低溫合成與分離

低溫合成技術(shù)無機(jī)合成化學(xué)一、低溫的概念與定義1、低溫的定義？

1）低溫物理學(xué)：?150℃,123K以下的溫度。

2）低溫是：低于液氮溫度（77K）；低于液氦溫度（4.2K）（超低溫）3）制冷技術(shù)：

120K以上，普冷；

120~0.3K，深冷（又稱低溫）；

0.3K以下，極低溫。2、材料在低溫下會發(fā)生什么變化？1）機(jī)械性能：低溫脆化2）熱學(xué)性質(zhì)：固體比熱容在某些溫度下會突變3）電學(xué)性質(zhì)：金屬的導(dǎo)電性明顯提高，而半導(dǎo)體的導(dǎo)電性則大大降低——低溫超導(dǎo)（高溫超導(dǎo)）4）磁學(xué)性質(zhì)：在足夠低的溫度下，原則上所有順磁物質(zhì)均可表現(xiàn)出鐵磁性或反鐵磁性；非金屬材料在低溫下也能表現(xiàn)出磁性，但在溫度超過一定限度時就會失去磁性。目前，臨界溫度最高的非金屬磁體在-230℃左右3、為什么要獲得低溫？（1）大量氣態(tài)、易揮發(fā)或?qū)λ?、氧、熱等敏感的無機(jī)化合物的合成及相關(guān)反應(yīng)只能在低溫條件下進(jìn)行。（2）利用低溫下材料的特性、低溫現(xiàn)象。

1）低溫脆化——制藥、液氮低溫加工橡膠品

2）低溫超導(dǎo)——磁懸浮列車

3）生物冷凍——“冷刀”、“生物冷凍”（3）氣體的液化和分離：通過降溫產(chǎn)生物態(tài)變化，可以使氣體液化、混合氣體分離。（4）超低溫條件能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行二、低溫的獲得①、低溫的獲得途徑：

1、相變制冷

2、熱電制冷

3、氣體絕熱膨脹

4、絕熱去磁請?jiān)诖溯斎肽奈谋?。請?jiān)诖溯斎肽奈谋尽?/p>

相變制冷相變過程中，由于物質(zhì)分子的重新排列和分子熱運(yùn)動速度的改變，會吸收或放出熱量→潛熱。固體液體氣體吸收潛熱放出潛熱吸收潛熱放出潛熱吸收潛熱放出潛熱固體升華制冷液體氣化制冷固體熔化制冷②、低溫源1）水冷浴自來水冷卻室溫～12℃，流動的水；12℃～

0℃，加入冰塊冰—鹽體系（最常用）(固體熔化制冷)

適用溫度：0～-25℃鹽的種類NaClNH4ClKClZnCl2NaNO3NH4NO3鹽的克數(shù)/100g冰332530515945冰點(diǎn)/℃-21.2-15.8-11.1-62-18.53-17.31、低溫冷浴干冰(固體升華制冷)

原理：干冰的升華溫度為-78.3℃，干冰的導(dǎo)熱性不好液態(tài)空氣（-193℃～186℃）(液體氣化制冷)低沸點(diǎn)液體

溶劑冷浴溫度/℃溶劑冷浴溫度/℃四氯化碳-23乙醇-72氯乙烷-60丙酮-78液體液NH3SO2液O2液N2沸點(diǎn)/℃-33.4-10.0-183.0-196.0

2非水冷浴三、低溫的測量常用測量溫度計(jì)1、蒸汽壓溫度計(jì)（-200～600℃）：液體的蒸汽壓隨溫度變化，通過測量蒸汽壓知道其溫度。2、低溫?zé)犭娕迹?200～2000℃）

：與高溫?zé)犭娕疾煌帲?/p>

1）絲徑更細(xì)，滿足低溫下漏熱少；

2）焊接點(diǎn)要能承受低溫，不脫離。3、低溫電阻溫度計(jì)（-258～900℃）制作電阻溫度計(jì)時，應(yīng)選用電阻比較大、性能穩(wěn)定、物理及金屬復(fù)制性能好的材料，最好選用電阻與溫度間具有線性關(guān)系的材料。常用的有鉑電阻溫度計(jì)、鍺電阻溫度計(jì)、碳電阻溫度計(jì)、銠鐵電阻溫度計(jì)等。4、紅外輻射溫度計(jì)（50～3200℃）非接觸式，適用浴腐蝕性環(huán)境、運(yùn)動物體的溫度測量。但精確度低，因?yàn)榈蜏剌椛淠芰康?，而且發(fā)射的常常是波長較長的紅外線。例：甲硅烷(SiH4)的合成制備SiH4最古的方法是用稀鹽酸處理硅化鎂，如以Si02為起始原料，則反應(yīng)式為:Si02+Mg→Mg2SiMg2Si+HCl→SiH4（一196℃）注意：用此方法合成的SiH4

，常含有乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷以及其它高純硅烷，為得到純SiH4分須進(jìn)行分離。

SiH4用一196℃(戊烷作冷媒)的捕集器收取。（1）半導(dǎo)體材料氣體化合物的合成四、低溫合成實(shí)例（2）低溫合成超微粒子

金屬超微粒子的合成，通常采用金屬蒸氣法，即把反應(yīng)體系(真空罩)抽成真空，根據(jù)金屬活潑性的不同選擇通入幾至幾百torr的N2、He、Ne、Ar等不活潑性氣體。用電阻、高頻、電弧等離子體、激光、濺射、電子束等加熱金屬，使之熔融氣化，金屬原子或原子團(tuán)在低溫的不活潑性氣體中驟冷成煙狀，煙粒子附著在器壁上，漸漸落到基板上，即可得金屬超微粒子。