第二章物質(zhì)的化學(xué)組成和聚集狀態(tài)

1、羅立新羅立新武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院2021年年11月月13日星期六日星期六第二章物質(zhì)的化學(xué)組成和聚集狀態(tài)第二章物質(zhì)的化學(xué)組成和聚集狀態(tài)第二章 物質(zhì)的化學(xué)組成和聚集狀態(tài)2v(1)物質(zhì)的化學(xué)組成物質(zhì)的化學(xué)組成v(2)固體固體v(3)液體和液晶液體和液晶 v(4) 氣體和等離子體氣體和等離子體2.1 物質(zhì)的化學(xué)組成v2.1.1 配位化合物v2.1.2 團(tuán)簇v2.1.3 非整比化學(xué)物v2.1.4 金屬有機(jī)化合物v2.1.5 高分子化學(xué)物v2.1.6 自由基和生物大分子2.1.2 2.1.2 配位化合物配位化合物配合物 內(nèi)層 中心離子（陽離子） 配體（中性分子或陰離子） 外

2、層 配離子cu(nh3)42+so42-中心原子配位原子配體配位數(shù)內(nèi)層外層 k3 fe(cn) 6 中心原子配位原子配體配位數(shù)外層內(nèi)層中心原子是具有空軌道的離子或原子配體可以是陰離子或中性分子，也可由多種配體組成配位原子是具有孤電子對的元素. soso4 42-2-2+2+chch2 2chch2 2h h2 2n nh h2 2n nchch2 2chch2 2nhnh2 2nhnh2 2ucu(nh2ch2ch2nh2)2so4 鰲合物配 一個體中有多個配位元素配合物的命名配合物的命名va內(nèi)層和外層的命名順序常按電性編排，負(fù)離子在前，正離子在后。vb對于內(nèi)界則有下列規(guī)定：v 1）在配位體與

3、中心離子的名稱之間加一“合”字：某（指配位體）合某（指中心離子）。 （2）在配位體名稱前用漢字一、二、三標(biāo)明其數(shù)目，在中心離子的名稱后用羅馬數(shù)字（）、（）、（）標(biāo)明其化合價或氧化數(shù)，若中心離子只有一種化合價也可不標(biāo)明。 （3）若內(nèi)界有多種配位體，其命名順序是：由簡單到復(fù)雜，先離子后分子，（化學(xué)式的書寫順序與此相反）。vfe(cn)64- 六氰合鐵（六氰合鐵（）酸根離子）酸根離子vk3fe(cn)6六氰合鐵（六氰合鐵（）酸鉀）酸鉀vpt(nh3)4(no2)clcl2二氯化二氯化一氯一硝基四氨一氯一硝基四氨合鉑（合鉑（）vco(nh3)3 cl3三氯三氯三氨合三氨合鈷（鈷（）2.1.2 團(tuán)簇團(tuán)簇

4、v團(tuán)簇是由幾個乃至上千個原子、分子或離子通過物理團(tuán)簇是由幾個乃至上千個原子、分子或離子通過物理或化學(xué)結(jié)合力組成的相對穩(wěn)定的微觀或亞微觀聚集體，或化學(xué)結(jié)合力組成的相對穩(wěn)定的微觀或亞微觀聚集體，其物理和化學(xué)性質(zhì)隨所含的原子數(shù)目而變化。其物理和化學(xué)性質(zhì)隨所含的原子數(shù)目而變化。v團(tuán)簇的空間尺度是幾埃至幾百埃的范圍，用無機(jī)分子團(tuán)簇的空間尺度是幾埃至幾百埃的范圍，用無機(jī)分子來描述顯得太大，用小塊固體描述又顯得太小，許多來描述顯得太大，用小塊固體描述又顯得太小，許多性質(zhì)既不同于單個原子分子，又不同于固體和液體，性質(zhì)既不同于單個原子分子，又不同于固體和液體，也不能用兩者性質(zhì)的簡單線性外延或內(nèi)插得到。也不能用兩

5、者性質(zhì)的簡單線性外延或內(nèi)插得到。v因此，人們把團(tuán)簇看成是介于原子、分子與宏觀固體因此，人們把團(tuán)簇看成是介于原子、分子與宏觀固體物質(zhì)之間的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次，是各種物質(zhì)由原子分物質(zhì)之間的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次，是各種物質(zhì)由原子分子向大塊物質(zhì)轉(zhuǎn)變的過渡狀態(tài)，或者說，代表了凝聚子向大塊物質(zhì)轉(zhuǎn)變的過渡狀態(tài)，或者說，代表了凝聚態(tài)物質(zhì)的初始狀態(tài)。態(tài)物質(zhì)的初始狀態(tài)。v團(tuán)簇廣泛存在于自然界團(tuán)簇廣泛存在于自然界和人類實(shí)踐活動中，涉和人類實(shí)踐活動中，涉及到許多許多物質(zhì)運(yùn)動及到許多許多物質(zhì)運(yùn)動過程和現(xiàn)象，過程和現(xiàn)象，v如催化、燃燒、晶體生如催化、燃燒、晶體生長、成核和凝固、相變、長、成核和凝固、相變、溶膠、薄膜形成和濺射溶

6、膠、薄膜形成和濺射等，構(gòu)成物理學(xué)和化學(xué)等，構(gòu)成物理學(xué)和化學(xué)兩大學(xué)科的一個交叉點(diǎn)，兩大學(xué)科的一個交叉點(diǎn)，成為材料科學(xué)新的生長成為材料科學(xué)新的生長點(diǎn)。點(diǎn)。全同納米團(tuán)簇周期點(diǎn)陣團(tuán)簇物理v目前團(tuán)簇科學(xué)研究的幾個主要方向是：目前團(tuán)簇科學(xué)研究的幾個主要方向是： （1）研究團(tuán)簇的組成及電子構(gòu)型的規(guī)律、幻數(shù)和幾何結(jié)）研究團(tuán)簇的組成及電子構(gòu)型的規(guī)律、幻數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性的規(guī)律；構(gòu)、穩(wěn)定性的規(guī)律； （2）研究團(tuán)簇的成核和形成過程及機(jī)制，研究團(tuán)簇的制）研究團(tuán)簇的成核和形成過程及機(jī)制，研究團(tuán)簇的制備方法、尤其是獲取尺寸均一與可控的團(tuán)簇束流；備方法、尤其是獲取尺寸均一與可控的團(tuán)簇束流； （3）研究金屬、半導(dǎo)體及非金屬

7、和各種化合物團(tuán)簇的光、）研究金屬、半導(dǎo)體及非金屬和各種化合物團(tuán)簇的光、電、磁、力學(xué)、化學(xué)等性質(zhì)，它們與結(jié)構(gòu)和尺寸的關(guān)系，電、磁、力學(xué)、化學(xué)等性質(zhì)，它們與結(jié)構(gòu)和尺寸的關(guān)系，及向大塊物質(zhì)轉(zhuǎn)變的關(guān)節(jié)點(diǎn)；及向大塊物質(zhì)轉(zhuǎn)變的關(guān)節(jié)點(diǎn)； （4）研究團(tuán)簇材料的合成和性質(zhì)；）研究團(tuán)簇材料的合成和性質(zhì)； （5）探索新的理論，不僅能解釋現(xiàn)有團(tuán)簇的效應(yīng)和現(xiàn)象，）探索新的理論，不僅能解釋現(xiàn)有團(tuán)簇的效應(yīng)和現(xiàn)象，而且能解釋和預(yù)知團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)，模擬團(tuán)簇動力學(xué)性質(zhì)，指而且能解釋和預(yù)知團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)，模擬團(tuán)簇動力學(xué)性質(zhì)，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)；導(dǎo)實(shí)驗(yàn)； （6）發(fā)展新的方法對團(tuán)簇表面進(jìn)行修飾和控制）發(fā)展新的方法對團(tuán)簇表面進(jìn)行修飾和控制.2.1.3 非

8、整比化學(xué)物非整比化學(xué)物nonstoichiometric compounds v各類原子的相對數(shù)目不能用幾個小的整數(shù)比表示的化各類原子的相對數(shù)目不能用幾個小的整數(shù)比表示的化合物。合物。 非整比化合物有兩種類型：非整比化合物有兩種類型： 化合物中某一種原子短缺（如化合物中某一種原子短缺（如wo3-，uh3-），或過多（如），或過多（如zn1+，uo2+）；）； 在層狀結(jié)構(gòu)的夾層之間嵌入某些中性分子或金屬原子（如在層狀結(jié)構(gòu)的夾層之間嵌入某些中性分子或金屬原子（如litis2）。）。v非整比化合物與其母體化合物的不同之處在于：它們非整比化合物與其母體化合物的不同之處在于：它們的組成可以改變，呈現(xiàn)深的

9、顏色，具有金屬性或半導(dǎo)的組成可以改變，呈現(xiàn)深的顏色，具有金屬性或半導(dǎo)體性和不同的化學(xué)反應(yīng)活性，還有特殊的光學(xué)和磁學(xué)體性和不同的化學(xué)反應(yīng)活性，還有特殊的光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)。性質(zhì)。v非整比化合物常見于過渡元素的二元化合物，如氫化非整比化合物常見于過渡元素的二元化合物，如氫化物、氧化物、硼化物、碳化物、氮族化物、硫族化物物、氧化物、硼化物、碳化物、氮族化物、硫族化物等。等。v在在6001200將氧化鋅將氧化鋅zno晶體放在鋅蒸氣中加熱，晶體放在鋅蒸氣中加熱，晶體變?yōu)榧t色氧化鋅晶體變?yōu)榧t色氧化鋅zn1+o ，是，是n型半導(dǎo)體。由于過型半導(dǎo)體。由于過量鋅原子進(jìn)入晶體的間隙位置，導(dǎo)電性增加。量鋅原子進(jìn)入晶體的

10、間隙位置，導(dǎo)電性增加。v嵌入型非整比化合物包括：嵌入型非整比化合物包括： 籠形化合物。外來的分子進(jìn)入基質(zhì)化合物的空巢中，例籠形化合物。外來的分子進(jìn)入基質(zhì)化合物的空巢中，例如氙的水合物如氙的水合物xexh2o晶體中，氙原子位于由晶體中，氙原子位于由20個水分子個水分子組成的五元十二面體的籠形結(jié)構(gòu)的中心。組成的五元十二面體的籠形結(jié)構(gòu)的中心。夾層化合物。如堿金屬原子進(jìn)入過渡金屬元素硫化物的夾層化合物。如堿金屬原子進(jìn)入過渡金屬元素硫化物的夾層之間。夾層之間。分子篩化合物。外來分子嵌入基質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)通道之中。分子篩化合物。外來分子嵌入基質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)通道之中。已知的嵌入型化合物基質(zhì)有百種以上，每一種都可以

11、容納已知的嵌入型化合物基質(zhì)有百種以上，每一種都可以容納許多種外來分子，例如，僅石墨就可以容納許多種外來分子，例如，僅石墨就可以容納1.2萬種外來分萬種外來分子和原子。子和原子。 2.1.4 金屬有機(jī)化合物金屬有機(jī)化合物v有機(jī)金屬化合物又稱金屬有機(jī)化合物有機(jī)金屬化合物又稱金屬有機(jī)化合物(metallo-organic compound)。 烷基（包括甲基、乙級、丙基、丁基等）和芳香基烷基（包括甲基、乙級、丙基、丁基等）和芳香基（苯基等）的烴基與金屬原子結(jié)合形成的化合物，（苯基等）的烴基與金屬原子結(jié)合形成的化合物，以及碳元素與金屬原子直接結(jié)合的物質(zhì)之總稱。以及碳元素與金屬原子直接結(jié)合的物質(zhì)之總稱。

12、v與鋰、鈉、鎂、鈣、鋅、鎘、汞、鈹、鋁、錫、與鋰、鈉、鎂、鈣、鋅、鎘、汞、鈹、鋁、錫、鉛等金屬能形成較穩(wěn)定的有機(jī)金屬化合物。鉛等金屬能形成較穩(wěn)定的有機(jī)金屬化合物。金屬有機(jī)化合物的分類金屬有機(jī)化合物的分類v1，離子型化合物：具有離子型化合物的特性，如，離子型化合物：具有離子型化合物的特性，如rli（烷基鋰），（烷基鋰），r2culi(二烷基銅鋰二烷基銅鋰)，rmgcl(烷基氯烷基氯化鎂，格氏試劑化鎂，格氏試劑)純醚+rr mgx_rch-+_+-rch=oomgxh3o+r2chohvictor grignard因發(fā)明格氏試劑獲因發(fā)明格氏試劑獲1912年年nobel prize+純醚 -+-rc

13、h=oh3o+r2chohrlir2ch-oli純醚+(ch2=c)2culich3ch3brch3c=ch2ch3金屬有機(jī)化合物的分類金屬有機(jī)化合物的分類v2，鍵化合物：第鍵化合物：第aa族和第族和第b，b族元素族元素與有機(jī)基團(tuán)主要以與有機(jī)基團(tuán)主要以共價鍵結(jié)合形成化合物。具揮發(fā)共價鍵結(jié)合形成化合物。具揮發(fā)性，對環(huán)境有影響：性，對環(huán)境有影響：v甲基汞化合物、四乙基鉛、三丁錫甲基汞化合物、四乙基鉛、三丁錫公害事件：公害事件：水俁病事件水俁病事件甲基汞能引起慢性汞中毒。最典型的實(shí)例是發(fā)生在日本九州島水俁地區(qū)因長期食用受甲甲基汞能引起慢性汞中毒。最典型的實(shí)例是發(fā)生在日本九州島水俁地區(qū)因長期食用受甲基

14、汞污染的魚貝類而引起的慢性甲基汞中毒，即水俁病?；廴镜聂~貝類而引起的慢性甲基汞中毒，即水俁病。地點(diǎn)：日本熊本縣水俁灣附近，首先，動物出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。隨后，病例出現(xiàn)。地點(diǎn)：日本熊本縣水俁灣附近，首先，動物出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。隨后，病例出現(xiàn)。 1956年年開始開始,至至1968年日本政府才斷定水俁病是甲基汞所致。年日本政府才斷定水俁病是甲基汞所致。視視野野向向心心性性狹狹窄窄, ,視視力力不不降降。主主要要為為眼眼球球運(yùn)運(yùn)動動功功能能不不協(xié)協(xié)調(diào)調(diào), ,。運(yùn)運(yùn)動動失失調(diào)調(diào), ,反反應(yīng)應(yīng)遲遲鈍鈍。聽聽力力障障礙礙（高高音音障障礙礙，能能聽聽見見聲聲音音不不懂懂意意思思）。合并癥：腎損害、糖尿病、高血壓主主

15、要要臨臨床床癥癥狀狀鉛、汞、鎘、錫等鉛、汞、鎘、錫等重金屬的危害重金屬的危害鉛、汞、鎘、錫等在自然界會甲基化（或烷基化），如由無機(jī)汞轉(zhuǎn)化鉛、汞、鎘、錫等在自然界會甲基化（或烷基化），如由無機(jī)汞轉(zhuǎn)化為甲基汞。其中大多數(shù)是由于水體底質(zhì)中微生物的作用，在魚體內(nèi)則為甲基汞。其中大多數(shù)是由于水體底質(zhì)中微生物的作用，在魚體內(nèi)則是通過各種生物轉(zhuǎn)化而成。是通過各種生物轉(zhuǎn)化而成。一般有機(jī)金屬化合物有脂溶性，比無機(jī)金屬容易通過生物膜，經(jīng)腸壁一般有機(jī)金屬化合物有脂溶性，比無機(jī)金屬容易通過生物膜，經(jīng)腸壁吸收，進(jìn)入腦血管、胎盤的量也較多；因此有更強(qiáng)的生物毒性。吸收，進(jìn)入腦血管、胎盤的量也較多；因此有更強(qiáng)的生物毒性。烷基

16、金屬化合物容易引起中樞神經(jīng)的障礙。在體內(nèi)以肝等器官為主的烷基金屬化合物容易引起中樞神經(jīng)的障礙。在體內(nèi)以肝等器官為主的微粒體藥物代謝酶系統(tǒng)使有機(jī)金屬化合物脫去烷基、芳香基，最終成微粒體藥物代謝酶系統(tǒng)使有機(jī)金屬化合物脫去烷基、芳香基，最終成為無機(jī)金屬。通過生物體膜引起的毒性，以鳥類最為敏感。為無機(jī)金屬。通過生物體膜引起的毒性，以鳥類最為敏感。我國汞污染情況：我國汞污染情況：自自60年代以來，松花江受上游吉林化工廠所排的含年代以來，松花江受上游吉林化工廠所排的含汞廢水的影響，其水質(zhì)、底泥和江中魚貝類均受到了甲基汞的污染，汞廢水的影響，其水質(zhì)、底泥和江中魚貝類均受到了甲基汞的污染，松花江上游肇源江段水

17、中甲基汞為本底值的松花江上游肇源江段水中甲基汞為本底值的3070倍，魚汞值如用倍，魚汞值如用who的標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)0.4mg/kg評價，第二松花江則有評價，第二松花江則有53.6%，松花江（黑龍江，松花江（黑龍江省境內(nèi)）有省境內(nèi)）有24%的魚汞值（的魚汞值（1977年）超過上述標(biāo)準(zhǔn)。漁民及沿岸居民年）超過上述標(biāo)準(zhǔn)。漁民及沿岸居民體內(nèi)也出現(xiàn)汞蓄積。體內(nèi)也出現(xiàn)汞蓄積。金屬有機(jī)化合物的分類金屬有機(jī)化合物的分類v3，非典型鍵化合物：包括，非典型鍵化合物：包括v，由過度金屬和不飽和基團(tuán)通過金屬軌道與，由過度金屬和不飽和基團(tuán)通過金屬軌道與電子之間相互作用生成的電子之間相互作用生成的配合物：配合物：cr(c6h

18、6)2,fe(c5h5)2(二茂鐵二茂鐵)v過渡元素與羰基等配位形成同時含有過渡元素與羰基等配位形成同時含有鍵和鍵和鍵的有機(jī)化合物：鍵的有機(jī)化合物：m(co)nv多中心鍵型金屬有機(jī)化合物：多中心鍵型金屬有機(jī)化合物： al(ch3)c6h52，be(ch3)2n mx(co)y金屬有機(jī)化合物小結(jié)金屬有機(jī)化合物小結(jié)v1827年問世的年問世的zeisekptcl3(ch2=ch2)是第一個被發(fā)現(xiàn)的是第一個被發(fā)現(xiàn)的具有不飽和有機(jī)分子與金屬鍵鏈的有機(jī)金屬化合物。此后，具有不飽和有機(jī)分子與金屬鍵鏈的有機(jī)金屬化合物。此后，有機(jī)硅、有機(jī)鈉、有機(jī)鋅等相繼問世并得到應(yīng)用。有機(jī)硅、有機(jī)鈉、有機(jī)鋅等相繼問世并得到應(yīng)用

19、。v著名的格氏試劑及其催化反應(yīng)極大地推動了有機(jī)化學(xué)的發(fā)著名的格氏試劑及其催化反應(yīng)極大地推動了有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，展，ziegler-natta催化劑也給工業(yè)帶來了巨大經(jīng)濟(jì)效益。催化劑也給工業(yè)帶來了巨大經(jīng)濟(jì)效益。v1951年具有特殊結(jié)構(gòu)和類似芳烴的二茂鐵得到了制備和結(jié)年具有特殊結(jié)構(gòu)和類似芳烴的二茂鐵得到了制備和結(jié)構(gòu)確證，為有機(jī)過渡金屬開辟了一大類新型的有機(jī)金屬配構(gòu)確證，為有機(jī)過渡金屬開辟了一大類新型的有機(jī)金屬配合物。合物。v現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，周期表中幾乎所有金屬元素都能和碳結(jié)合，形現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，周期表中幾乎所有金屬元素都能和碳結(jié)合，形成不同形式的金屬有機(jī)化合物。成不同形式的金屬有機(jī)化合物。v迄今已先后有迄今已先

20、后有10位科學(xué)家因在有機(jī)金屬化學(xué)領(lǐng)域做出的巨位科學(xué)家因在有機(jī)金屬化學(xué)領(lǐng)域做出的巨大貢獻(xiàn)而榮獲大貢獻(xiàn)而榮獲nobel化學(xué)獎?；瘜W(xué)獎。2.1.5 高分子化合物高分子化合物v所謂高分子化合物，是指那些由眾多原子或原子團(tuán)主所謂高分子化合物，是指那些由眾多原子或原子團(tuán)主要以共價鍵結(jié)合而成的相對分子量在一萬以上的化合要以共價鍵結(jié)合而成的相對分子量在一萬以上的化合物。物。v高分子化合物又稱高分子（聚合物），高分子是由分高分子化合物又稱高分子（聚合物），高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成，高分子的分子量從幾千子量很大的長鏈分子所組成，高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬。到幾十萬甚至幾百萬。 v高分子的分

21、類有多種：高分子的分類有多種： 按來源可分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分按來源可分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類；子三大類； 根據(jù)用途則可分為合成樹脂和塑料、合成橡膠、合成纖維根據(jù)用途則可分為合成樹脂和塑料、合成橡膠、合成纖維等；等； 按熱行為可分為熱塑性和熱固性聚合物；按熱行為可分為熱塑性和熱固性聚合物； 按主鏈結(jié)構(gòu)可分為碳鏈、雜鏈、和元素有機(jī)三類；按主鏈結(jié)構(gòu)可分為碳鏈、雜鏈、和元素有機(jī)三類； 另外根據(jù)工業(yè)產(chǎn)量和價格還可分為通用高分子、中間高分另外根據(jù)工業(yè)產(chǎn)量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等等。子、工程塑料以及特種高分子等等。性性 質(zhì)

22、質(zhì) 和和 用用 途途塑塑 料料纖纖 維維橡橡 膠膠涂涂 料料膠粘劑膠粘劑功能高分子功能高分子以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。具有可逆形變的高彈性材料。具有可逆形變的高彈性材料。纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的100倍。倍。高高 分分 子子 的的 分分 類類涂布于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜、起裝飾和涂布于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料保護(hù)作用的聚合物材料能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在能通過粘合的方法將兩種以上

23、的物體連接在一起的聚合物材料一起的聚合物材料具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)高分子材料高分子材料高分子化合物分類高分子化合物分類高分子化合物特點(diǎn)高分子化合物特點(diǎn) v高分子與低分子化合物相比較，分子量非常高。高分子與低分子化合物相比較，分子量非常高。由于這一突出特點(diǎn)，聚合物顯示出了特有的性能，由于這一突出特點(diǎn)，聚合物顯示出了特有的性能，表現(xiàn)為表現(xiàn)為“三高一低一消失三高一低一消失”。既是：高分子量、。既是：高分子量、高彈性、高黏度、結(jié)晶度低、無氣態(tài)。因此這些高彈性、高黏度、結(jié)晶度低、無氣態(tài)。因此這些特點(diǎn)也賦予了高分子材料（如復(fù)合材料、橡膠等）特點(diǎn)也賦予了高分子材

24、料（如復(fù)合材料、橡膠等）高強(qiáng)度、高韌性、高彈性等特點(diǎn)。高強(qiáng)度、高韌性、高彈性等特點(diǎn)。無定型高分子的溫度無定型高分子的溫度形變曲線形變曲線1. 玻璃態(tài)玻璃態(tài)2. 高彈態(tài)高彈態(tài)3. 粘流態(tài)粘流態(tài)幾種常規(guī)材料幾種常規(guī)材料特點(diǎn)：特點(diǎn)：塑料：塑料：tg橡膠：橡膠：tgtf纖維：纖維：tg高分子化合物類型高分子化合物類型 v高分子化合物中的原子連接成很長的線狀分子時，高分子化合物中的原子連接成很長的線狀分子時，叫叫線型高分子線型高分子。這種高分子在加熱時可以熔融，。這種高分子在加熱時可以熔融，在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌梢匀芙狻Ｔ谶m當(dāng)?shù)娜軇┲锌梢匀芙?。v高分子化合物中的原子連接成線狀并帶有較長分高分子化合物中的原子連

25、接成線狀并帶有較長分支時，叫支時，叫支鏈型高分子支鏈型高分子。這種高分子也可在加熱。這種高分子也可在加熱時熔融，也可在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙?。時熔融，也可在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙?。v如果高分子化合物中的原子連接成網(wǎng)狀時，則叫如果高分子化合物中的原子連接成網(wǎng)狀時，則叫網(wǎng)狀高分子網(wǎng)狀高分子，這種高分子由于一般都不是平面結(jié)，這種高分子由于一般都不是平面結(jié)構(gòu)而是立體結(jié)構(gòu)，所以也叫構(gòu)而是立體結(jié)構(gòu)，所以也叫體型高分子體型高分子。體型高。體型高分子加熱時不能熔融，只能變軟和彈性增大；不分子加熱時不能熔融，只能變軟和彈性增大；不能在任何溶劑中溶解，只能在某些適當(dāng)?shù)娜軇┲心茉谌魏稳軇┲腥芙?，只能在某些適當(dāng)?shù)娜軇┲腥苊?。溶?/p>

26、。高分子化合物類型高分子化合物類型除了上述三種基本形狀外，還發(fā)展了新型結(jié)構(gòu)的高分子，如除了上述三種基本形狀外，還發(fā)展了新型結(jié)構(gòu)的高分子，如星形聚合物、梯形聚合物、半梯形聚合物星形聚合物、梯形聚合物、半梯形聚合物等。等。線形支鏈形交聯(lián)形星形梯形半梯形高分子的形狀高分子化合物的合成高分子化合物的合成 v 合成高分子化合物最基本的反應(yīng)有兩類：一類叫加成聚合反應(yīng)（簡稱加聚反合成高分子化合物最基本的反應(yīng)有兩類：一類叫加成聚合反應(yīng)（簡稱加聚反應(yīng)），另一類叫縮合聚合反應(yīng)（簡稱縮聚反應(yīng)）應(yīng)），另一類叫縮合聚合反應(yīng)（簡稱縮聚反應(yīng)） 。這兩類合成反應(yīng)的單體結(jié)。這兩類合成反應(yīng)的單體結(jié)構(gòu)、聚合機(jī)理和具體實(shí)施方法都不同

27、。構(gòu)、聚合機(jī)理和具體實(shí)施方法都不同。v 加聚反應(yīng)：加聚反應(yīng)：由一種或兩種以上單體化合成高聚物的反應(yīng)，在反應(yīng)過程中沒有由一種或兩種以上單體化合成高聚物的反應(yīng)，在反應(yīng)過程中沒有低分子物質(zhì)生成，生成的高聚物與原料物質(zhì)具有相同的化學(xué)組成，其相對分低分子物質(zhì)生成，生成的高聚物與原料物質(zhì)具有相同的化學(xué)組成，其相對分子質(zhì)量為原料相對分子質(zhì)量的整改數(shù)倍。子質(zhì)量為原料相對分子質(zhì)量的整改數(shù)倍。 僅由一種單體發(fā)生的加聚反應(yīng)稱為均聚反應(yīng)。例如，氯乙烯合成聚氯乙烯：僅由一種單體發(fā)生的加聚反應(yīng)稱為均聚反應(yīng)。例如，氯乙烯合成聚氯乙烯： 由兩種以上單體共同聚合稱為共聚反應(yīng)。例如，苯乙烯與甲基丙烯酸甲酯由兩種以上單體共同聚合稱

28、為共聚反應(yīng)。例如，苯乙烯與甲基丙烯酸甲酯共聚共聚 共聚產(chǎn)物稱為共聚物，其性能往往優(yōu)于均聚物。因此，通過共聚方法可以共聚產(chǎn)物稱為共聚物，其性能往往優(yōu)于均聚物。因此，通過共聚方法可以改善產(chǎn)品性能。改善產(chǎn)品性能。v 縮聚反應(yīng)：縮聚反應(yīng)：通過單體分子中的某些官能團(tuán)之間的縮合聚合成高分子的反應(yīng)稱通過單體分子中的某些官能團(tuán)之間的縮合聚合成高分子的反應(yīng)稱為縮合反應(yīng)。由于低分子副產(chǎn)物的析出，縮聚物的結(jié)構(gòu)單元要比單體少一些為縮合反應(yīng)。由于低分子副產(chǎn)物的析出，縮聚物的結(jié)構(gòu)單元要比單體少一些原子，因此相對分子質(zhì)量不再是單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。原子，因此相對分子質(zhì)量不再是單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。 用于縮聚反應(yīng)的單

29、體所含的官能團(tuán)主要有羥基用于縮聚反應(yīng)的單體所含的官能團(tuán)主要有羥基(oh)、胺基、胺基(nh2)、羧、羧基基(cooh)、酯基、酯基(coor)等?？s聚物中往往保留有特征基團(tuán)，如酯等?？s聚物中往往保留有特征基團(tuán)，如酯鍵鍵(oco)、醚鍵、醚鍵(o)、酰胺鍵、酰胺鍵(nhco)等。因此縮聚物一般為等。因此縮聚物一般為雜鏈聚合物。雜鏈聚合物。高分子化合物的合成高分子化合物的合成v兩種或多種單體共聚時，結(jié)構(gòu)單元之間連接的序列結(jié)構(gòu)兩種或多種單體共聚時，結(jié)構(gòu)單元之間連接的序列結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。更為復(fù)雜。v具體可分為無規(guī)共聚、交替共聚、接枝共聚、嵌段共聚具體可分為無規(guī)共聚、交替共聚、接枝共聚、嵌段共聚等。等。a

30、aabbaaabbbbabbaabbbababababanbababababaaaaaaaaaaaaabbbbbbbbaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabbbbbbbbbb無 規(guī) 共 聚 物交 替 共 聚 物嵌 段 共 聚 物接 枝 共 聚 物高分子化合物的命名高分子化合物的命名1）習(xí)慣命名法）習(xí)慣命名法v習(xí)慣命名法是一種約定俗成的方法，目前最為通習(xí)慣命名法是一種約定俗成的方法，目前最為通用。用。v其方法為先對結(jié)構(gòu)單元命名，然后在結(jié)構(gòu)單元名其方法為先對結(jié)構(gòu)單元命名，然后在結(jié)構(gòu)單元名稱前加上稱前加上“聚聚”字。字。v如碳鏈聚合物如碳鏈聚合物 “聚丙烯聚丙烯”、“聚氯乙烯聚氯乙烯”、“聚聚苯

31、乙烯苯乙烯”；雜鏈聚合物；雜鏈聚合物“聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二酯”、“聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺”；v元素有機(jī)聚合物元素有機(jī)聚合物“聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷”均按此法命均按此法命名。名。v聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)為聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)為“ch2”，但由于其實(shí)際是，但由于其實(shí)際是從乙烯聚合而來，因此命名時以從乙烯聚合而來，因此命名時以“ch2ch2”為結(jié)為結(jié)構(gòu)單元。也可在結(jié)構(gòu)單元名稱后加上構(gòu)單元。也可在結(jié)構(gòu)單元名稱后加上“樹脂樹脂”兩兩字來命名。如字來命名。如“氯乙烯樹脂氯乙烯樹脂”、“丙烯酸樹脂丙烯酸樹脂”等。等。高分子化合物的命名高分子化合物的命名v共聚物的命名：共聚物的命名：v從參

32、與共聚的兩種單體名稱中間加連接線組成基本名從參與共聚的兩種單體名稱中間加連接線組成基本名稱，然后在其后面加上稱，然后在其后面加上“共聚物共聚物”三字。三字。 如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共聚而成的聚合物，稱為如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共聚而成的聚合物，稱為“氯乙氯乙烯烯醋酸乙烯酯共聚物醋酸乙烯酯共聚物”； 由乙烯和丙烯共聚而成的聚合物，稱為由乙烯和丙烯共聚而成的聚合物，稱為“乙烯乙烯丙烯共聚物丙烯共聚物”等。等。v也可從參與共聚的兩種單體中各取一個典型文字組成也可從參與共聚的兩種單體中各取一個典型文字組成基本名稱，然后在其后面加上基本名稱，然后在其后面加上“樹脂樹脂”兩字。兩字。 如由苯酚和甲醛共聚而成

33、的聚合物，稱為如由苯酚和甲醛共聚而成的聚合物，稱為“酚醛樹脂酚醛樹脂”； 由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，稱為由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，稱為“苯苯丙樹脂丙樹脂”等。等。高分子化合物的命名高分子化合物的命名v特殊的情況：特殊的情況：v（1）有些聚合物若按單體名稱來命名容易引起歧義。）有些聚合物若按單體名稱來命名容易引起歧義。例如，具有以下結(jié)構(gòu)的聚合物，例如，具有以下結(jié)構(gòu)的聚合物，v可以從環(huán)氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。可以從環(huán)氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。為了避免混淆，一般不用習(xí)慣命名法命名。通常采用為了避免混淆，一般不用習(xí)慣命名法命名。通常采用

34、結(jié)構(gòu)命名法，稱為結(jié)構(gòu)命名法，稱為“聚氧（化）乙烯聚氧（化）乙烯” och2ch2n高分子化合物的命名高分子化合物的命名v（2）按習(xí)慣命名法，聚乙烯醇的單體應(yīng)為乙烯醇。）按習(xí)慣命名法，聚乙烯醇的單體應(yīng)為乙烯醇。v實(shí)際上，乙烯醇不穩(wěn)定，不能單獨(dú)存在。目前工業(yè)上實(shí)際上，乙烯醇不穩(wěn)定，不能單獨(dú)存在。目前工業(yè)上采用從聚醋酸乙烯酯醇解轉(zhuǎn)化而來。乙烯醇只是一種采用從聚醋酸乙烯酯醇解轉(zhuǎn)化而來。乙烯醇只是一種假象的單體。假象的單體。 ch2ch noh高分子化合物的命名高分子化合物的命名v2）結(jié)構(gòu)命名法）結(jié)構(gòu)命名法v結(jié)構(gòu)命名法是對聚合物分子鏈中的特征結(jié)構(gòu)進(jìn)行命名的結(jié)構(gòu)命名法是對聚合物分子鏈中的特征結(jié)構(gòu)進(jìn)行命名的

35、方法。方法。 如滌綸樹脂分子鏈中含有酯基，因此稱為如滌綸樹脂分子鏈中含有酯基，因此稱為“聚脂聚脂”； 尼龍分子中含有酰胺基團(tuán)，因此稱為尼龍分子中含有酰胺基團(tuán)，因此稱為“聚酰胺聚酰胺”； 由多元異氰酸酯和多元醇聚合而成的聚合物，分子鏈中含有由多元異氰酸酯和多元醇聚合而成的聚合物，分子鏈中含有氨基甲酸酯，因此稱為氨基甲酸酯，因此稱為“聚氨酯聚氨酯”； 由雙酚由雙酚a和環(huán)氧氯丙烷聚合而成的聚合物，因分子鏈中含有環(huán)和環(huán)氧氯丙烷聚合而成的聚合物，因分子鏈中含有環(huán)氧基團(tuán)而成為氧基團(tuán)而成為“環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂”。v顯然，這種方法命名的是一類聚合物，每一種名稱中可顯然，這種方法命名的是一類聚合物，每一種名稱中可

36、能包含了許多聚合物。例如能包含了許多聚合物。例如 “聚酯聚酯”中包含有中包含有 “聚對聚對苯二甲酸乙二酯苯二甲酸乙二酯”、“聚對苯二甲酸丁二酯聚對苯二甲酸丁二酯”、“聚碳聚碳酸酯酸酯”等。等。高分子化合物的命名高分子化合物的命名v3）商業(yè)命名法）商業(yè)命名法v商業(yè)命名法主要是對橡膠和化學(xué)纖維而言。商業(yè)命名法主要是對橡膠和化學(xué)纖維而言。v橡膠的商業(yè)名稱通過在橡膠的結(jié)構(gòu)單元名稱中取典型橡膠的商業(yè)名稱通過在橡膠的結(jié)構(gòu)單元名稱中取典型文字構(gòu)成基本名稱，然后在其后加上文字構(gòu)成基本名稱，然后在其后加上“橡膠橡膠”兩字。兩字。 例如，由丁二烯和苯乙烯共聚而成的聚合物，稱為例如，由丁二烯和苯乙烯共聚而成的聚合物

37、，稱為“丁苯橡丁苯橡膠膠”； 由丁二烯和丙烯腈共聚而成的聚合物，稱為由丁二烯和丙烯腈共聚而成的聚合物，稱為“丁腈橡膠丁腈橡膠”； 由丁二烯聚合而成的順式聚丁二烯橡膠，稱為由丁二烯聚合而成的順式聚丁二烯橡膠，稱為“順丁橡膠順丁橡膠”； 由氯丁二烯聚合而成的橡膠，稱為由氯丁二烯聚合而成的橡膠，稱為“氯丁橡膠氯丁橡膠”等。等。v由乙烯、丙烯和二烯烴共聚而成的橡膠，則稱為由乙烯、丙烯和二烯烴共聚而成的橡膠，則稱為“三三元乙丙橡膠元乙丙橡膠”。高分子化合物的命名高分子化合物的命名v化學(xué)纖維一般為均聚物，其商業(yè)名稱為取其結(jié)構(gòu)單元名化學(xué)纖維一般為均聚物，其商業(yè)名稱為取其結(jié)構(gòu)單元名稱中的一個特征文字，然后在后

38、面加上稱中的一個特征文字，然后在后面加上“綸綸”字。字。 例如，聚丙烯腈纖維稱為例如，聚丙烯腈纖維稱為“腈綸腈綸”； 聚氨酯纖維稱為聚氨酯纖維稱為“氨綸氨綸”； 聚氯乙烯纖維稱為聚氯乙烯纖維稱為“氯綸氯綸”； 聚丙烯纖維稱為聚丙烯纖維稱為“丙綸丙綸”等。等。v特殊的情況：特殊的情況： 聚對苯二甲酸乙二酯纖維稱為聚對苯二甲酸乙二酯纖維稱為“滌綸滌綸”； 聚乙烯醇縮甲醛纖維稱為聚乙烯醇縮甲醛纖維稱為“維尼綸維尼綸”； 聚對苯二酰對苯二胺纖維稱為聚對苯二酰對苯二胺纖維稱為“芳綸芳綸”。 尼龍尼龍6纖維在我國首先是由錦西化工研究院研制而成，因此纖維在我國首先是由錦西化工研究院研制而成，因此命名為命名為

39、“錦綸錦綸”。高分子化合物的命名高分子化合物的命名v4）俗稱）俗稱v有許多聚合物，根據(jù)它們的外觀、形貌或特點(diǎn)，有許多聚合物，根據(jù)它們的外觀、形貌或特點(diǎn)，人們約定俗成地為它們起了名稱，并得到廣泛人們約定俗成地為它們起了名稱，并得到廣泛的認(rèn)可，就形成了俗稱。的認(rèn)可，就形成了俗稱。 例如，聚甲基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，例如，聚甲基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，由于其透明度很高，類似于玻璃，人們稱其為由于其透明度很高，類似于玻璃，人們稱其為“有有機(jī)玻璃機(jī)玻璃”。 由玻璃纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯或環(huán)氧樹脂，因其堅(jiān)由玻璃纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯或環(huán)氧樹脂，因其堅(jiān)硬如鋼，俗稱硬如鋼，俗稱“玻璃鋼玻璃鋼”。

40、 三聚氰胺的俗稱為三聚氰胺的俗稱為“密胺密胺”，因此由三聚氰胺和甲，因此由三聚氰胺和甲醛聚合而成的聚合物俗稱為醛聚合而成的聚合物俗稱為“密胺樹脂密胺樹脂”。高分子化合物的命名高分子化合物的命名v“滌綸樹脂（滌綸樹脂（dacron）”和和“尼龍（尼龍（nylon）”皆由皆由其英文譯音而來，也可看作是一種俗稱。其英文譯音而來，也可看作是一種俗稱。v尼龍為一大類聚合物的總稱，每種尼龍的名稱后面有尼龍為一大類聚合物的總稱，每種尼龍的名稱后面有一位或兩位數(shù)字，如尼龍一位或兩位數(shù)字，如尼龍6、尼龍、尼龍66等。等。v一位數(shù)字的尼龍，其數(shù)值表示結(jié)構(gòu)單元中的碳原子數(shù)。一位數(shù)字的尼龍，其數(shù)值表示結(jié)構(gòu)單元中的碳原

41、子數(shù)。 尼龍尼龍6是由己內(nèi)酰胺或是由己內(nèi)酰胺或氨基己酸聚合而成，結(jié)構(gòu)單元氨基己酸聚合而成，結(jié)構(gòu)單元含有含有6個碳原子。個碳原子。v兩位數(shù)字的尼龍，前一位數(shù)表示由二元胺提供的結(jié)構(gòu)兩位數(shù)字的尼龍，前一位數(shù)表示由二元胺提供的結(jié)構(gòu)單元的碳原子數(shù)，后一位數(shù)表示由二元酸提供結(jié)構(gòu)單單元的碳原子數(shù)，后一位數(shù)表示由二元酸提供結(jié)構(gòu)單元的碳原子數(shù)。元的碳原子數(shù)。 如尼龍如尼龍66由己二胺和己二酸聚合而成，尼龍由己二胺和己二酸聚合而成，尼龍610則由己則由己二胺和癸二酸聚合而成。二胺和癸二酸聚合而成。高分子化合物的命名高分子化合物的命名v5）系統(tǒng)命名法）系統(tǒng)命名法v系統(tǒng)命名法是由國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會系統(tǒng)命名法是由

42、國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會 (international union of pure and applied chemistry, iupac)提出的規(guī)范方法。其步驟為：提出的規(guī)范方法。其步驟為：v（1）先確定重復(fù)單元；）先確定重復(fù)單元；v（2）排定重復(fù)單元中次級單元的次序，原則為：）排定重復(fù)單元中次級單元的次序，原則為： （i）先排側(cè)基最少的元素；）先排側(cè)基最少的元素； （ii）再排有取代基的元素；）再排有取代基的元素； （iii）當(dāng)主鏈上有雜原子時，先排雜原子。）當(dāng)主鏈上有雜原子時，先排雜原子。v（3）給重復(fù)單元命名；）給重復(fù)單元命名；v（4）在重復(fù)單元名稱前冠以）在重復(fù)單元名稱前冠以“聚聚

43、”字。字。 高分子化合物的命名高分子化合物的命名次級單元排列順序的規(guī)則：次級單元排列順序的規(guī)則：v次級單元的優(yōu)先循序次級單元的優(yōu)先循序: : 雜環(huán)、雜原子或含雜原子的非環(huán)次雜環(huán)、雜原子或含雜原子的非環(huán)次級單元、含碳原子的環(huán)、只含碳原子的非環(huán)次級單元；級單元、含碳原子的環(huán)、只含碳原子的非環(huán)次級單元；v雜原子順序雜原子順序: o: o、s s、sese、tete、n n、p p、asas、sbsb、bibi、gege、snsn、pbpb、b b、hghg；v排列次級單元時要使取代基的位數(shù)最?。慌帕写渭墕卧獣r要使取代基的位數(shù)最?。幌到y(tǒng)命名法較嚴(yán)謹(jǐn)，但往往名稱很長，使用不太方便。系統(tǒng)命名法較嚴(yán)謹(jǐn)，但往

44、往名稱很長，使用不太方便。 iupac不反對在一般場合使用習(xí)慣命名法和其他能反映聚不反對在一般場合使用習(xí)慣命名法和其他能反映聚合物特征的命名法，但在學(xué)術(shù)性較強(qiáng)的論文中鼓勵使用系合物特征的命名法，但在學(xué)術(shù)性較強(qiáng)的論文中鼓勵使用系統(tǒng)命名法。統(tǒng)命名法。 iupac不提倡采用商品名和俗稱。不提倡采用商品名和俗稱。高分子化合物的命名高分子化合物的命名舉例：舉例：結(jié) 構(gòu) 式chch2clchch2ch2chfchch2o習(xí) 慣 寫 法clch2chch2ch chch2och2chf系 統(tǒng) 命 名 法聚 1-氯 代 乙 烯聚 1-次 丁 烯 基聚 氧 化 1-氟 代 乙 烯習(xí) 慣 命 名 法聚 氯 乙 烯

45、聚 丁 二 烯聚 氧 化 氟 乙 烯高分子化合物的命名高分子化合物的命名6）英文縮寫）英文縮寫當(dāng)聚合物結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時，聚合物名稱往往較長，使用不方便，當(dāng)聚合物結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時，聚合物名稱往往較長，使用不方便，因此常用英文縮寫表示。例如：因此常用英文縮寫表示。例如：pe：polyethylene；聚乙烯聚乙烯pp：polypropylene聚丙烯聚丙烯pvc：poly（vinyl chloride）；）；聚氯乙烯聚氯乙烯ps：polystyrene；聚苯乙烯聚苯乙烯pva：poly（vinyl alcohol）；）；聚乙烯醇聚乙烯醇pc：polycarbonate聚碳酸酯聚碳酸酯pmma：poly（m

46、ethyl methacrylate）聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 pet：poly（ethylene terephthalate）聚（對苯二甲酸乙二醇酯）聚（對苯二甲酸乙二醇酯） pa：polyamide；聚酰胺聚酰胺 pur： polyurethane聚氨酯聚氨酯 2.1.6 自由基和生物大分子自由基和生物大分子v 像氨基酸、脂肪酸等都叫做生物單分子，是與生命有著密切像氨基酸、脂肪酸等都叫做生物單分子，是與生命有著密切關(guān)系的物質(zhì)，它們是構(gòu)成大分子的基本物質(zhì)。關(guān)系的物質(zhì)，它們是構(gòu)成大分子的基本物質(zhì)。v 生物大分子是構(gòu)成生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、核酸、碳生物大分子是構(gòu)成生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，包

47、括蛋白質(zhì)、核酸、碳?xì)浠衔锏?。生物大分子指的是作為生物體內(nèi)主要活性成分氫化合物等。生物大分子指的是作為生物體內(nèi)主要活性成分的各種分子量達(dá)到上萬或更多的有機(jī)分子。的各種分子量達(dá)到上萬或更多的有機(jī)分子。v 常見的生物大分子包括蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、糖類。常見的生物大分子包括蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、糖類。 這個定義只是概念性的，與生物大分子對立的是小分子物質(zhì)（二氧化碳、甲這個定義只是概念性的，與生物大分子對立的是小分子物質(zhì)（二氧化碳、甲烷等）和無機(jī)物質(zhì)，實(shí)際上生物大分子的特點(diǎn)在于其表現(xiàn)出的各種生物活性烷等）和無機(jī)物質(zhì)，實(shí)際上生物大分子的特點(diǎn)在于其表現(xiàn)出的各種生物活性和在生物新陳代謝中的作用。和在生物新陳代

48、謝中的作用。 比如：某些多肽和某些脂類物質(zhì)的分子量并未達(dá)到驚人的地步，但其在生命比如：某些多肽和某些脂類物質(zhì)的分子量并未達(dá)到驚人的地步，但其在生命過程中同樣表現(xiàn)出了重要的生理活性。與一般的生物大分子并無二致。過程中同樣表現(xiàn)出了重要的生理活性。與一般的生物大分子并無二致。v 生物大分子大多數(shù)是由簡單的組成結(jié)構(gòu)聚合而成的，蛋白質(zhì)生物大分子大多數(shù)是由簡單的組成結(jié)構(gòu)聚合而成的，蛋白質(zhì)的組成單位是氨基酸，核酸的組成單位是核苷酸的組成單位是氨基酸，核酸的組成單位是核苷酸v 生物大分子都可以在生物體內(nèi)由簡單的結(jié)構(gòu)合成，也都可以生物大分子都可以在生物體內(nèi)由簡單的結(jié)構(gòu)合成，也都可以在生物體內(nèi)經(jīng)過分解作用被分解為

49、簡單結(jié)構(gòu)，一般在合成的在生物體內(nèi)經(jīng)過分解作用被分解為簡單結(jié)構(gòu)，一般在合成的過程中消耗能量，分解的過程中釋放能量。過程中消耗能量，分解的過程中釋放能量。生物大分子生物大分子v 高相對分子量的生物有機(jī)化合物（生物大分子）主要是指蛋白質(zhì)、核酸以及高相對分子量的生物有機(jī)化合物（生物大分子）主要是指蛋白質(zhì)、核酸以及高相對分子量的碳?xì)浠衔?。高相對分子量的碳?xì)浠衔铩 與低相對分子量的生物有機(jī)化合物相比，高相對分子量的有機(jī)化合物具有更與低相對分子量的生物有機(jī)化合物相比，高相對分子量的有機(jī)化合物具有更高級的物質(zhì)群高級的物質(zhì)群 。它們是由低相對分子量的有機(jī)化合物經(jīng)過聚合而成的多分子。它們是由低相對分子量的有

50、機(jī)化合物經(jīng)過聚合而成的多分子體系。體系。 從化學(xué)結(jié)構(gòu)而言，蛋白質(zhì)是由從化學(xué)結(jié)構(gòu)而言，蛋白質(zhì)是由-l-氨基酸脫水縮合而成的，核酸是由嘌氨基酸脫水縮合而成的，核酸是由嘌呤和嘧啶堿基，與糖呤和嘧啶堿基，與糖d-核糖或核糖或2-脫氧脫氧-d-核糖）、磷酸脫水縮合而成，多核糖）、磷酸脫水縮合而成，多糖是由單糖脫水縮合而成。糖是由單糖脫水縮合而成。 由此可知，由低相對分子量的生物有機(jī)化合物變?yōu)楦呦鄬Ψ肿恿康纳镉纱丝芍傻拖鄬Ψ肿恿康纳镉袡C(jī)化合物變?yōu)楦呦鄬Ψ肿恿康纳镉袡C(jī)化合物的化學(xué)反應(yīng)都是脫水縮合反應(yīng)。有機(jī)化合物的化學(xué)反應(yīng)都是脫水縮合反應(yīng)。v 生物大分子是生物體的重要組成成份，不但有生物功能，而且分

51、子量較大，生物大分子是生物體的重要組成成份，不但有生物功能，而且分子量較大，其結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。其結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。v 在生物大分子中除主要的蛋白質(zhì)與核酸外，另外還有糖、脂類和它們相互結(jié)在生物大分子中除主要的蛋白質(zhì)與核酸外，另外還有糖、脂類和它們相互結(jié)合的產(chǎn)物。如糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等。它們的分子量往往比一般的無機(jī)合的產(chǎn)物。如糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等。它們的分子量往往比一般的無機(jī)鹽類大百倍或千倍以上。蛋白質(zhì)的分子量在一萬至數(shù)萬左右，核酸的分子量鹽類大百倍或千倍以上。蛋白質(zhì)的分子量在一萬至數(shù)萬左右，核酸的分子量有的竟達(dá)上百萬。有的竟達(dá)上百萬。v 這些生物大分子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)決定了它們的特殊性質(zhì)，它們在

52、體內(nèi)的運(yùn)動和變這些生物大分子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)決定了它們的特殊性質(zhì)，它們在體內(nèi)的運(yùn)動和變化體現(xiàn)著重要的生命功能。如進(jìn)行新陳代謝供給維持生命需要的能量與物質(zhì)、化體現(xiàn)著重要的生命功能。如進(jìn)行新陳代謝供給維持生命需要的能量與物質(zhì)、傳遞遺傳信息、控制胚胎分化、促進(jìn)生長發(fā)育、產(chǎn)生免疫功能等等。傳遞遺傳信息、控制胚胎分化、促進(jìn)生長發(fā)育、產(chǎn)生免疫功能等等。自由基自由基v有機(jī)物在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，總是伴隨著共價鍵的斷有機(jī)物在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，總是伴隨著共價鍵的斷裂的生成。共價鍵的斷裂有兩種方式均裂和異裂。裂的生成。共價鍵的斷裂有兩種方式均裂和異裂。v兩原子間的共用電子對平均分配，兩原子各保留一兩原子間的共用電子對平均分配

53、，兩原子各保留一個電子。共價鍵的這種斷裂方式稱鍵的均裂。個電子。共價鍵的這種斷裂方式稱鍵的均裂。v均裂的結(jié)果產(chǎn)生帶有不成對單電子的自由基。均裂的結(jié)果產(chǎn)生帶有不成對單電子的自由基。a b+bacl clhvcl+clchhhh+clhcl+hhhc自由基產(chǎn)生自由基產(chǎn)生自由基產(chǎn)生自由基產(chǎn)生v人體產(chǎn)生自由基的形式：汽油燃燒，油煎食物。人體產(chǎn)生自由基的形式：汽油燃燒，油煎食物。抽煙酗酒，輻射光照等過程都會有自由基生成。抽煙酗酒，輻射光照等過程都會有自由基生成。v在正常情況下，人體內(nèi)的自由基是處于不斷產(chǎn)生在正常情況下，人體內(nèi)的自由基是處于不斷產(chǎn)生與清除的動態(tài)平衡之中。在生理狀態(tài)下，自由基與清除的動態(tài)平衡

54、之中。在生理狀態(tài)下，自由基的濃度很低，不僅不會損傷機(jī)體，而且還顯示出的濃度很低，不僅不會損傷機(jī)體，而且還顯示出獨(dú)特的生理作用。但是自由基產(chǎn)生過多或清除過獨(dú)特的生理作用。但是自由基產(chǎn)生過多或清除過慢，它會對生物體產(chǎn)生一系列損害，加速機(jī)體的慢，它會對生物體產(chǎn)生一系列損害，加速機(jī)體的衰老過程并誘發(fā)各種疾病。衰老過程并誘發(fā)各種疾病。自由基對細(xì)胞的及生命大分子的損害自由基對細(xì)胞的及生命大分子的損害v自由基非?；顫姡瘜W(xué)反應(yīng)性極強(qiáng)，參與一系自由基非?；顫?，化學(xué)反應(yīng)性極強(qiáng)，參與一系列的連鎖反應(yīng)，能引起細(xì)胞生物膜上的脂質(zhì)過列的連鎖反應(yīng)，能引起細(xì)胞生物膜上的脂質(zhì)過氧化，引起細(xì)胞損傷。其機(jī)制比較復(fù)雜，主要氧化，引

55、起細(xì)胞損傷。其機(jī)制比較復(fù)雜，主要有三方面：有三方面： 膜脂改變導(dǎo)致膜功能的障礙和膜酶的損傷；膜脂改變導(dǎo)致膜功能的障礙和膜酶的損傷； 脂質(zhì)過氧化過程中生成的活性氧對酶和其他成分的脂質(zhì)過氧化過程中生成的活性氧對酶和其他成分的損傷；損傷； looh的分解產(chǎn)物特別是醛類產(chǎn)物對細(xì)胞及其成分的分解產(chǎn)物特別是醛類產(chǎn)物對細(xì)胞及其成分的毒性作用。的毒性作用。（一）自由基對脂類和細(xì)胞膜的破壞（一）自由基對脂類和細(xì)胞膜的破壞v細(xì)胞膜和亞細(xì)胞器膜都是以雙分子層的細(xì)胞膜和亞細(xì)胞器膜都是以雙分子層的pufa為骨架為骨架的，最易受到自由基的攻擊發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，導(dǎo)的，最易受到自由基的攻擊發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，導(dǎo)致膜內(nèi)不飽和

56、脂肪酸減少，膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，使其流致膜內(nèi)不飽和脂肪酸減少，膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，使其流動性、通透性、離子轉(zhuǎn)運(yùn)及屏障功能受損，脂質(zhì)過氧動性、通透性、離子轉(zhuǎn)運(yùn)及屏障功能受損，脂質(zhì)過氧化還可引起溶酶體酶的釋放，線粒體膨脹、酶的失活化還可引起溶酶體酶的釋放，線粒體膨脹、酶的失活等損傷。等損傷。 紅細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化則可導(dǎo)致溶血。紅細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化則可導(dǎo)致溶血。 微粒體脂質(zhì)過氧化作用后有多聚核糖體的解聚和蛋白質(zhì)合成的抑制。微粒體脂質(zhì)過氧化作用后有多聚核糖體的解聚和蛋白質(zhì)合成的抑制。 looh進(jìn)一步分解產(chǎn)生醛類，尤其是丙二醛進(jìn)一步分解產(chǎn)生醛類，尤其是丙二醛(mda)可作為交聯(lián)劑與一些可作為交聯(lián)劑與一些蛋白

57、質(zhì)、核酸、腦磷脂等反應(yīng)，導(dǎo)致分子間的交聯(lián)聚合。蛋白質(zhì)、核酸、腦磷脂等反應(yīng)，導(dǎo)致分子間的交聯(lián)聚合。v細(xì)胞膜的損害則會導(dǎo)致細(xì)胞代謝、功能和結(jié)構(gòu)的改變，細(xì)胞膜的損害則會導(dǎo)致細(xì)胞代謝、功能和結(jié)構(gòu)的改變，后者是許多疾病的病理基礎(chǔ)，從而可引起許多病變。后者是許多疾病的病理基礎(chǔ)，從而可引起許多病變。（二）自由基對蛋白質(zhì)和酶的損害（二）自由基對蛋白質(zhì)和酶的損害v自由基既可直接作用于蛋白質(zhì)，與最鄰近的氨基酸自由基既可直接作用于蛋白質(zhì)，與最鄰近的氨基酸反應(yīng)發(fā)生蛋白質(zhì)過氧化；也可通過反應(yīng)發(fā)生蛋白質(zhì)過氧化；也可通過looh間接作用于間接作用于蛋白質(zhì)，使蛋白質(zhì)的多肽鏈斷裂或與個別氨基酸發(fā)蛋白質(zhì)，使蛋白質(zhì)的多肽鏈斷裂或與

58、個別氨基酸發(fā)生氧化反應(yīng)或使蛋白質(zhì)交聯(lián)而發(fā)生聚合作用，從而生氧化反應(yīng)或使蛋白質(zhì)交聯(lián)而發(fā)生聚合作用，從而使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂。使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂。 如老年人皮膚起皺、骨骼變脆等都與膠原蛋白破壞和功能如老年人皮膚起皺、骨骼變脆等都與膠原蛋白破壞和功能改變有關(guān)。改變有關(guān)。v酶的化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，因此許多自由基酶的化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，因此許多自由基和自由基反應(yīng)的產(chǎn)物往往也可影響酶的活性。脂質(zhì)和自由基反應(yīng)的產(chǎn)物往往也可影響酶的活性。脂質(zhì)過氧化、電離輻射、其他產(chǎn)生的自由基的反應(yīng)可以過氧化、電離輻射、其他產(chǎn)生的自由基的反應(yīng)可以通過多種途徑影響酶的活性。通

59、過多種途徑影響酶的活性。 如通過自由基鏈反應(yīng)，使酶分子發(fā)生聚合；如通過自由基鏈反應(yīng)，使酶分子發(fā)生聚合； 通過通過looh中的中的mda使酶分子發(fā)生交聯(lián)；使酶分子發(fā)生交聯(lián)； 通過破壞酶分子中氨基酸以及與酶分子中的金屬離子反應(yīng)，通過破壞酶分子中氨基酸以及與酶分子中的金屬離子反應(yīng)，影響酶活性。影響酶活性。（三）自由基對核酸和染色體的損害（三）自由基對核酸和染色體的損害v自由基可與堿基或五碳糖發(fā)生反應(yīng)，生成堿基自由基自由基可與堿基或五碳糖發(fā)生反應(yīng)，生成堿基自由基或在或在dna的脫氧核糖部分形成自由基，最終使的脫氧核糖部分形成自由基，最終使dna鏈斷裂或堿基破壞、缺失，使核酸分子的完整性和構(gòu)鏈斷裂或堿基

60、破壞、缺失，使核酸分子的完整性和構(gòu)型受到破壞，造成遺傳信息改變，使生物體發(fā)生突變型受到破壞，造成遺傳信息改變，使生物體發(fā)生突變或產(chǎn)生病變；嚴(yán)重?fù)p傷的或產(chǎn)生病變；嚴(yán)重?fù)p傷的dna無法修復(fù)，以致造成無法修復(fù)，以致造成細(xì)胞死亡。細(xì)胞死亡。v輻射作用于核酸環(huán)境中的水分子，使其電解產(chǎn)生輻射作用于核酸環(huán)境中的水分子，使其電解產(chǎn)生oh和和o2，輻射可使，輻射可使dna主鏈斷裂、堿基降解和氫鍵破主鏈斷裂、堿基降解和氫鍵破壞。壞。v自由基對自由基對dna的破壞可導(dǎo)致染色體變異，電離輻射的破壞可導(dǎo)致染色體變異，電離輻射和化學(xué)物質(zhì)也可使受損細(xì)胞的染色體斷裂，此作用與和化學(xué)物質(zhì)也可使受損細(xì)胞的染色體斷裂，此作用與o2