無機合成第5章水熱與溶劑熱合成(編輯修改稿)
2024-11-15 20:11 本頁面
【文章內容簡介】 (EG)和丙醇體系中合成全硅方鈉石開始的。之后， Sugimoto等人，報道了在水和有機物如甲醇、丙醇和乙醇胺的混合物中合成了ISI系列高硅沸石。 1987年， van Erp WA等人也報導了非水體系中沸石的合成，所使用的溶劑有乙二醇、甘油、 DMSO、環(huán)丁砜、 C5～ C7醇、乙醇和吡啶。 人工水晶的合成 高溫高壓下，石英的生長過程為：培養(yǎng)基石英的溶解，以及溶解的 SiO2向籽晶上生長兩個過程。 石英在 NaOH溶液中溶解反應的產物主要是Na2Si2O Na2Si3O7，以及它們的電離和水解產物。 Na2Si2O Na2Si3O7經電離和水解，在溶液中產生大量的 NaSi2O NaSi3O7。因此，石英的人工合成含下述兩個過程： 人工水晶的合成 ① 溶質離子的活化 ②活化了的離子受生長體表面活性中心的吸引 (靜電引力、化學引力和范德華引力 )，穿過生長表面的擴散層而沉降到石英體表面。 特殊結構、凝聚態(tài)與聚集態(tài)的制備 在水熱與溶劑熱條件下的合成比較容易控制反應的化學環(huán)境和實施化學操作。又因水熱與溶劑熱條件下中間態(tài)，介穩(wěn)態(tài)以及特殊物相易于生成，因此能合成與開發(fā)特種介穩(wěn)結構、特種凝聚態(tài)和聚集態(tài)的新合成產物，如特殊價態(tài)化合物、金剛石和納米晶等。 復合氧化物與復合氮化物的合成 復合氧化物與復合氮化物陶瓷粉末的水熱或溶劑熱合成，是一種比高溫固相反應溫和自低溫合成路線。因為溶劑、溫度和壓力對離子反應平衡的總效果可以穩(wěn)定產物同時抑制雜質生成，所以水熱或溶劑熱合成以單一步驟制備無水陶瓷料末，不要求精密復雜裝置和貴重的試劑 。 復合氧化物與復合氮化物的合成 與高溫固態(tài)反應相比，水熱合成氧化物粉末陶瓷具有以下優(yōu)勢： ①明顯地降低反應溫度和壓力 (水熱反應通常在100～ 200℃ 下進行 )； ②能夠以單一反應步驟完成 (不需研磨和焙燒步驟 )； ③很好地控制產物的理想配比及結構形態(tài)； ④制備純相陶瓷 (氧化物 )材料； ⑤可以大批量生產。 第 4節(jié) 水熱條件下的海底 :生命的搖籃 水熱條件下生命起源的問題受到廣泛關注，目前的研究提供了微生物學、地質學、分子系統(tǒng)樹、海洋考察等人面的證據(jù) . ◆溫暖的池塘 水熱海底 1. 1952年，芝加哥大學的米勒 (Stanley Miller)根據(jù)奧巴林的早期地球還原性大氣圈假設，由CH4， NH3， H2， H20， 在放電情況下合成了多種氰基酸等有機物。 2. 隨后有的學者用 HCN合成了 5種堿基，用甲醛合成了多種糖和氨基酸，還進行了核昔酸的無酶聚合實驗。 ◆溫暖的池塘 水熱海底 3. “ 溫暖的池塘 ” —— 水熱海底的化學進化模型應運而生，即生命起源于地表，光和閃電供能．使無機水分子反應，得到有機小分子，有機小分子在地表水中富集，隨著水的蒸發(fā)，有機小分子濃度升高，進一步反應生成大分子，大分子自組織，最后演變?yōu)橛袕椭乒δ?，有膜的細胞形式? (第一種觀點） ◆溫暖的池塘 水熱海底 ：生命起始初期，地球處于強還原性環(huán)境，在板塊構造活動帶上有許多水熱系統(tǒng)，海水與水熱活動噴出物之間存在物質與能量交換，形成 350℃ — 0℃ 的溫床梯度和化學梯度，靠還原性物質的氧化供能，驅使無機小分子向有機分子的非生物合成，從而逐步演化為生命形式，最初的生命形式過著厭氧的化學自養(yǎng)生活，后又向厭氧異養(yǎng)生活進化，生命之輪慢慢前進。（第二種觀點） ◆分子生物學與進化樹 分子水平上認識進化。分子序列在揭示進化關聯(lián)上，比經典的形態(tài)標準，分子功能更能反映實質。 ◆時間的證明與水熱條件 人們研究地球早期的地理、化學條件，發(fā)現(xiàn)地球起始于 46億年前左右。原始地球溫度很高，直到 38億年前還不斷受到外行星，慧星等猛烈撞擊，火熱的地球上千瘡百病．地球經脫氣形成大氣層。那時地表溫度為 85℃ ，直到 20億年前突然形成氧
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