無機(jī)合成基礎(chǔ)

1、無機(jī)合成基礎(chǔ) 原料分類氣體類液體與溶劑類固體類 提純方法 安全使用合成原料 包括天然原料天然礦物天然生物資源 人工合成原料礦物圈和生物圈中的原料為基礎(chǔ)，經(jīng)提純、化學(xué)剪裁和修飾得到。 天然礦物原料 可開采的地殼礦產(chǎn)資源 ：?jiǎn)钨|(zhì)礦非常稀缺 化合物礦：u氧化物礦；u含氧酸鹽礦u硫化物礦u其它礦 氧化物礦 酸堿性弱的親氧元素都易形成氧化物礦，尤其是高氧化態(tài)兩性金屬氧化物： Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、TiO2、SnO2、 MnO2、SiO2等含氧酸鹽礦 堿性強(qiáng)的金屬氧化物； IA、IIA和IIIB族以及f區(qū)元素幾乎都形成含氧酸鹽礦 酸性強(qiáng)的金屬氧化物； 硼鎂鐵礦(Mg,Fe)2FeBO5、石灰

2、石(CaCO3)、智利硝石、磷酸鹽礦；硫酸鹽礦 親氧能力強(qiáng)的元素成礦； 如莫來石(2Al2O3.SiO2)、鈉（鉀）長石Na(K)AlSi3O8、葉臘石Al2Si4O10(OH)2 硫化物礦 d電子多的金屬，尤其是18、18+2電子結(jié)構(gòu)的金屬離子成礦 方鉛礦(PbS)、輝鉍礦(Bi2S3)、輝銻礦(Sb2S3)、輝銀礦(Ag2S)、閃鋅礦（ZnS）、辰砂(HgS) 天然原料的特點(diǎn) 價(jià)格便宜 組成復(fù)雜：即使是單晶體的礦物也含有少量雜質(zhì)。 雜質(zhì)多：一般礦物，即使是同一礦區(qū)開采出的礦物，都含有不同比例的雜質(zhì)。 適合范圍：對(duì)于要求不高的材料合成，少數(shù)礦物可以直接使用。無機(jī)類合成原料 無機(jī)類合成原料就形

3、態(tài)上可以分為氣體原料、液體原料和固體原料，由于固體原料在輸運(yùn)和儲(chǔ)存上更方便，因此材料合成中的原料以固體原料為主，液體原料相對(duì)較少，而氣體原料則更少。 無機(jī)類氣體原料 無機(jī)類液體原料 材料合成中的液體原料絕大多數(shù)可以由固體原料溶于溶劑中來得到，因此真正作為液體儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)囊后w類原料種類也不多。按純度可以分為純液體類、溶液類兩大類。 純液體類包括含氧酸類、少數(shù)非金屬單質(zhì)、非金屬間的化合物和高氧化態(tài)金屬鹵化物。含氧酸類純液體如磷酸、發(fā)煙硝酸、發(fā)煙硫酸等，非金屬單質(zhì)如溴，非金屬間化合物如S2Cl2、PCl3，高氧化態(tài)金屬鹵化物如TiCl4、SnCl4等。 無機(jī)類固體原料 單質(zhì)、 合金、 氧化物、 氫氧

4、化物或含氧酸、 硫化物、 鹵化物 含氧酸鹽。 單質(zhì)類原料 金屬單質(zhì) 非金屬單質(zhì)。 空氣中不穩(wěn)定類單質(zhì)：如s區(qū)元素的堿金屬單質(zhì)、重堿土金屬單質(zhì)以及f區(qū)元素鑭系和錒系單質(zhì)以及白磷等，它們保存在與空氣隔絕的容器中，以防止被氧化。 空氣中穩(wěn)定類單質(zhì)：過渡金屬和p區(qū)金屬元素的單質(zhì)穩(wěn)定性高，不需要特殊保護(hù)。 單質(zhì)合成中應(yīng)用 單質(zhì)在材料合成中主要用于：各類合金制備；化合物的制備；強(qiáng)還原劑催化劑。單質(zhì)在材料合成中的最大優(yōu)勢(shì)在于過程無污染，原料的利用率高。氧化物原料 在元素周期表中，除堿金屬和重堿土金屬外，其它金屬和非金屬都常以氧化物形式提供。 固體氫氧化物和含氧酸這類原料種類相對(duì)有限 氧化物在制備氧化物和復(fù)合

5、氧化物材料時(shí)具有無廢氣、廢渣和廢水的特點(diǎn)，原料利用于高。 氫氧化物或含氧酸作為合成原料時(shí)的作用與氧化物相似 含氧酸鹽類 酸式含氧酸鹽：NaHCO3 堿式含氧酸鹽：Cu2(OH)2CO3 含氧酸正鹽 ：CuSO4 多酸鹽：K2S2O7 自成酸的含氧酸鹽 ：CaWO4 含氧酸鹽在材料合成中主要用于制備各種氧化物氧化物和復(fù)合氧化物復(fù)合氧化物。 無機(jī)類合成原料主要用于無機(jī)非金屬材料和金屬材料的合成原料。有機(jī)類合成原料 有機(jī)類合成原料是合成中品種最豐富的原料 常見的有烴、鹵代烴、醇、酚、胺、醚、有機(jī)酸及酸酐、酯以及雜環(huán)類等 高分子材料的直接合成原料 :有機(jī)溶劑高分子單體催化劑一些助劑 有機(jī)溶劑在合成中主

6、要作用 利用其溶解能力，將多相反應(yīng)變?yōu)榫喾磻?yīng) 稀釋和控制反應(yīng)速率的作用 作為反應(yīng)原料，參與合成反應(yīng) 溶劑的分類 惰性溶劑 配位溶劑 質(zhì)子溶劑 離子溶劑 離解溶劑合理的溶劑 一種好的溶劑應(yīng)具有： 對(duì)原料的適當(dāng)溶解能力、 反應(yīng)選擇性高無副反應(yīng)發(fā)生、 反應(yīng)條件溫和、 易分離回收、 揮發(fā)性小且無毒。 常用的溶劑有各種烴類、鹵代烴類，如脂肪烴、芳香烴，還有醇類、醚類、酯類、胺類、酸和酸酐類以及雜環(huán)類等。 高分子單體 形成高分子材料必須形成長鏈或三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ； 若一個(gè)分子能同時(shí)與兩個(gè)分子成鍵則形成鏈狀結(jié)構(gòu)； 而一個(gè)分子能同時(shí)與三個(gè)及以上的分子成鍵則形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； 因此高分子單體作為鏈的一部分在反應(yīng)

7、時(shí)必須形成化學(xué)鍵且能夠?qū)崿F(xiàn)鏈的生長，即要求每個(gè)高分子單體中必須同時(shí)存在兩個(gè)以上的成鍵點(diǎn)，通常對(duì)應(yīng)兩個(gè)以上的活性官能團(tuán)。 每個(gè)鍵形成兩個(gè)成鍵點(diǎn)：因此只要分子中存在一個(gè)及以上的碳碳雙鍵或叁鍵，則可以作為高分子單體，如常見的乙烯、丙烯、苯乙烯、丁二烯等，這些烯烴通過斷裂其中的鍵而擴(kuò)鏈。 CCCC 對(duì)于環(huán)狀分子，在開環(huán)時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)成鍵點(diǎn)，因此環(huán)狀分子且開環(huán)容易時(shí)可以作為高分子單體，包括環(huán)內(nèi)酰胺類、環(huán)內(nèi)酯類、環(huán)氧（醚）類等，典型的例子是己內(nèi)酰胺。 (CH2)5NONHOC 含-OH的分子：醇類和酚類 含NH或NH2的胺類； 含-COOH的羧酸類； 每個(gè)官能團(tuán)=一個(gè)成鍵點(diǎn) 因此要求分子中必須有兩個(gè)或兩個(gè)以

8、上的這類官能團(tuán)才能作為高分子單體，常用的多元醇、多元胺和多元酚、多元酸以及不同官能團(tuán)組合后的分子都是理想的高分子材料單體，如乙二醇、乙二胺、對(duì)苯二甲酸、氨基酸等 ROHHOOHHORNH2NH2RCOOHHOOC 隱性的活性官能團(tuán)在經(jīng)過反應(yīng)或異構(gòu)后而成為烯、醇、胺、酸、酚，也可以成為高分子單體 CH3C H O2H CCHOHRCOC lCl OCH2ORCOO HH OOC天然高分子原料 天然高分子材料大都來自動(dòng)植物的主流代謝，包括蛋白質(zhì)代謝和糖代謝 ； 天然高分子原料的純度都相對(duì)較低 但其優(yōu)勢(shì)是這些材料都可以生物降解，都屬于環(huán)境友好型材料 有些在性能上還特別突出。如蛛絲 蛋白質(zhì)類天然高分子

9、原料 常見的蛋白質(zhì)類天然高分子材料有絲、毛、皮 主要成份：氨基酸、肽鏈； -CO和-NH之間：分子內(nèi)氫鍵、分子間氫鍵、范德華力。導(dǎo)致分子極性的下降、水溶性降低導(dǎo)致分子構(gòu)型和構(gòu)象上的差異，形成不同結(jié)構(gòu)，單分子鏈通過構(gòu)建一系列超分子結(jié)構(gòu)聚集成整根纖維。 毛纖維 綿羊毛、山羊絨、兔毛、駝毛等，其中羊毛是最常用的毛纖維 ； 毛纖維的組成都是不溶性蛋白，即角朊蛋白，由各種-氨基酸縮合形成肽鏈，構(gòu)建其一級(jí)結(jié)構(gòu)，然后肽基中的-CO和-NH通過氫鍵形成各種構(gòu)型和構(gòu)象形成二級(jí)結(jié)構(gòu)，再通過鏈間的超分子聚集而形成毛纖維。 動(dòng)物的皮 常用的動(dòng)物皮有牛皮、豬皮、羊皮、馬皮等 ； 主要的成份仍然是由蛋白質(zhì)組成，也即皮革纖

10、維 ； 皮革纖維主要是膠原纖維。： 幾乎是無限長的； 編織錯(cuò)綜復(fù)雜； 活性殘基之間的縮合產(chǎn)生交聯(lián)， 纖維的強(qiáng)度高 糖代謝類天然高分子原料 常見的糖代謝類天然高分子材料有棉、麻、淀粉、甲殼素與殼聚糖、天然橡膠等 棉是最常用的糖類代謝天然高分子材料纖維素約占94%，蛋白質(zhì)、果膠和臘質(zhì)和其它物質(zhì)。淀粉 葡萄糖通過-1，4位縮合而得到的糖鏈，形成直鏈淀粉，其聚合度約200-2,000個(gè)葡萄糖單元。 若再利用6位碳上的-OH形成1，6位縮合，則形成支鏈，即得到支鏈淀粉，支鏈淀粉中約為5%位置通過1，6位縮合。 支鏈淀粉的分子量比直鏈淀粉大得多，其葡萄糖單元在1,000-3,000,000之間。 直鏈淀粉

11、經(jīng)改性后更易得到高強(qiáng)度纖維。 淀粉結(jié)構(gòu)OHOHHOHOHHHOHOHOHHOHOOHHHOH146641原料的預(yù)處理 氣體的處理 溶劑的處理氣體的分類、制備和凈化 分類按化學(xué)性質(zhì)分氧化性氣體（空氣、O2等)還原性氣體(H2、CO等)惰性氣體(He、Ar等) 氣體在無機(jī)合成中的作用用作原料，參與化學(xué)反應(yīng)用作載氣與保護(hù)氣氛既用作原料也用作載氣氣體的制備 工業(yè)制備：量大、成本低、原料供應(yīng)可靠，裝置復(fù)雜市售鋼瓶氣體（純氣體：O2, N2, H2, CO2, Cl2,SO2, H2S, 惰性氣體等；混合氣體：合成氣，按需要配置） 實(shí)驗(yàn)室制備：量少、條件溫和、裝置簡(jiǎn)單 啟普(Kipp)發(fā)生器制固-液反應(yīng)、

12、不加熱、大塊原料；如制H2S, CO2, H2等燒瓶+分液漏斗/（+熱源）：液固或液液反應(yīng)，加熱或不加熱試管+熱源：固體反應(yīng)，必須加熱氣體的凈化方法 化學(xué)除雜根據(jù)雜質(zhì)情況，查資料，確定除雜方法原則：特效性、高靈敏性和高選擇性常用反應(yīng)：酸堿反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和配位反應(yīng)。如除H2S可以利用酸堿反應(yīng)或沉淀反應(yīng)。 2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4 物理法 氣體的分級(jí)分離凈化(Fractionation of gas)原理：基于氣體的沸點(diǎn)、和蒸汽壓等性能不同對(duì)氣體進(jìn)行提純分離方法低溫下的分級(jí)冷凝(Fractional Con

13、densation) 低溫下的分級(jí)蒸發(fā)(Fractional Vaporization) 應(yīng)用分餾柱進(jìn)行分級(jí)蒸發(fā)(Fractional Vaporization with the Use of Fractionation Column) 氣體色譜法(Gas Chromatographic Method)分級(jí)冷凝(Fractional Condensation) A lab technique used to separate the components of a vapor containing a mixture of substances. This is done by taking

14、advantage of the fact that the different chemicals have different boiling points. The mixture undergoes repeated condensations, where the chemical with the highest boiling point on denses out of the vapor first and can be separated from the rest, then the chemical with the next highest boiling point

15、 condenses out, etc.裝置示意圖（分級(jí)冷凝）吸附分離和凈化 原理：基于吸附劑對(duì)氣體混合物中各組分吸附能力的差異，甚至只有微小的差別(即只要分離系數(shù)1)，在恒溫或變溫條件下，進(jìn)行快速的吸附和脫附循環(huán)，從而達(dá)到分離提純氣體的目的。 要求：特定高效的吸附劑。 適用場(chǎng)合：性質(zhì)極相似難以用普通方法分離的氣體(惰性氣體間、O2-N2間)氣體的凈化 實(shí)驗(yàn)室通過化學(xué)制備的氣體一般含有液霧和機(jī)械顆粒。一般來說，氣體的凈化和提純包括去除液霧、固體微粒、水和其它雜質(zhì)等操作。 對(duì)特殊用途的氣體，要進(jìn)行特殊的凈化和提純。液霧和固體顆粒 除去方法：讓氣體通過一個(gè)裝有玻璃纖維、隨玻璃管或多孔性濾紙的裝置電

16、解水制備高純H2(99.999%)裝置圖除水- -干燥 去除方法：1）讓氣體通過冷阱，使氣體中的水分冷凍下來；2）讓氣體通過干燥劑。 干燥劑分類：化學(xué)（反應(yīng)）干燥劑（比如P2O5等）；物理干燥劑（比如硅膠、分子篩等）。 選擇干燥劑時(shí)需考慮的因素：吸附容量；吸附速率；殘留水的蒸汽壓；再生性能。常用的干燥劑除氧 去除方法：先粗除后細(xì)除。 粗除方法：讓氣體通過下列四方法之一1）銅屑、氨水、和氯化銨的飽和溶液2）通過灼熱的銅3）通過焦性沒食子酸的溶液4）通過蒽醌-磺酸鈉溶液。 細(xì)除方法：讓氣體通過活性銅。除氮 去除方法：用鋰、堿土金屬可直接做N2的吸收劑。例如，鈣在450-500C下吸氮的能力很強(qiáng)。C

17、a、K、Na、Ba或Sr的合金在比較低的溫度下就能吸收氮。在高溫下用鈦粉除氮也是較好的方法。氣體的安全使用和儲(chǔ)存鋼瓶的標(biāo)志各種氣體鋼瓶氣體安全（防毒、防火、防爆）某些有毒氣體在空氣中允許的最高含量(mg/L) 某些可燃?xì)怏w在空氣中的爆炸極限(V%)三防要訣 有毒氣體，防泄漏，并注意室內(nèi)通風(fēng)。 有毒氣體的尾氣必須處理后方可排入大氣。 易燃?xì)怏w、氧氣時(shí)必須遠(yuǎn)離明火或電熱絲。 使用可燃?xì)怏w前，必須將反應(yīng)容器內(nèi)的空氣排除（用真空泵抽出或用惰性氣體驅(qū)趕走）；在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后降溫過程中，必須用惰性氣體驅(qū)趕走可燃?xì)怏w，以免在降溫時(shí)爐管內(nèi)為負(fù)壓吸入空氣而爆炸。 使用H2時(shí)最好先將室內(nèi)通風(fēng)數(shù)分鐘后再用。此外必須嚴(yán)防

18、漏氣，用專門導(dǎo)管引入H2 ，并加回防火裝置。 使用氧氣瓶，嚴(yán)防沾污油脂，以防止燃燒甚至爆炸。氣體使用其他注意事項(xiàng) 在使用瓶裝氣體時(shí)，要事先明確辨認(rèn)氣體的種類，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程謹(jǐn)慎操作。 使用鋼瓶必須定期進(jìn)行技術(shù)檢查，一般氣瓶每三年一次，充腐蝕性氣體的鋼瓶，每?jī)赡隀z查一次。 可燃?xì)怏w鋼瓶絕對(duì)不可以與氧（化性）氣瓶放在一起。 在儲(chǔ)存和運(yùn)輸氣瓶過程中，要避免暴曬，不能靠近熱源，還要防止激烈震蕩和碰撞。 在運(yùn)輸氣瓶時(shí)，其氣瓶閥門必須加保護(hù)罩。 開氣瓶時(shí)，應(yīng)站在氣閥接管的側(cè)面，慢開慢關(guān)。 氣瓶?jī)?nèi)的氣體不應(yīng)全部用盡，應(yīng)保留98 kPa98 kPa的壓力，以資核對(duì)氣體。氣體的流量控制 流量計(jì)種類：質(zhì)量流量

19、計(jì)：精度高，價(jià)格高。轉(zhuǎn)子流量計(jì)：精度低，價(jià)格低。毛細(xì)管流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)原理 FOX氣體質(zhì)量流量計(jì)采用恒定溫差（T）技術(shù)。探頭包含兩個(gè)傳感元件，基準(zhǔn)點(diǎn)RTD（ReferenceRTD）用來測(cè)量氣體溫度變化，另外一個(gè)發(fā)熱元件（Heated Element）由電子部件（Electronics）提供能量，使其高于基準(zhǔn)點(diǎn)RTD溫度（氣體介質(zhì)溫度）并保持基準(zhǔn)點(diǎn)RTD與發(fā)熱元件（Heated Element）之間有一個(gè)恒定溫差（T）。當(dāng)氣體質(zhì)量流量增加時(shí)，氣體的摩爾分子數(shù)也增加了，并從發(fā)熱元件（Heated Element）上帶走熱量，引起溫度下降。電子部分（Electronics）能探

20、測(cè)到這個(gè)溫度下降，并按比例輸出能量，以維持與基準(zhǔn)點(diǎn)RTD間的一個(gè)恒定的溫差。輸出給發(fā)熱元件（Heated Element）的能量數(shù)是與氣體的質(zhì)量流量成線性關(guān)系的。內(nèi)置的微處理器能將這種能量數(shù)的輸出線性化，并提供一個(gè)420mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。轉(zhuǎn)子（浮子）流量計(jì)原理 浮子流量計(jì)的流量檢測(cè)元件是由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個(gè)沿著錐管軸上下移動(dòng)的浮子組所組成。工作原理如圖所示，測(cè)流體從下向上經(jīng)過錐管1 1和浮子2 2形成的環(huán)隙3 3時(shí)，浮子上下端產(chǎn)生壓差形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時(shí)，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端壓差降低，作用于浮子的

21、上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度。合成反應(yīng)中的溶劑 溶液中化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)：在溶液中，反應(yīng)物質(zhì)能充分均勻混合，接觸緊密；加熱或冷卻過程中熱量分布均勻；在溶液中以可控的速度進(jìn)行；在溶液中，利用溶解度的差別可以分離副產(chǎn)物。溶劑 溶劑的分類 溶劑的物理性質(zhì) 溶劑的選擇根據(jù)和原則 溶劑化效應(yīng) 溶劑的提純?nèi)軇┑姆诸?溶劑質(zhì)子溶劑酸性溶劑堿性溶劑兩性溶劑非質(zhì)子溶劑（惰性溶劑）極性惰性溶劑非極性惰性溶劑固態(tài)高溫溶劑熔鹽金屬質(zhì)子溶劑 定義： 能夠給出質(zhì)子或能夠接受質(zhì)子的溶劑 質(zhì)子溶劑都能自身電離，這種電離是通過溶劑的一個(gè)分子把一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分子上而進(jìn)行的，結(jié)果形成

22、一個(gè)溶劑化的質(zhì)子和一個(gè)去質(zhì)子的陰離子。示例：2H2O = H3O+ + OH- 2NH3(l) = NH4+ + NH2- 2HF(l) = H2F+ + F-某些質(zhì)子溶劑的性質(zhì)酸性溶劑 定義：易給出質(zhì)子、但很難與質(zhì)子結(jié)合為溶劑化質(zhì)子的溶劑 示例：無水H2SO4、醋酸CH3COOH、氟化氫HF、超酸（Superacid)等 2HF(l) = H2F+ + F-超酸（Superacid) 也叫“魔酸” （Magic acid），是一種強(qiáng)度比100%H2SO4還要強(qiáng)的酸。這種超酸具有較高的質(zhì)子活性，可以使極弱的堿質(zhì)子化，但不是無所不能，它不可以使N2、O2、Ne、Xe、H2、NF3、CO等質(zhì)子化。

23、 示例：SbF5HF、SbF5HSO3F等 反應(yīng)：可使烷烴質(zhì)子化 (CH3)4C+ +超酸 (CH3)3C+ + CH4超酸的強(qiáng)度堿性溶劑 定義： 容易接受質(zhì)子、形成溶劑化質(zhì)子的溶劑 示例：氨NH3、肼N2H4、胺類及其衍生物等 2NH3(l) = NH4+ + NH2-兩性溶劑 定義：既能接受質(zhì)子（有孤電子對(duì)）、又能給出質(zhì)子的溶劑（含活潑氫） 示例：H2O、羥基化合物等 2H2O = H3O+ + OH-非質(zhì)子溶劑 非質(zhì)子溶劑定義：既不給出質(zhì)子又不接受質(zhì)子的溶劑。 根據(jù)溶劑分子是否具有極性可分為:極性惰性溶劑（配位溶劑）：丙酮、二氧化硫、二甲基亞砜等非極性惰性溶劑：苯、四氯化碳、環(huán)己烷等或電

24、離溶劑：2BrF3 = BrF2+ + BrF4-非電離溶劑：SO2和N2O4固態(tài)高溫溶劑 根據(jù)熔鹽液體結(jié)構(gòu)分類離子鍵化合物熔鹽：氯化鈉NaCl、氯化鉀KCl等液體中含可自由移動(dòng)的大量陰陽離子，導(dǎo)電性好共價(jià)鍵化合物熔鹽：鹵化汞HgX2等化合物依靠自身電離產(chǎn)生少量離子，導(dǎo)電性差。金屬：Ni，F(xiàn)e，Ni-Mn-Fe合金等在高溫高壓合成中作溶劑。溶劑的物理性質(zhì) 熔點(diǎn)和沸點(diǎn) 熔化熱和氣化熱 介電常數(shù) 粘度 比電導(dǎo)熔點(diǎn)和沸點(diǎn) 通常要求在溶劑體系中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)能在常壓下保持液態(tài)，這可以在操作上帶來很大方便。一種溶劑在常壓下熔、沸點(diǎn)的溫度范圍，便是該溶劑在常壓下的液態(tài)范圍。 采用加壓或減壓以及加稀釋劑等方

25、法，可以改變?nèi)軇┑娜?、沸點(diǎn)，但使用這些方法來改變?nèi)軇┑囊簯B(tài)范圍，會(huì)帶來許多操作上的困難，有時(shí)還會(huì)對(duì)反應(yīng)和測(cè)試產(chǎn)生影響。所以在選擇溶劑時(shí)，液態(tài)范圍是應(yīng)予考慮的因素。熔化熱和氣化熱 熔化熱和氣化熱這兩個(gè)物理常數(shù)，既確定了狀態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)的能量關(guān)系，也直接關(guān)系到凝聚相中分子間締合作用的性質(zhì)和強(qiáng)弱，因而也是衡量一種液體能否作為合適溶劑的因素之一。 氣化熱與沸點(diǎn)之比稱為特魯頓常數(shù)。通常把特魯頓常數(shù)為89.9的液體稱為正常液體，如果液體的特魯頓常數(shù)大于89.9，意味著該液體不是由簡(jiǎn)單分子個(gè)體組成，而是由分子的聚集體組成的。也就是說這樣的液體具有較大的分子締合作用。如H2O、NH3、HF等分子間形成較強(qiáng)的氫鍵。

26、介電常數(shù)()：溶劑的介電常數(shù)可以作為其極性的度量，從而可以估計(jì)極性及非極性物質(zhì)在其中的溶解性。 粘度()：不同的液體在重力作用下流動(dòng)速度不同，這是由它們的粘度決定的。 在粘度較大的液體中，離子和分子的遷移較慢，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性較差。另外，由于粘度大，還會(huì)顯著增加沉淀、結(jié)晶、過濾等操作的困難。所以溶劑的粘度也是影響其實(shí)用性的重要物理性質(zhì)之一。比電導(dǎo) 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，需用純度較高的水時(shí)，常用比電導(dǎo)數(shù)據(jù)作為一個(gè)指標(biāo)。 對(duì)于非水溶劑，其比電導(dǎo)數(shù)據(jù)同樣是衡量其純度的一個(gè)重要指標(biāo)。 溶劑的比電導(dǎo)值也是溶劑自身電離程度的度量。所以在選用溶劑時(shí)，比電導(dǎo)值也是應(yīng)予考慮的一個(gè)物理性質(zhì)。溶劑的選擇根據(jù)和原則 選擇根

27、據(jù) 反應(yīng)物的性質(zhì) 生成物的性質(zhì) 溶劑的性質(zhì)選擇原則 使反應(yīng)物在溶劑中充分溶解，形成均相溶液，相似相溶原理、規(guī)則溶液理論。 固體烴類在苯中的溶解度(25C)相似相溶 分子間作用力及氫鍵的種類和大小均相似的物質(zhì)相溶性好。 作用力種類不同，相溶性差。 作用力種類相同但力大小不同，相溶性也差。 作用力種類不同時(shí)，大小相近的相溶性稍好。 例：H2O, H2O2；H2O, Br2, I2; CH4, CCl4, CBr4。規(guī)則溶液理論 概念：所謂規(guī)則溶液是指一種偏離理想溶液的溶液，該溶液有一個(gè)有限的混合熱，但它有與理想溶液相同的熵值。在規(guī)則溶液中，像化學(xué)作用、締合作用、氫鍵和強(qiáng)的偶極- -偶極作用等都忽略

28、不計(jì)。 通則：兩種物質(zhì)的溶解度參數(shù)愈接近相等，它們的溶液愈理想化，因而它們的相互溶解度愈大。 適用范圍：混合物（無化學(xué)反應(yīng)和溶劑化效應(yīng)）溶解度參數(shù)表反應(yīng)產(chǎn)物不能同溶劑作用 示例：Cl2和F2的合成 2KHF2 F2+H2 + 2KF 2NaCl Cl2 +Na 不能用水作溶劑，而只能采用熔融鹵化物 副反應(yīng)少，操作簡(jiǎn)便； 溶劑與產(chǎn)物易于分離； 示例：BaCl2 + K2SO4 BaSO4 + 2KCl 其它需要考慮的因素：純度、粘度要小、揮發(fā)性低、易于回收、價(jià)廉、安全。溶劑化效應(yīng) 拉平效應(yīng)：將各種不同酸的強(qiáng)度拉平到溶劑化質(zhì)子水平的作用稱拉平效應(yīng)，具有拉平效應(yīng)的溶劑稱拉平溶劑。 示例：HClO4、

29、HI、HBr、HCl四種酸在水溶液中表現(xiàn)出同等程度的強(qiáng)酸性。 HClO4 + H2O = H3O+ + ClO4- 水溶液是HClO4、HI、HBr、HCl的拉平溶劑區(qū)分效應(yīng) 區(qū)分效應(yīng)：能夠區(qū)分酸（堿）的強(qiáng)弱的作用稱區(qū)分效應(yīng)，具有區(qū)分效應(yīng)的溶劑稱區(qū)分性溶劑。 示例：將HClO4、HI、HBr、HCl四種酸溶于冰醋酸溶劑中，四種酸的酸性強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)顯著差別： HClO4 HI HBr HCl。 HClO4 + HAc =H2Ac+ + ClO4- 冰醋酸是HClO4、HI、HBr、HCl的區(qū)分性溶劑溶劑的配位性 溶劑的配位能力直接影響無機(jī)合成反應(yīng)的進(jìn)行。 示例：濃鹽酸中Cl- 12 mol L-1

30、; LiCl熔鹽中Cl- 35 mol L-1，金屬離子在LiCl熔鹽介質(zhì)中可以形成水溶液中不常見的絡(luò)離子： CoCl2 + 2Cl- = CoCl42- 也可以形成水溶液中由于水解而不存在的絡(luò)離子： FeCl2 + 2Cl- = FeCl42-溶劑中的沉淀反應(yīng) 示例： 在水介質(zhì)中， KCl + AgNO3 = AgCl + KNO3 在液氨介質(zhì)中， KCl + AgNO3 = KCl + AgNO3溶劑與金屬的作用 示例： 金屬在它們的熔鹽形成的溶液并非完全是膠體性質(zhì)，它可能存在其他溶劑與金屬之間的作用，形成金屬離子簇，比如： Hg + HgCl2 = Hg2Cl2溶劑的提純 在一些特殊的無機(jī)合成中，一些無機(jī)溶劑需進(jìn)行提純。提純方法主要有蒸餾、精餾、吸附等 示例：高純稀土發(fā)光材料的制備中需要對(duì)所使用的無機(jī)酸(HCl、HNO3等)進(jìn)行提純。 溶劑的具體提純方法和步驟請(qǐng)參閱有關(guān)工具書和文獻(xiàn)。非水溶劑中的無機(jī)合成 水溶液中難以生成的化合物的制備 無水鹽的制備 異常氧化態(tài)特殊配位化合物的制備 控制制備反應(yīng)的速度 提高制備反應(yīng)的產(chǎn)率水溶液中難以生成的化合物的制備 SnI4和尿素鈉鹽遇水便立即分解4222SnIISnCS無水醋