無(wú)機(jī)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(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (EG)和丙醇體系中合成全硅方鈉石開(kāi)始的。之后， Sugimoto等人，報(bào)道了在水和有機(jī)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(bào)導(dǎo)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(zhǎng)過(guò)程為：培養(yǎng)基石英的溶解，以及溶解的 SiO2向籽晶上生長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程。 石英在 NaOH溶液中溶解反應(yīng)的產(chǎn)物主要是Na2Si2O Na2Si3O7，以及它們的電離和水解產(chǎn)物。 Na2Si2O Na2Si3O7經(jīng)電離和水解，在溶液中產(chǎn)生大量的 NaSi2O NaSi3O7。因此，石英的人工合成含下述兩個(gè)過(guò)程： 人工水晶的合成 ① 溶質(zhì)離子的活化 ②活化了的離子受生長(zhǎng)體表面活性中心的吸引 (靜電引力、化學(xué)引力和范德華引力 )，穿過(guò)生長(zhǎng)表面的擴(kuò)散層而沉降到石英體表面。 特殊結(jié)構(gòu)、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(yīng)的化學(xué)環(huán)境和實(shí)施化學(xué)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(kāi)發(fā)特種介穩(wěn)結(jié)構(gòu)、特種凝聚態(tài)和聚集態(tài)的新合成產(chǎn)物，如特殊價(jià)態(tài)化合物、金剛石和納米晶等。 復(fù)合氧化物與復(fù)合氮化物的合成 復(fù)合氧化物與復(fù)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(yīng)溫和自低溫合成路線。因?yàn)槿軇?、溫度和壓力?duì)離子反應(yīng)平衡的總效果可以穩(wěn)定產(chǎn)物同時(shí)抑制雜質(zhì)生成，所以水熱或溶劑熱合成以單一步驟制備無(wú)水陶瓷料末，不要求精密復(fù)雜裝置和貴重的試劑 。 復(fù)合氧化物與復(fù)合氮化物的合成 與高溫固態(tài)反應(yīng)相比，水熱合成氧化物粉末陶瓷具有以下優(yōu)勢(shì)： ①明顯地降低反應(yīng)溫度和壓力 (水熱反應(yīng)通常在100～ 200℃ 下進(jìn)行 )； ②能夠以單一反應(yīng)步驟完成 (不需研磨和焙燒步驟 )； ③很好地控制產(chǎn)物的理想配比及結(jié)構(gòu)形態(tài)； ④制備純相陶瓷 (氧化物 )材料； ⑤可以大批量生產(chǎn)。 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(wèn)題受到廣泛關(guān)注，目前的研究提供了微生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、分子系統(tǒng)樹(shù)、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(xué)的米勒 (Stanley Miller)根據(jù)奧巴林的早期地球還原性大氣圈假設(shè)，由CH4， NH3， H2， H20， 在放電情況下合成了多種氰基酸等有機(jī)物。 2. 隨后有的學(xué)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(jìn)行了核昔酸的無(wú)酶聚合實(shí)驗(yàn)。 ◆溫暖的池塘 水熱海底 3. “ 溫暖的池塘 ” —— 水熱海底的化學(xué)進(jìn)化模型應(yīng)運(yùn)而生，即生命起源于地表，光和閃電供能．使無(wú)機(jī)水分子反應(yīng)，得到有機(jī)小分子，有機(jī)小分子在地表水中富集，隨著水的蒸發(fā)，有機(jī)小分子濃度升高，進(jìn)一步反應(yīng)生成大分子，大分子自組織，最后演變?yōu)橛袕?fù)制功能，有膜的細(xì)胞形式。 (第一種觀點(diǎn)） ◆溫暖的池塘 水熱海底 ：生命起始初期，地球處于強(qiáng)還原性環(huán)境，在板塊構(gòu)造活動(dòng)帶上有許多水熱系統(tǒng)，海水與水熱活動(dòng)噴出物之間存在物質(zhì)與能量交換，形成 350℃ — 0℃ 的溫床梯度和化學(xué)梯度，靠還原性物質(zhì)的氧化供能，驅(qū)使無(wú)機(jī)小分子向有機(jī)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(guò)著厭氧的化學(xué)自養(yǎng)生活，后又向厭氧異養(yǎng)生活進(jìn)化，生命之輪慢慢前進(jìn)。（第二種觀點(diǎn)） ◆分子生物學(xué)與進(jìn)化樹(shù) 分子水平上認(rèn)識(shí)進(jìn)化。分子序列在揭示進(jìn)化關(guān)聯(lián)上，比經(jīng)典的形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，分子功能更能反映實(shí)質(zhì)。 ◆時(shí)間的證明與水熱條件 人們研究地球早期的地理、化學(xué)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(jīng)脫氣形成大氣層。那時(shí)地表溫度為 85℃ ，直到 20億年前突然形成氧
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