重铬酸钾的形式存在：价的铬可以铬酸钾的形式存在，也可以重铬酸钾的形式存在：2CrO42(aq)+2H+(aq)=Cr2O72(aq)+H2O(黄色黄色)(橙色橙色)酸性介质中以酸性介质中以Cr2O72-形式存在
34、形式存在,重铬酸钾具有较强的氧化性重铬酸钾具有较强的氧化性。 (Cr2O72-/Cr3+)1.232V6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页36无色透明晶体无色透明晶体, ,一般用作氧化剂，有弱毒性、致癌。一般用作氧化剂，有弱毒性、致癌。作为氧化剂作为氧化剂2NO2+2I+4H+=2NO(g)+I2+2H2O作为还原剂作为还原剂Cr2O72+3NO2+8H+=2Cr3+3NO3+4H2O亚亚硝硝酸酸盐盐中中氮氮的的氧氧化化值值为为+3，处处于于中中间间价价态态，既既有有氧氧化性又有还原性。在酸性介质中的电极电势化性又有还原性。在酸性介质中
35、的电极电势: (HNO2 /NO)0.983V (NO3/HNO2)0.934V6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质3. 亚硝酸钠亚硝酸钠首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页374.4.过氧化氢过氧化氢过氧化氢中氧的氧化值为过氧化氢中氧的氧化值为-1，既有氧化性又有还原性。，既有氧化性又有还原性。H2O2+2I+2H+=I2+2H2O2MnO4+5H2O2+6H+=2Mn2+5O2+8H2O过氧化氢的应用过氧化氢的应用漂白剂：漂白象牙、丝、羽毛等；漂白剂：漂白象牙、丝、羽毛等；消毒剂：消毒剂：3%的的H2O2做外科消毒剂；做外科消毒剂；氧化剂：氧化剂：90%的的H2O2做
36、火箭燃料的氧化剂做火箭燃料的氧化剂6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页386.4.2 6.4.2 酸碱性酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性强弱的一般规律：氧化物及其水合物的酸碱性强弱的一般规律：根据氧化物对酸、碱的反应不同可将氧化物分成酸性、碱性、根据氧化物对酸、碱的反应不同可将氧化物分成酸性、碱性、两性和不成盐四类，氧化物的水合物可用一个简化通式两性和不成盐四类，氧化物的水合物可用一个简化通式R(OH)x来表示。来表示。周期系各族元素最高价态的氧化物及其水合物周期系各族元素最高价态的氧化物及其水合物 从左到右从左到右( (同周期同周期)
37、)：酸性增强，碱性减弱：酸性增强，碱性减弱 自上而下自上而下( (同族同族) )：酸性减弱，碱性增强：酸性减弱，碱性增强同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物 高价态的酸性比低价的态强；高价态的酸性比低价的态强；低价态的碱性比高价的态强。低价态的碱性比高价的态强。6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质1. 氧化物及其水合物的酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页39碱碱性性增增强强IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA酸酸性性增增强强酸性增强酸性增强LiOH(中强碱)NaOH(强碱)KOH(强碱)RbOH
38、(强碱)CsOH(强碱)Be(OH)2(两性) Mg(OH)2(中强碱)Ca(OH)2(中强碱)Sr(OH)2(中强碱)Ba(OH)2(强碱)H3BO3 (弱酸) Al(OH)3 (两性) Ga(OH)3 (两性) In(OH)3 (两性) Tl(OH)3 (弱碱) H2CO3 (弱酸) H2SiO3 (弱酸) Ge(OH)4 (两性) Sn(OH)4 (两性) Pb(OH)4 (两性) HNO3 (强酸) H3PO4 (中强酸) H3AsO4 (弱性) HSb(OH)4 (弱性) H2SO4 (强酸) H2SeO4 (强性)H2TeO4 (弱性) HClO4 (超强酸) HBrO4 (强性)
39、H5IO6 (强性)碱性增强碱性增强表表6.8氧化物及水合物的酸碱性氧化物及水合物的酸碱性6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页40HClOHClO2HClO3HClO4弱酸中强酸强酸极强酸酸性增强Mn(OH)2 Mn(OH)3 Mn(OH)4 H2MnO4 HMnO4碱弱碱两性弱酸强酸酸性增强CrOCr2O3CrO3碱性两性酸性酸性增强相同元素不同价态的氧化物及其水合物的酸碱性6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页41R(OH)x离子键理论离子键理论*R(OH)x型化合物可按两种方
40、式解离：型化合物可按两种方式解离：IRO键断裂键断裂碱式解离碱式解离IIOH键断裂键断裂酸式解离酸式解离解解释释：(1)若若简简单单地地把把R、O、H都都看看成成离离子子，考考虑虑正正离离子子Rx+和和H+分分别别与与O2-之之间间的的作作用用力力。如如果果Rx+离离子子的的电电荷荷数数越越多多，半半径径越越小小，则则Rx+的的吸吸O2-斥斥H+能能力力越越大大，越越易易发发生生酸酸式式解解离，酸性越强，碱性越弱。离，酸性越强，碱性越弱。(2)当当R为为低低价价态态(+3)金金属属元元素素(如如s区区和和d区区低低价价态态离离子子)时时，其其氢氢氧氧化化物物多多呈呈碱碱性性；当当R为为中中间间
41、价价态态(+2+4)时时，其氢氧化物常显两性，例如其氢氧化物常显两性，例如Zn2+、Al3+等的氢氧化物。等的氢氧化物。R O HIII酸式碱式6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页42活泼金属的氯化物活泼金属的氯化物钾、钠、钡的氯化物在水中解离并水合，但不与水发生反应。钾、钠、钡的氯化物在水中解离并水合，但不与水发生反应。非金属氯化物非金属氯化物除除CCl4外，高价态氯化物与水完全反应。外，高价态氯化物与水完全反应。SiCl4(l)+3H2O=H2SiO3(s)+4HCl(aq)不太活泼金属的氯化物不太活泼金属的氯化物镁镁、锌锌、铁铁等
42、等的的氯氯化化物物会会不不同同程程度度地地与与水水发发生生反反应应(水水解解)，尽尽管反应常常是分级进行和可逆的，却总引起溶液酸性的增强。管反应常常是分级进行和可逆的，却总引起溶液酸性的增强。SnCl2+H2OSn(OH)Cl(s)+HClSbCl3+H2OSbOCl(s)+HClBiCl3+H2OBiOCl(s)+HCl6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质2. 氯化物与水的作用氯化物与水的作用首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页433. 硅酸盐与水的作用硅酸盐与水的作用除碱金属外，绝大多数硅酸盐难溶于水也不与水作用。硅酸钠、除碱金属外，绝大多数硅酸盐难溶于水也不与水作用
43、。硅酸钠、硅酸钾是常见的可溶性的硅酸盐。将二氧化硅与烧碱或纯碱硅酸钾是常见的可溶性的硅酸盐。将二氧化硅与烧碱或纯碱共熔，可得硅酸钠。共熔，可得硅酸钠。SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O(g)SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2(g)Na2SiO3与水反应，强烈水解，呈碱性。与水反应，强烈水解，呈碱性。SiO32H2O = H2SiO32OH6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页44水玻璃与硅胶水玻璃与硅胶*在在一一定定范范围围内内，水水玻玻璃璃的的模模数数越越大大，水水玻玻璃璃粘粘结结性性越越高
44、高，硬硬化化速速率率越越快快，但但粘粘结结后后强强度度较较低低。因因此此正正确确选选择择模模数数或或加加入入化化学学试试剂剂(如如NH4Cl或或NaOH)来调节模数，是保证粘结质量的重要因素。来调节模数，是保证粘结质量的重要因素。水水玻玻璃璃常常用用做做铸铸型型砂砂的的粘粘结结剂剂：在在空空气气中中遇遇CO2变变成成粘粘结结力力极极强的硅凝胶：强的硅凝胶：Na2SiO3+2CO2+2H2O=H2SiO3(s)+2NaHCO3也可以使用氯化铵：也可以使用氯化铵：Na2SiO3+2NH4Cl=H2SiO3(s)+2NaCl+2NH3(g)硅酸钠的水溶液称为硅酸钠的水溶液称为水玻璃水玻璃，俗称，俗称
45、泡花碱泡花碱。硅酸钠的计量式可。硅酸钠的计量式可表示为表示为Na2OmSiO2(写成写成Na2SiO3是简化表示是简化表示)，m称为水玻璃的模称为水玻璃的模数数，一般在，一般在3左右。左右。6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页45硅酸分子由于其中含有硅酸分子由于其中含有SiO2与与H2O的比例不同而形成几种硅酸，的比例不同而形成几种硅酸，通式为通式为mSiO2nH2O，式中，式中m 和和n 都是正整数。都是正整数。m1的硅酸称为多的硅酸称为多硅酸。硅酸凝胶就是多硅酸，受热能完全脱水，硅酸。硅酸凝胶就是多硅酸，受热能完全脱水，转变成转变成
46、SiO2。若。若将其中大部分水脱去，可得白色透明固体，称为将其中大部分水脱去，可得白色透明固体，称为硅胶硅胶。硅硅胶胶的的比比表表面面积积非非常常大大(800900m2/g)，可可用用作作吸吸附附剂剂、干干燥燥剂剂和和催催化化剂剂载载体体。经经CoCl2处处理理可可得得变变色色硅硅胶胶，是是常常用用的的干干燥燥剂剂。当蓝色变成粉红色时，就要进行再生处理，方可恢复吸湿能力。当蓝色变成粉红色时，就要进行再生处理，方可恢复吸湿能力。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页466.1单质的物理性的物
47、理性质6.2单质的化学性的化学性质6.3无机化合物的物理性无机化合物的物理性质6.4无机化合物的化学性无机化合物的化学性质6.5配位化合物配位化合物6.6无机材料无机材料第第6章章 元素化学与无机材料元素化学与无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页476.5 配位化合物配位化合物配位化学是无机化学的一个重配位化学是无机化学的一个重要研究方向。由于配位化学与要研究方向。由于配位化学与生命科学的结合，以及具有特生命科学的结合，以及具有特殊功能配合物的良好前景等，殊功能配合物的良好前景等，使配位化学获得很大的发展。使配位化学获得很大的发展。Cu(DABT)Cl2配合物的分子结构配合物
48、的分子结构(70K以下呈铁磁性质以下呈铁磁性质),配体配体DABT为为2,2-二氨基二氨基-4,4-联噻唑的简称联噻唑的简称配位化学的研究对象是配位配位化学的研究对象是配位化合物，也称为配合物。化合物，也称为配合物。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页486.5 配位化合物配位化合物H3NNH3Cu2+SO42-H3NNH3中心离子中心离子配位体配位体内界内界(配离子配离子)外界外界首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页49能能够提供孤提供孤对电子，子，与中心离子配位的中性分子或离子。与中心离子配位的中性分子或离子。 ( (1)配位原子配位原子(coordinating at
49、om)：配位体中直接与中心离子配位体中直接与中心离子 形成配位形成配位键的原子的原子电负性性较大的非金属素）。大的非金属素）。(2)配位数配位数(coordination number)：配离子中所有的配离子中所有的配位原配位原 子子的的总数。数。6.5.1 6.5.1 配位化合物的组成配位化合物的组成1. 中心离子：中心离子：能够提供空轨道的离子或原子。能够提供空轨道的离子或原子。过渡元素离子：如过渡元素离子：如Cr3+、Fe3+、Co3+、Fe2+等等原子：如原子：如Ni、B等。等。2. 配位体配位体(ligand)：6.5 配位化合物配位化合物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末
50、页50根据配位体的不同，配合物可分为两类。根据配位体的不同，配合物可分为两类。单齿配位体单齿配位体简单配合物：简单配合物：一个配位体只能提供一个配位原子，一个配位体只能提供一个配位原子，称为单齿配位体，由单齿配体和中心离子称为单齿配位体，由单齿配体和中心离子(或中心原子或中心原子)配位的配配位的配合物称为简单配合物。合物称为简单配合物。如：如：F-,Cl-,Br-,CN-,NO2-,NO3-,NH3,H2O等等多齿配位体多齿配位体特殊配合物：一个配位体中有多个配位原子，称为特殊配合物：一个配位体中有多个配位原子，称为多齿配位体。多齿配位体。配位体中至少有一个多齿配体和中心离子配位体中至少有一个
51、多齿配体和中心离子( (或中心或中心原子原子) )配位形成环状结构的配合物称为复杂配合物或配位形成环状结构的配合物称为复杂配合物或螯合物螯合物。还。还有中性金属原子为配合物形成体有中性金属原子为配合物形成体,CO,CO为配体的为配体的羰合物。羰合物。如：草酸根如：草酸根C2O42-,乙二胺乙二胺NH2CH2CH2NH2(ethylenediamine,en),乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸EDTA(ethylenediaminetetraaceticacid)6.5 配位化合物配位化合物3. 分类分类首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页51Cu2+NH3NH3H3NH3N Cu(NH3)4
52、2+离子的结构6.5 配位化合物配位化合物Cu(en)22+的结构 OO CC OOMn+EDTA的结构草酸根的结构首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页526.5.2 6.5.2 配位化合物的命名配位化合物的命名内界与外界：内界与外界：“某化某某化某”或或“某酸某某酸某”简单化合物简单化合物内内界界：“配配位位体体”合合“中中心心离离子子”（I，II，表表明明中中心心离离子子价价态）态）6.5 配位化合物配位化合物配体列出的顺序：配体列出的顺序：无机配体先于有机配体无机配体先于有机配体无机配体中，先负离子后中性分子无机配体中，先负离子后中性分子同类配体，按配原子元素符号的字母顺序排列
53、同类配体，按配原子元素符号的字母顺序排列不同配体名称之间以中圆点不同配体名称之间以中圆点“”分开。分开。以一、二、三表明配体数目。以一、二、三表明配体数目。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页53例：命名下列配位化合物例：命名下列配位化合物Ag(NH3)2ClCu(en)2SO4HAuCl4K3Fe(CN)6KPtCl3(C2H4)CoCl(NH3)3(H2O)2Cl2Co2(CO)86.5 配位化合物配位化合物氯化二氨合银氯化二氨合银(I)硫酸二硫酸二(乙二胺乙二胺)合铜合铜(II)四氯合金四氯合金(III)酸酸六氰合铁六氰合铁(III)酸钾酸钾三氯三氯乙烯合铂乙烯合铂(II)酸钾
54、酸钾二氯化一氯二氯化一氯三氨三氨二水合钴二水合钴(III)八羰合二钴八羰合二钴中心离子中心离子Ag+Cu2+Au3+Fe3+Pt2+Co3+Co配位数配位数2446468首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页546.5.3 6.5.3 配合物及配位化学的应用配合物及配位化学的应用v 离子的定性鉴定离子的定性鉴定v 电镀工业电镀工业v 冶金工业冶金工业v 生物医学生物医学6.5 配位化合物配位化合物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页551. 离子的定性鉴定离子的定性鉴定浓氨水鉴定浓氨水鉴定Cu2Cu(NH3)42+（深蓝色深蓝色）KSCN鉴定鉴定Fe3Fe(SCN)2+（血红
55、色）（血红色）K3Fe(CN)6鉴定鉴定Fe2Fe3Fe(CN)62（滕氏蓝沉淀滕氏蓝沉淀）K4Fe(CN)6鉴定鉴定Fe3Fe4Fe(CN)63（普鲁士蓝沉淀普鲁士蓝沉淀）近代通过结构分析近代通过结构分析普鲁士蓝普鲁士蓝和和滕氏蓝滕氏蓝为组成和结构相同为组成和结构相同的同一种物质，分子式为的同一种物质，分子式为KFeFe(CN)6H2O6.5 配位化合物配位化合物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页56利利用用螯螯合合剂剂与与某某些些金金属属离离子子生生成成有有色色难难溶溶的的螯螯合合物物，作作为为检检验验这这些些离离子子的的特特征征反反应应。例例如如丁丁二二肟肟是是Ni2的的特特
56、效效试试剂剂，它与它与Ni作用，生成鲜红色的二作用，生成鲜红色的二(丁二肟丁二肟)合镍内配盐。合镍内配盐。附图6.7 二(丁二肟)合镍配合物的结构6.5 配位化合物配位化合物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页572. 电镀工业方面电镀工业方面在电镀铜工艺中，一般不直接用在电镀铜工艺中，一般不直接用CuSO4溶液作电镀液，而常加溶液作电镀液，而常加入配位剂焦磷酸钾入配位剂焦磷酸钾(K2P2O7)，使形成，使形成Cu(P2O7)26-配离子。电镀配离子。电镀液中存在下列平衡：液中存在下列平衡：Cu(P2O7)26=Cu2+2P2O74Cu2+的浓度降低，在镀件的浓度降低，在镀件(阴极阴
57、极)上上Cu的析出电势代数值减小，的析出电势代数值减小，同时析出速率也可得到控制，从而有利于得到较均匀、较光滑、同时析出速率也可得到控制，从而有利于得到较均匀、较光滑、附着力较好的镀层。附着力较好的镀层。在电镀工艺中，为了使金属离子保持恒定的低浓度水平。一般在电镀工艺中，为了使金属离子保持恒定的低浓度水平。一般利用配合物的特性使金属离子形成配离子。利用配合物的特性使金属离子形成配离子。6.5 配位化合物配位化合物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页583. 冶金工业方面冶金工业方面用合适的配位体溶液直接把金属从矿物中浸取出来，再用适当的还原剂将配合物还原为金属。也称为湿法冶金。例如镍
58、的提取镍的提取：NiS + 6NH3 Ni(NH3)62+ + S2Ni(NH3)42+ + H2 Ni(粉) + 2NH4+ + 4NH3加压加压又如废旧材料中金的回收废旧材料中金的回收4Au + 8CN + 2H2O + O2 4Au(CN)2 + 4OH2Au(CN)2 + Zn 2Au + Zn(CN)426.5 配位化合物配位化合物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页594. 生物医学方面生物医学方面在在生生物物方方面面，以以Mg2+为为中中心心的的大大环环配配合合物物叶叶绿绿素素能能进进行行光光合合作作用用，将将太太阳阳能能转转变变成成化化学学能能。以以Fe2为为中中心心
59、的的卟卟啉啉配配合合物物血血红红素素能能输输送送O2，而而煤煤气气中中毒毒是是因因为为血血红红素素中中的的Fe2与与CO生生成成了了更更稳稳定定的的配配合合物物而而失失去去了了运运输输O2的的功功能能。能能固固定定空空气气中中N2的的植植物物固固氮氮酶酶是是铁和钼蛋白质配合物。铁和钼蛋白质配合物。铅铅中中毒毒主主要要损损害害神神经经系系统统、消消化化系系统统、造造血血系系统统和和肾肾脏脏。我我国国儿儿童铅中毒比例很高。童铅中毒比例很高。在医药方面，顺铂在医药方面，顺铂Pt(NH3)2Cl2具有抗癌具有抗癌的作用，的作用，EDTA的钙钠盐是排除人体内的钙钠盐是排除人体内Hg、Pb、Cd等有毒金属
60、和等有毒金属和U、Th、Pu等放射等放射性元素的高效解毒剂等等。性元素的高效解毒剂等等。Pb2+Ca(edta)2-=Pb(edta)2-+Ca2+顺铂的结构顺铂的结构6.5 配位化合物配位化合物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页606.1单质的物理性的物理性质6.2单质的化学性的化学性质6.3无机化合物的物理性无机化合物的物理性质6.4无机化合物的化学性无机化合物的化学性质6.5配位化合物配位化合物6.6无机材料无机材料第第6章章 元素化学与无机材料元素化学与无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页616.6 无机材料无机材料材料是人类赖以生存和生产的物质基础。材料
61、发展的历史反材料是人类赖以生存和生产的物质基础。材料发展的历史反映了人类社会发展的文明史。新材料的研究和开发已被认为映了人类社会发展的文明史。新材料的研究和开发已被认为是当今社会发展的三大支柱之一。是当今社会发展的三大支柱之一。材料的品种繁多，材料的分类方法主要有两种。材料的品种繁多，材料的分类方法主要有两种。根据用途根据用途结构材料：以强度为特征，如建筑、构件结构材料：以强度为特征，如建筑、构件功能材料：以光、电、磁、热等性能为特征的材料功能材料：以光、电、磁、热等性能为特征的材料化学组成化学组成金属材料金属材料无机非金属材料无机非金属材料有机高分子材料有机高分子材料复合材料复合材料首页首页
62、 上一页上一页 下一页下一页 末页末页626.6.1 6.6.1 金属和合金材料金属和合金材料金属材料的优点：金属材料的优点：良好的导电、导热性良好的导电、导热性高的机械强度、良好的机械加工性能高的机械强度、良好的机械加工性能较为广泛的温度使用范围较为广泛的温度使用范围金属材料的缺点：金属材料的缺点：易腐蚀、难以满足高新技术更高温度的需要易腐蚀、难以满足高新技术更高温度的需要思考思考：911911事件中纽约世贸大厦坍塌的原因？事件中纽约世贸大厦坍塌的原因？合金钢强度经得起合金钢强度经得起1212级台风、各种龙卷风的袭击，也耐得住地级台风、各种龙卷风的袭击，也耐得住地震、雷电或爆炸的侵扰。但其优
63、良的导热性，使他经不起高温，整震、雷电或爆炸的侵扰。但其优良的导热性，使他经不起高温，整体变软，促成大厦迅速倒塌。体变软，促成大厦迅速倒塌。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页636.6 无机材料无机材料1.合金的基本结构类型合金的基本结构类型（1 1）合金：）合金：由一种金属与另一种（或几种）金属或非金属所组成由一种金属与另一种（或几种）金属或非金属所组成的具有金属通性的物质。的具有金属通性的物质。（2 2）种类：）种类：二元合金二元合金根据元素数目三元合金根据元素数目三元合金多元合金多元合金混合物合金：各组分分别结晶，如铋镉合金混合物合金：各组分分别结晶，
64、如铋镉合金根据结构不同固溶体合金：形成固溶体，如金银合金根据结构不同固溶体合金：形成固溶体，如金银合金金属化合物：形成化合物，如金属化合物：形成化合物，如 、 、 黄铜黄铜首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页64 金属固溶体金属固溶体一一种种溶溶质质元元素素（金金属属或或非非金金属属）原原子子溶溶解解到到另另一一种种溶溶剂剂金金属属元元素素（较较大大量量的的）的的晶晶体体中中形形成成一一种种均均匀匀的的固固态态溶溶液液，这这类类合合金金称称为为金属固溶体。金属固溶体。金金属属固固溶溶体体可可分分为为置置换换固固溶溶体体和和间间隙隙固固溶溶体体。例例如如钒钒、铬铬、锰锰、镍镍和和钴钴等
65、等元元素素与与铁铁都都能能形形成成置置换换固固溶溶体体；而而氢氢、硼硼、碳碳和和氮氮与与许许多多副族金属元素能形成间隙固溶体。副族金属元素能形成间隙固溶体。(a)纯金属纯金属溶质原子溶剂原子金属固溶体晶格示意图金属固溶体晶格示意图(b)置换固溶体置换固溶体(c)间隙固溶体间隙固溶体6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页65金属化合物金属化合物当合金中加入的溶质原子数量超过了溶剂金属的溶解度时，除当合金中加入的溶质原子数量超过了溶剂金属的溶解度时，除能形成固溶体外能形成固溶体外,同时还会出现新的相，这第二相可以是另一种组同时还会出现新的相，这第二相可以是另一种组分
66、的固溶体，而更常见的是形成金属化合物。分的固溶体，而更常见的是形成金属化合物。金属化合物种类很多，从组成元素来说可以由金属元素与金属金属化合物种类很多，从组成元素来说可以由金属元素与金属元素，也可以由金属元素和非金属元素组成。前者如元素，也可以由金属元素和非金属元素组成。前者如Mg2Pb、CuZn等；后者如硼、碳和氮等非金属元素与等；后者如硼、碳和氮等非金属元素与d区金属元素形成的化区金属元素形成的化合物，分别称为硼化物、碳化物、氮化物等。合物，分别称为硼化物、碳化物、氮化物等。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页66离子型碳化物：离子型碳化物：指活泼金属的碳
67、化物，如碳化钙指活泼金属的碳化物，如碳化钙(CaC2)，熔点，熔点较高较高(2300)，工业产品叫电石。，工业产品叫电石。共价型碳化物：共价型碳化物：非金属硅和硼的碳化物，如碳化硅非金属硅和硼的碳化物，如碳化硅(SiC)、碳化、碳化硼硼(B4C)。熔点高。熔点高(分别为分别为2827、2350)、硬度大，为原、硬度大，为原子晶体。子晶体。金属型碳化物：金属型碳化物：由碳与钛、锆、钒、铌、钽、钼、钨、锰、铁由碳与钛、锆、钒、铌、钽、钼、钨、锰、铁等等d区金属形成，例如区金属形成，例如WC、Fe3C等。这类碳化物的共同特等。这类碳化物的共同特点是具有金属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大，但脆点是具
68、有金属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大，但脆性也大。性也大。6.6 无机材料无机材料碳碳化化物物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页672.轻质合金轻质合金轻质合金是由镁、铝、钛、锂等轻金属形成的合金。主要优轻质合金是由镁、铝、钛、锂等轻金属形成的合金。主要优点是密度小，在交通运输、航空航天等领域有重要应用。点是密度小，在交通运输、航空航天等领域有重要应用。 铝合金铝合金在铝中加入镁、铜、锌、锰形成铝合金。在铝中加入镁、铜、锌、锰形成铝合金。铝铜镁合金称为硬铝，铝锌镁铜合金称为超强硬铝铝铜镁合金称为硬铝，铝锌镁铜合金称为超强硬铝(其强度其强度远高于钢远高于钢)。这些铝合金相对密度小、
69、强度高、易成型，广。这些铝合金相对密度小、强度高、易成型，广泛用于飞机制造业。泛用于飞机制造业。 钛合金钛合金钛中加入铝、钒、铬、钼、锰等形成钛合金。钛中加入铝、钒、铬、钼、锰等形成钛合金。钛合金具有密度小、强度高、抗磁性、耐高温、耐海水腐蚀钛合金具有密度小、强度高、抗磁性、耐高温、耐海水腐蚀等优点。是制造飞机、火箭发动机，人造卫星外壳，宇宙飞等优点。是制造飞机、火箭发动机，人造卫星外壳，宇宙飞船船舱、潜艇等的重要结构材料。船船舱、潜艇等的重要结构材料。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页683.耐热合金与低熔合金耐热合金与低熔合金耐热合金耐热合金主要是第主要
70、是第VVII副族元素和副族元素和VIII族高熔点元素形成的合族高熔点元素形成的合金。应用最多的有铁基、镍基和钴基合金。它们广泛地用来制造金。应用最多的有铁基、镍基和钴基合金。它们广泛地用来制造涡轮发动机、各种燃气轮机热端部件，涡轮工作叶片、涡轮盘、涡轮发动机、各种燃气轮机热端部件，涡轮工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。燃烧室等。低熔合金低熔合金 常用的低熔金属及其合金元素有汞、锡、铅和铋等。常用的低熔金属及其合金元素有汞、锡、铅和铋等。汞常用做温度计、气压计中的液柱，也可做恒温设备中的电开关汞常用做温度计、气压计中的液柱，也可做恒温设备中的电开关接触液。汞容易与很多种金属形成合金。铋的某些合金可应用
71、于接触液。汞容易与很多种金属形成合金。铋的某些合金可应用于自动灭火设备、锅炉安全装置以及信号仪表等，还可用作原子能自动灭火设备、锅炉安全装置以及信号仪表等，还可用作原子能反应堆的冷却剂。反应堆的冷却剂。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页694.形状记忆合金形状记忆合金形状记忆合金有一个特殊的转变温度，在转变温度以下，金属形状记忆合金有一个特殊的转变温度，在转变温度以下，金属晶体结构处于一种不稳定结构状态，在转变温度以上，金属结构是晶体结构处于一种不稳定结构状态，在转变温度以上，金属结构是一种稳定结构状态。一旦把它加热到转变温度以上，不稳定结构就一种稳定结构状
72、态。一旦把它加热到转变温度以上，不稳定结构就转变为稳定结构，合金就恢复了原来的形状。转变为稳定结构，合金就恢复了原来的形状。用镍钛形状记忆合金制成管接口，在使用温度下加工的管接口用镍钛形状记忆合金制成管接口，在使用温度下加工的管接口内径比外管径略小，安装时在低温下将其机械扩张，套接完毕在室内径比外管径略小，安装时在低温下将其机械扩张，套接完毕在室温下放置，由于接口恢复原状而使接口非常紧密。这种管子固定法温下放置，由于接口恢复原状而使接口非常紧密。这种管子固定法在在F14F14型战斗机油压系统的接头及在海底输送管的接口固接均有很型战斗机油压系统的接头及在海底输送管的接口固接均有很成功的实例。成功
73、的实例。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页705.非晶态合金非晶态合金熔融状态的合金缓慢冷却得到的是晶态合金，从熔融的液态到熔融状态的合金缓慢冷却得到的是晶态合金，从熔融的液态到晶态需要时间使原子排列有序化。如果将熔融状态的合金以超高速晶态需要时间使原子排列有序化。如果将熔融状态的合金以超高速急冷的方法使其凝固，不给原子有序化排列的时间，瞬间冷冻后其急冷的方法使其凝固，不给原子有序化排列的时间，瞬间冷冻后其内部原子仍然保持着液态时的那种基本无序的状态，称为非晶态合内部原子仍然保持着液态时的那种基本无序的状态，称为非晶态合金，也称金属玻璃。金，也称金属玻璃。高
74、强度、高硬度和高韧性可以在非晶态合金身上达到较好的统高强度、高硬度和高韧性可以在非晶态合金身上达到较好的统一，因为组成非晶态合金的两种原子间有很强的化学键，使得合金一，因为组成非晶态合金的两种原子间有很强的化学键，使得合金的强度很大。同时合金中原子犬牙交错不规则排列使得它具有较好的强度很大。同时合金中原子犬牙交错不规则排列使得它具有较好的韧性。的韧性。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页716.6.2 6.6.2 无机非金属材料无机非金属材料 无机非金属材料的分类和特点无机非金属材料的分类和特点主要有传统的硅酸盐材料和新型无机材料等。前者主要指陶瓷、主要有传统
75、的硅酸盐材料和新型无机材料等。前者主要指陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、砖瓦、搪瓷等以天然硅酸盐为原料的制品玻璃、水泥、耐火材料、砖瓦、搪瓷等以天然硅酸盐为原料的制品 (这些制品称为这些制品称为传统陶瓷传统陶瓷)。新型无机材料是用人工合成方法制得的材料，包括氧化物、氮新型无机材料是用人工合成方法制得的材料，包括氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等化合物化物、碳化物、硅化物、硼化物等化合物(这些材料又称为这些材料又称为精细陶精细陶瓷瓷或或特种陶瓷特种陶瓷)以及一些非金属单质如碳、硅等。以及一些非金属单质如碳、硅等。无机材料的主要特点是无机材料的主要特点是耐高温、抗氧化、耐磨、耐腐蚀和硬度耐高温、
76、抗氧化、耐磨、耐腐蚀和硬度大大，而，而脆性脆性是其不足。是其不足。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页721.耐热高温结构材料耐热高温结构材料氮化硅氮化硅Si3N4组成氮化硅的两种元素的电负性相近，属强共价键结合的原子晶体，组成氮化硅的两种元素的电负性相近，属强共价键结合的原子晶体，所以氮化硅的硬度高（耐磨损）、熔点高（耐高温）、结构稳定、所以氮化硅的硬度高（耐磨损）、熔点高（耐高温）、结构稳定、绝缘性能好，故是制造高温燃气轮机的理想材料。缺陷是抗机械冲绝缘性能好，故是制造高温燃气轮机的理想材料。缺陷是抗机械冲击强度偏低，容易发生脆性断裂。击强度偏低，容易发生
77、脆性断裂。氮化硼氮化硼BN氮化氮化硼（金刚石型）硼（金刚石型）属强共价键结合，兼有许多优良性能，不但耐属强共价键结合，兼有许多优良性能，不但耐高温，耐腐蚀、高导热、高绝缘，还可以很容易地进行机械加工，高温，耐腐蚀、高导热、高绝缘，还可以很容易地进行机械加工，是一种理想的高温导热绝缘材料，也是既硬又韧的超硬材料。是一种理想的高温导热绝缘材料，也是既硬又韧的超硬材料。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页732. 半导体材料半导体材料 半导体材料的分类半导体材料的分类 按化学组成按化学组成 单质半导体单质半导体 化合物半导体化合物半导体 按是否含有杂质按是否含有杂质
78、 本征半导体本征半导体 杂质半导体杂质半导体电子 空穴(一个电子从价带激发到导带，从而在一个电子从价带激发到导带，从而在价带中留下一个空穴价带中留下一个空穴)半导体两类载流子示意图半导体两类载流子示意图 由于半导体禁带较窄，不要太多的由于半导体禁带较窄，不要太多的能量就可以使满带中的电子激发跃迁到能量就可以使满带中的电子激发跃迁到空带，并在满带留下空穴。满带中的其空带，并在满带留下空穴。满带中的其它电子移动到空穴又产生新的空穴。在它电子移动到空穴又产生新的空穴。在外电场作用下，外电场作用下，电子电子和和空穴空穴都可以定向都可以定向地移动。地移动。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页
79、下一页下一页 末页末页743. 超导材料超导材料有些物质在某特定的温度以下，其导电率将突然增至无穷大，有些物质在某特定的温度以下，其导电率将突然增至无穷大，这种现象称为超导电性。这种现象称为超导电性。Bednorz和和Mller因发现因发现La-Ba-Cu-O氧化氧化物（物（Tc=30K)超导体，荣获超导体，荣获1987年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。J. G. 贝德诺兹Johannes G.BednorzK. A. 穆勒Karl A.Mller目前已发现目前已发现30种单质，种单质，8000余种金属、合金、化合物具有超余种金属、合金、化合物具有超导性。导性。20世纪世纪80年代以来，我国
80、高年代以来，我国高温超导材料的研究和应用方面一温超导材料的研究和应用方面一直居世界前列。直居世界前列。首先报道超导材料的科学家首先报道超导材料的科学家6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页751987年年赵忠贤等发现了组成为赵忠贤等发现了组成为YBa2Cu3O7- 的的超导材料，相超导材料，相变温度变温度Tc=93K。1993年，中年，中-瑞合作开发得到瑞合作开发得到Hg-Ba-Cu-O，其，其相变温度达到相变温度达到133.5K。YBa2Cu3O7- 的晶体结构的晶体结构人们发现人们发现C60分子与碱金属分子与碱金属K、Rb、Cs等形成的等形成的AxC60也具
81、有超导性质，也具有超导性质，AxC60是球形结构，属三维超导体。而上是球形结构，属三维超导体。而上述的混合金属氧化物是层状结构，属二述的混合金属氧化物是层状结构，属二维超导体。目前研制出维超导体。目前研制出K3C60、Rb3C60、RbCs2C60、RbTl2C60等，其等，其Tc分别为分别为18K、28K、33K、48K。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页76据科技日报据科技日报2001年年12月月3日报道，随着三条各日报道，随着三条各长长1000米的高温超导线材的出炉，标志着我国第一条铋米的高温超导线材的出炉，标志着我国第一条铋系高温超导线材生产线正式建
82、成投产，从而使我国成为世系高温超导线材生产线正式建成投产，从而使我国成为世界上为数不多的具有高温超导线材生产技术及产业化生产界上为数不多的具有高温超导线材生产技术及产业化生产能力的国家之一。同时，也使具有我国自主产权的超导技能力的国家之一。同时，也使具有我国自主产权的超导技术产品在我国的应用成为现实。术产品在我国的应用成为现实。该产品单根线材可通过的电流达该产品单根线材可通过的电流达43安培，工程临界安培，工程临界电流密度达到电流密度达到6000安培每平方厘米以上。该生产线目前安培每平方厘米以上。该生产线目前年生产能力为年生产能力为200公里。公里。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一
83、页 下一页下一页 末页末页774. 光导纤维光导纤维光导纤维简称光纤，以传光导纤维简称光纤，以传光和传像为目的的一种光波传光和传像为目的的一种光波传导介质。导介质。光导纤维的最大应用是激光导纤维的最大应用是激光通讯，它具有信息容量大、光通讯，它具有信息容量大、重量轻、抗干扰、保密性好等重量轻、抗干扰、保密性好等优点。优点。光导纤维光导纤维6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页786.6.3 6.6.3 纳米材料和纳米碳管纳米材料和纳米碳管 纳米材料：纳米科技就是在纳米材料：纳米科技就是在1100nm范围内研究原子、分子的结范围内研究原子、分子的结构，通过直接操作
84、和安排原子、分子将其组装成具有特定功能和构，通过直接操作和安排原子、分子将其组装成具有特定功能和结构的一门高新技术。纳米材料应用广泛，如美国制成的结构的一门高新技术。纳米材料应用广泛，如美国制成的GaN和和ZnO纳米导线，能发出紫外光，这对制造纳米导线，能发出紫外光，这对制造“单片实验室单片实验室”非常有非常有用。它可用于快速和低成本地分析医学、环境和其他样品。用。它可用于快速和低成本地分析医学、环境和其他样品。纳米碳管：纳米碳管：1990年，瑞士科学家发现管状结构的年，瑞士科学家发现管状结构的碳分子，称为碳纳米管。它由六元环形的碳原子碳分子，称为碳纳米管。它由六元环形的碳原子组成的管状大分子
85、，管的直径为零点几到几十纳组成的管状大分子，管的直径为零点几到几十纳米，管长为几十纳米到米，管长为几十纳米到1微米微米。碳纳米管由几个。碳纳米管由几个到几十个单层碳管同轴套构成，相邻管径向间距到几十个单层碳管同轴套构成，相邻管径向间距为为0.34nm。碳纳米管有许多优异性能。如强度比。碳纳米管有许多优异性能。如强度比钢高钢高100倍，具有优良的导热性和导电性等。倍，具有优良的导热性和导电性等。 纳米碳管结构6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页79纳米材料的表面效应和体积效应纳米材料的表面效应和体积效应表面效应：表面效应：指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒
86、径指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。主要表现：的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。主要表现：因表面原子所占比例大，吸附能力强，表面反应活性高；因表面原子所占比例大，吸附能力强，表面反应活性高；表面活性中心数多，催化效率高。表面活性中心数多，催化效率高。体积效应：体积效应：指纳米粒子的尺寸与传导电子的波长相当或更指纳米粒子的尺寸与传导电子的波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、光吸收、化小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、光吸收、化学活性、催化活性和熔点等较普通粒子发生了很大的变学活性、催化活性和熔点等较普通粒子发生了很大的变化。
87、主要表现：熔点降低；活性表面的出现等。化。主要表现：熔点降低；活性表面的出现等。6.6 无机材料无机材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页80选读材料选读材料 稀土金属稀土金属镧系元素与钪、钇一起共镧系元素与钪、钇一起共17种元素统称为稀土元素。种元素统称为稀土元素。稀土元素是我国的丰产元素，储量大于世界其它国家的总和。稀土元素是我国的丰产元素，储量大于世界其它国家的总和。稀土元素有镧系收缩现象。在化合物中的氧化值一般是稀土元素有镧系收缩现象。在化合物中的氧化值一般是+3。稀土金属用途广泛：稀土金属用途广泛：1.做合金的脱氧剂、脱硫剂；做合金的脱氧剂、脱硫剂；2.做催化剂；做催化剂
88、；3.做贮氢材料；做贮氢材料；4.做高温超导材料；做高温超导材料；5.做发光材料；做发光材料；6.做永磁材料。做永磁材料。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页81作业作业P310313123首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页82总复习总复习第一章第一章qqVqp U=q + w= U= H标准态标准态HHU U+pVpVH U = qp qV = p(V2 V1)= (B,g)RT考试时间：考试时间：2h（计算器）第一章（计算器）第一章（15）考试题型：是非题（考试题型：是非题（20）第二章（）第二章（20）选择题（选择题（20）第三章（）第三章（20）填空题（填空题（2
89、0）第四章（）第四章（20）计算题（计算题（40）第五章（）第五章（20）第六章（第六章（5）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页83总复习总复习第二章第二章 G G自发自发0热力学等温方程热力学等温方程范特霍夫范特霍夫等压方程等压方程首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页84总复习总复习v元反应元反应非元反应非元反应v=kc(A)a.c(B)bv=kc(A)x.c(B)ya+bx+y反应级数反应级数一级反应一级反应lnc = -kt+lnc0浓度浓度温度温度阿仑尼乌斯公式阿仑尼乌斯公式质量作用定律质量作用定律首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页85单相单相离子离子
90、平衡平衡多相多相离子离子平衡平衡水水化化学学酸、碱酸、碱配离子配离子一元一元稀稀释释定定律律多元多元Ka1Ka2Ka3同离子效应同离子效应 缓冲溶液缓冲溶液K Ks s(A(AmmB Bn n )=)=c ceqeq(A(Am+m+) )n nc ceqeq(B(Bn n ) )mm= =n nn n mmmm s sm+nm+n溶度积规则溶度积规则溶度积规则溶度积规则: :QcKs有沉淀有沉淀;Qc= Ks溶解平衡溶解平衡;QcKs无沉淀无沉淀第三章第三章总复习总复习首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页86总复习总复习第四章第四章rGm=nFE E = (+) () rGm=nFE
91、F96485Cmol-1E= (+) ()Nernst公式公式原原电电池池电解池电解池 ( (析出析出析出析出) ) ( (实实实实) )= ( (理理理理) ) (阳阳) ( (析出析出析出析出) ) ( (实实实实) )= ( (理理理理) ) (阴阴)应用应用氧化剂还原剂相对强弱的比较、正负极的判定氧化剂还原剂相对强弱的比较、正负极的判定反应方向的判定、反应程度的判定等反应方向的判定、反应程度的判定等首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页87总复习总复习原原子子结结构构波函数波函数 描写电子运动描写电子运动R(r)径向径向Y(,)角度分布图形状角度分布图形状电子云电子云 2几率密
92、度几率密度 Y2(,)角度分布图形状角度分布图形状量子数量子数主量子数主量子数n角量子数角量子数l磁量子数磁量子数m自旋量子数自旋量子数ms（1）取值）取值（2）物理意义）物理意义（3）对应波函数（轨道）名称）对应波函数（轨道）名称电子排布电子排布Pauling能级顺序能级顺序泡利不相容原理泡利不相容原理能量最低原理能量最低原理洪德规则洪德规则原子、离子的原子、离子的电子排布式和电子排布式和外层电子构型外层电子构型周期系周期系周期周期族族区区元素性质元素性质(半径、电负性、电离能、半径、电负性、电离能、氧化值等氧化值等)变化规律变化规律第五章第五章首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页88总复习总复习分分子子结结构构化学键化学键分子间力分子间力离子键离子键金属键金属键共价键共价键价键理论价键理论杂化轨道论杂化轨道论分子轨道论分子轨道论spsp2sp3dsp2d2sp3sp3d2理解理论要点理解理论要点类型空间构型类型空间构型实例实例范德华力范德华力氢键氢键色散力色散力诱导力诱导力取向力取向力晶晶体体结结构构离子晶体离子晶体离子极化离子极化原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体固体能带理论固体能带理论过渡晶体过渡晶体层状、链状层状、链状质点微粒质点微粒作用力作用力物理性质物理性质(熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性等溶解性等)实例实例
