材料的固相合成教學課件ppt(編輯修改稿)
2024-11-12 11:40 本頁面
【文章內容簡介】 只靠弱的分子間力聯(lián)系，故可看作零維晶體。 例：以 C元素的幾種單質和化合物結構為例： 金剛石：三維晶體 ； 石墨：二維晶體 ； 聚乙炔： 一維晶體； C60： 零維晶體。 反應性如何？ 三維固體：反應性最弱； 低維固體：三維固體相比 ， 低維固體的反應 性要強得多； 固體的反應性： 零維結構 一維結構 二維結構 三維結構，即分子固 體具有最強的反應性。 固體中束縛力越弱，固體的反應溫度越低。 結論 ： 碳元素反應性： 金剛石： 三維晶體，它在 — 定的溫度范圍 內幾乎對所有試劑 都是穩(wěn)定的； 石墨： 具有層狀結構，在室溫到 450℃ 的溫度范圍內很容易與其它物質發(fā)生嵌入反應，生成層狀嵌入化合物，當然這種反反應是可逆的： HF／ F2， 25度 石墨 ————— 石墨氟化物 (黑色 )， ～ HF／ F2， 450度 石墨 —————— 石墨氟化物 (白色 )． ～ CF 石墨十 FeCl3 石墨／ FeCl3嵌入化合物 聚乙炔：一維固體 ， 很容易被摻雜 (類似于嵌入反應 )而具有良好的導電性 ， 例如： 在室溫時 ， 聚乙炔非常容易吸收空氣中的氧 ， 首先生成嵌入化合物 ， 爾后氧攻擊聚乙炔鏈使之降解 ，這是限制聚乙炔獲得廣泛應用的主要原因 。 聚乙炔在 300℃ 即分解 ， 主要產物為苯 。 C H C H n + I 2 C H C H nI 2C60：分子固體 ， 在固相中 ， 它也和碘發(fā)生反應 ， 生成加和物 。 其固體的電化學性質也是近年來研究的一個熱點 。 低熱固相化學反應 室溫固 固反應的實例： 固體狀態(tài) N H 2C H 3 + C o C l 2 6 H 2 OS S2 2 0 度 藍 色 產 物這表明雖然使用同樣的起始反應物、同樣的摩爾比，由于反應微環(huán)境的不同使固、液反應有明顯的差別 .? 溶液中 : N H 2C H 3 + C o C l2 6 H 2 Oa q a q2 h e a t1 固相反應機理 固相反應經歷四個階段．即擴散一反應一成核一生長， 擴散： 固相反應的發(fā)生起始于兩個反應物分子的擴散接觸， 反應： 接著發(fā)生化學作用，生成產物分子。此時生成的 產物分子分散在母體反應物中，只能當作雜質或 缺陷的分散存在， 成核： 當產物分子集積到一定大小，出現(xiàn)產物的晶核， 晶核成長： 隨著晶核的長大，達到一定的大小 ,出現(xiàn)產物 的獨立晶相。 由于各階段進行的速率在不同的反應體系或同一反應體 系不同的反應條件下不盡相同，使得各個階段的特征并 非清晰可辨，總反應特征只表現(xiàn)為反應的決速步的特征 。 2 低熱固相化學反應的特有規(guī)律 （ 1）潛伏期 固相化學反應：單組分和多組分固相化學 多組分固相化學反應存在潛伏期 原因： 擴散： 反應開始于兩相的接觸部分 ， 反應繼續(xù)進行 ， 反應物需以擴散方式通過生成物進行物質輸運 ， 而這種擴散對大多數(shù)固體是較慢的 。 成核： 產物只有集積到一定大小時才能成核 ， 而成核需要一定溫度 ， 低于某一溫度 Tn， 反應則不能發(fā)生 。 總結 : 兩種過程均受溫度的顯著影響 ， 溫度越高 ， 擴散越快 ， 產物成核越快 ， 反應的潛伏期就越短；反之 ， 則潛伏期就越長 。當?shù)陀诔珊藴囟?Tn時 ， 固相反應就不能發(fā)生 。 2 低熱固相化學反應的特有規(guī)律 （ 2）無化學平衡 由氣體參加的固相反應 氣體組分有的作為反應物，有的作為產物的話，則只要維持氣體反應物組分一定分壓，氣體產物組分及時逸出反應體系，可使一旦反應便能進行到底。因此，固相反應一旦發(fā)生即可進行完全，不存在化學平衡。 （ 3）拓撲化學控制原理 在固相反應中，各固體反應物的晶格是高度
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