煤结构
煤的化学结构及其研究方法
煤，从化学组成上来说，是由大量具有不同分子量的分子组成的混合物；从岩石学角度来说，是由不同显微煤岩组分组成的；从结构化学来看，是一种短程有序、长程无序，且具有层次结构的非晶态固体物质；从成因来看，具有阶段性演化特征，即从褐煤经烟煤至无烟煤的演化，其物理、化学性质的演变具有阶段性演化的特点。
一煤结构的概念
煤结构研究主要包括两方面的内容：一是煤的化学结构，二是煤的物理结构。
（1）煤的化学结构是指在煤的有机分子中，原子相互联结的次序和方式。从煤的元素组成上看，煤主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素组成，此外还有微量的磷、氯和某些金属元素，其中碳含量大于50%，多数含量在75%~95%之间，所以煤具有高碳物料的特征。
（2）煤的物理结构，传统的物理结构指煤的孔隙结构，主要是指其相界面间空隙及芳香层间的层间隙。一般用孔隙率、比表面积、孔径分布、孔隙模型等来表征。煤的孔隙结构实质上是由煤的化学结构决定的。这是因为，煤的芳烃族和官能团之间参差不齐的排列形成了内部空隙，使煤成为多孔性物质。
（3）煤的岩相组成，从岩相学和矿物学观点上认识煤，可以认为煤是一种固体可燃有机岩。在宏观上，可以将煤区分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种煤岩成分；在微观上，其有机显微组分在国际上划分为镜质组、丝质组和稳定组三种组分。
煤不同于一般的高分子有机化合物，它具有特别的复杂性、多样性和不均一性。及时在同意小块煤中，也不存在一个统一的化学结构。
二煤结构的研究方法
长期以来人们对煤的化学结构的研究方法可以归纳为物理化学方法、化学方法、物理方法。
1.物理化学研究方法
物理化学研究方法，如溶剂抽提、吸附性能和物化特性法等。溶剂抽提法是研究煤的组成、结构的最早方法之一，其理是利用溶剂的授、受电子能力使小分子相释放出来的过程，通过逐级抽提，分析抽提可溶物与不溶物，找出它们与煤结构之间的关系，提出相应的煤结构模型。该法主要用来研究泥炭、褐煤的化学
组成。
煤具有一定的孔隙结构，所以它有一定的吸附性能，利用这一特性，可以测定煤的密度、比表面积等孔结构参数。
2.化学研究方法
化学研究方法，如氧化、加氢、卤化、解聚、热解、烷基化和官能团分析等，要使固体煤加氢转化为液体，就要把煤结构中的键断开并同时进行加氢，使其生成比原煤分子小的液体，一般可认为液化是煤结构单元之间联结的次甲基和氧桥断裂的结果。煤液化转变为石油原油等需要深度加氢，而转变为沥青类物质只要轻度加氢。
氧化法的目的在于使煤分子破裂变成较简单的产物，这是一个逐渐降解的过程，也可称为氧解。根据氧化所得产物的结构特征就可以推测出煤的基本结构特征。
将煤在隔绝空气下加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反应的
复杂过程称为煤的热解，或称热分解、干馏。煤的热解与煤的组成和结构关系密切，在热解过程中放出热解水、CO2、CO、石蜡烃类、芳烃类和各种杂环化合物，残留的固体不断芳构化，直至在足够高的温度下转变为类似于微晶石墨的固体。
3.物理研究方法
物理研究方法，如X射线、红外光谱、核磁共振波谱以及利用物理常数进行统计结构解析等。
(1)X射线衍射分析法研究物质的晶体结构时，衍射方向与晶胞的形状和大小有关，衍射强度则与原子在晶胞中的排列方式有关。因此，他能很好的分析石墨等晶体。煤并不是晶体，但是由于随着煤化程度的加深，煤的结构渐趋于石墨结构，X射线衍射分析亦能揭示出煤中原子排列的有序性。
(2)在红外区域出现的分子振动光谱。其吸收峰的位置和强度取决于分子中各基团的振动形式和相邻基团的影响。因此只要掌握了各种基团的振动频率，即吸收峰的位置，以及吸收峰位置移动的规律，即位移规律，从而进行光谱解析，确定煤中含有的化合物和官能团。
(3)用核磁共振法研究煤结构，可以了解氢在煤结构单元中的分布情况，它能详细给出氢分布的信息。资料表明，对年老煤，脂肪族氢约占总氢量的1/3，对年青煤则约占2/ 3。这意味着煤化程度的加深使芳香度和缩合环数增加，脂肪
族侧链减少。
4.煤的统计结构解析法就是利用结构解析的原理，根据煤的性质和结构的内在联系，在不使煤质发生破坏的前提下，通过统计计算，求取平均结构单元参数，来定量的描述煤的结构特征。
三煤结构研究的新进展及其在新材料中的应用
(1)煤结构的新型研究方法
近年来随着煤炭综合利用的深入进行，煤结构的研究再次引起人们的注意，重要的研究方法及其提供的信息有：
计算机断层扫描（CT）、核磁共振成像：孔结构；
电子投射/扫描显微镜（TEM/SEM）、扫描隧道显微镜（STM）原子力显微镜（AFM）：表面形貌与结构；
质谱：碳原子数分布、碳氢化合物类型、相对分子质量；
X射线光电子能谱（XPS）、X射线吸收近边谱（XANES）：有机S和无机N。
此外，用X射线径向分布函数法解析煤结构也是近年来的一大特色。
(2)煤结构研究在新材料制备中的应用
新型炭材料,如活性炭、活性炭纤维、纳米结构材料等煤基活性炭素材料在开发煤基高附加值产品上很有潜力；
功能材料，如抗静电和导电材料、离子交换材料和高聚物填料；
复合材料，如聚合物合金材料、神府煤/HDPE共混材料和AB交联共聚物。
赵楠
20100075
化学工艺
煤结构
煤的化学结构及其研究方法 煤，从化学组成上来说，是由大量具有不同分子量的分子组成的混合物；从岩石学角度来说，是由不同显微煤岩组分组成的；从结构化学来看，是一种短程有序、长程无序，且具有层次结构的非晶态固体物质；从成因来看，具有阶段性演化特征，即从褐煤经烟煤至无烟煤的演化，其物理、化学性质的演变具有阶段性演化的特点。 一煤结构的概念 煤结构研究主要包括两方面的内容：一是煤的化学结构，二是煤的物理结构。 （1）煤的化学结构是指在煤的有机分子中，原子相互联结的次序和方式。从煤的元素组成上看，煤主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素组成，此外还有微量的磷、氯和某些金属元素，其中碳含量大于50%，多数含量在75%~95%之间，所以煤具有高碳物料的特征。 （2）煤的物理结构，传统的物理结构指煤的孔隙结构，主要是指其相界面间空隙及芳香层间的层间隙。一般用孔隙率、比表面积、孔径分布、孔隙模型等来表征。煤的孔隙结构实质上是由煤的化学结构决定的。这是因为，煤的芳烃族和官能团之间参差不齐的排列形成了内部空隙，使煤成为多孔性物质。 （3）煤的岩相组成，从岩相学和矿物学观点上认识煤，可以认为煤是一种固体可燃有机岩。在宏观上，可以将煤区分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种煤岩成分；在微观上，其有机显微组分在国际上划分为镜质组、丝质组和稳定组三种组分。 煤不同于一般的高分子有机化合物，它具有特别的复杂性、多样性和不均一性。及时在同意小块煤中，也不存在一个统一的化学结构。 二煤结构的研究方法 长期以来人们对煤的化学结构的研究方法可以归纳为物理化学方法、化学方法、物理方法。 1.物理化学研究方法 物理化学研究方法，如溶剂抽提、吸附性能和物化特性法等。溶剂抽提法是研究煤的组成、结构的最早方法之一，其理是利用溶剂的授、受电子能力使小分子相释放出来的过程，通过逐级抽提，分析抽提可溶物与不溶物，找出它们与煤结构之间的关系，提出相应的煤结构模型。该法主要用来研究泥炭、褐煤的化学
煤分子结构理念的基本观点
1.煤分子结构理念的基本观点 煤是三维空间高度交联的非质的高分子缩聚物 煤分子基本结构单元的核心是缩合芳香核 连接在基本结构单元周围的不规则部分 氧.氨.硫的存在形式 低分子化合物 煤化程度对煤大分子结构的影响 2.燃烧法测定煤中的碳，氢含量 基本原理：将盛有定量分析煤样的瓷舟放入燃烧管内，通入氧气，在C 0 850的温度下使煤样充分燃烧。煤样中的碳和氢分别生成二氧化碳和水，分别用吸水剂和二氧化碳吸收剂吸收，根据吸收剂的增重计算出煤中的碳和氢的百分含量 O H CaCl O H O H CaCl O H CaCl O H CaCl O H CO Na CO NaOH O H CO N NO Cl SO SO O H CO O Cr C O 22222222223222222232223 202642222...800??→?+???→?++?→?+++++++++的吸收反应：和对燃烧反应：煤反应方程式 3.艾氏卡法测定煤中的全硫含量 基本原理：将空气干燥的分析煤样与艾氏试剂混合后缓慢加热到C 0850，使煤中的硫全部转化为可溶于水的硫酸钠和硫酸镁，冷却后用热水将硫酸盐从燃烧的熔融物中全部浸染出来，在滤液中加入氯化钡，使硫酸盐全部转化为硫酸钡的沉淀。过滤并洗涤硫酸钡沉淀，然后在坩埚中干燥,灰化滤纸。称量硫酸钡的质量，即可计算出煤中全硫含量 1001374.0)(222222222221,2424443344 224 324233242223322222??-=++↓?→?+++?→?+?→?++?→?+↑ +?→?+↑ +?→?++↑+↑+↑++↑?????m m m S MgCl NaCl BaSO BaCl NaSO MgSO NaSO CaCO NaCO CaSO MgSO O SO MgO MgSO SO MgO CO SO Na SO NaCO CO SO Na O SO NaCO SO SO N O H CO O ad t 计算公式：硫酸盐的沉淀作用：硫酸盐的转化作用：氧化硫的固定作用：空气 煤的氧化作用：煤化学反应： 4.开氏法测定氮元素的测定 基本原理：首先在催化剂的作用下，将煤在沸腾的浓硫酸中进行硝化反应，煤中的碳，氢被氧化成二氧化碳和水，氮的极大部分被转化成氨并与硫酸反应生成硫酸氢铵；第三步是将前一步的反应液用水蒸气加热，将氢氧化铵分解为氨，并被汽提蒸馏出来，在另一个有吸收剂（硼酸溶液或稀硫酸溶液）的三角瓶中被吸收；最后通过酸碱滴定，计算出氮的含量
煤化学第三章煤的结构
第三章煤的结构 煤的结构包括煤有机质的化学结构(大分子结构)和煤的物理空间结构。研究煤的结构，不仅具有重要的理论意义，而且对于煤炭加工利用具有重要的指导意义。由于煤炭组成的复杂性、多样性、非晶质性和不均匀性，所以将煤分离成为简单的化合物并研究其结构是一件非常困难的事情。虽然科学家对煤的结构做了长期、大量的研究工作，并取得了长足进展，但遗憾的是，迄今为止尚未明了煤结构的全貌，只是根据实验结果和分析推测，提出了若干煤的结构模型。本书重点介绍煤分子结构研究的结论。 第一节煤的大分子结构 一、煤大分子结构的基本概念 煤的有机质是由大量相对分子质量不同、分子结构相似但又不完全相同的“相似化合物”组成的混合物。根据实验研究，煤的有机质可以大体分为两部分:一部分是以芳香结构为主的环状化合物，称为大分子化合物;另一部分是以链状结构为主的化合物，称为低分子化合物。前者是煤有机质的主体，一般占煤有机质的90%以上，后者含量较少，主要存在于低煤化程度的煤中。煤的分子结构通常是指煤中大分子芳香族化合物的结构。煤的大分子结构十分复杂，一般认为它具有高分子聚合物的结构，但又不同于一般的聚合物，它没有统一的聚合单体。 研究表明，煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的。这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体，它可分为规则部分和不规则部分。规则部分由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环(含氮、氧、硫等元素)缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香核;不规则部分则是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团;桥键则是连接相邻基本结构单元的原子或原子团。随着煤化程度的提高，构成核的环数不断增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。
超分子结构化学_周公度
第17卷 第5期大学化学2002年10月今日化学 超分子结构化学 周公度 (北京大学化学学院 北京100871) 超分子(supramolecule)通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起,组装成复杂的、有组织的聚集体,并保持一定的完整性,使其具有明确的微观结构和宏观特性。由分子到超分子和分子间相互作用的关系,正如由原子到分子和共价键的关系一样。 1987年,诺贝尔化学奖授予C.Pedersen(佩德森)、J M.Lehn(莱恩)和D.Cram(克拉姆)等在超分子化学领域中的奠基工作:佩德森发现冠醚化合物,莱恩发现穴醚化合物并提出超分子概念,克拉姆是主客体化学的先驱者[1~3]。此后,作为化学的前沿领域,超分子化学引起了人们的广泛关注,近10多年来获得了很大的发展。研究超分子的形成、作用、结构和性能的超分子化学,已扩展到化学的各个分支,还扩展到生命科学和物理学等许多其他学科,并形成新的学科领域[4~11]。 超分子和超分子化学通常包括以下两个范围较广而部分交叠的领域。 (1)将超分子定义为由确定的少数组分(受体和底物)在分子识别原则基础上经过分子间缔合形成的分立的低聚分子物种。 (2)由大量不确定数目的组分按其性质自发缔合成超分子聚集体(supramolecular assem blies)。它又可分为两类: 薄膜、囊泡、胶束、介晶相等,它的组成和结合形式在不断变动,但具有或多或少确定的微小组织,按其性质,可以宏观表征的体系; 由分子组成的晶体,它组成确定,并且具有整齐排列的点阵结构,研究这种超分子的工作常称为晶体工程。 下面首先根据结构化学的原理和观点,探讨促使超分子体系稳定形成的因素;其次讨论各种分子间的相互作用,使分子相互识别和自组装;然后再讨论晶体工程的特点;最后讨论超分子结构化学原理的应用。在讨论中辅以实例,使内容丰富生动。 1 超分子稳定形成的因素 超分子体系和其他化学体系一样,由分子形成稳定超分子的因素,在不做有用功(如光、电 )时,可从热力学自由焓的降低( G<0)来理解: G= H-T S 式中 H是焓变,代表降低体系的能量因素; S是体系熵增的因素。 1.1 能量降低因素 分子聚集在一起,依靠分子间的相互作用使体系的能量降低。下面列出常见的降低体系能量的因素。 1.1.1 静电作用 静电作用包括盐键,即带电基团间的作用,如R NH+3-OOC R;离子 偶极子作用,
煤化学课后习题答案
第一章习题 1. 中国能源结构、煤炭资源的分布特点及生产格局、能源发展战略是什么？P1 答：中国能源结构：煤炭资源比较丰富，油气资源总量偏少。（富煤、贫油、少气）煤炭资源的分布：东少西多，南贫北丰，相对集中。 生产格局：北煤南运，西煤东调。 能源发展战略：节能优先、结构多元、环境友好。 2. 煤炭利用带来的环境问题有哪些？ 答：煤炭利用带来的环境问题如酸雨、臭氧减少、全球气候变暖、烟雾等。 3. 何谓洁净煤技术？有哪些研究内容？ 答：洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。 洁净煤技术的主要包括：煤炭开采、煤炭加工、煤炭燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理等。如：选煤，型煤，水煤浆，超临界火力发电，先进的燃烧器，流化床燃烧，煤气化联合循环发电，烟道气净化，煤炭气化，煤炭液化，燃料电池等。 4. 煤化学的主要研究内容？P4 答：煤化学是研究煤的生成、组成（包括化学组成和岩相组成）、结构（包括分子结构和孔隙结构）、性质、分类以及它们之间相互关系的科学。广义煤化学的研究内容还包括煤炭转化工艺及其过程机理等问题。 第二章习题 1. 煤是由什么物质形成的？P6 答：煤是由植物生成的。 在煤层中发现大量保存完好的古代植物化石和炭化了的树干；煤层底板岩层中发现了大量的根化石、痕木化石等植物化石；在显微镜下观察煤制成的薄片可以看到植物细胞的残留痕迹以及孢子、花粉、树脂、角质层等植物残体；在实验室用树木进行的人工煤化试验，也可以得到外观和性质与煤类似的人造煤。这就有力地证实了腐植煤是由高等植物变来的。 2. 按成煤植物的不同，煤可以分几大类？ P12 答：按成煤植物的不同，煤主要分为腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤。 腐植煤：高等植物 腐泥煤：低等植物 腐植腐泥煤：高等植物+低等植物 3. 简述成煤条件。P20-21 答：煤的形成必须具备古植物、古气候、古地理和古构造等条件。
1 超分子化学基础
应用有机化学
超分子化学
研究由两种以上的化学物质(分子、离子等)借分
第一章 超 分 子 化 学 基 础
子间力相结合而形成的超分子实体，这种有一定组 织构造的实体具有很好设定的性能。
分子化学:共价键的化学
W?hler合成尿素；Robert B. Woodward 和Albert Eschenmoser 在上百位合作者的参与下合成维他命B12
超分子化学: 分子间键的化学，其目标是控制分子 间价键。
从分子化学到超分子化学：分子、超分子、分子和超分子器件
三位超分子化学研究方面的科学家 获得1987年的 年的Nobel化学奖 获得 年的 化学奖
美国的C. 美国的 J. Pederson、D. J. Cram教授 、 教授 法国的J. 教授。 法国的 M. Lehn教授。 教授
1
1967 年Pederson 等第一次发现了冠醚。
原先想合成的是一个非环聚醚(多元醚)，但在纯化过程中分离出极少 量产率仅0.4%的丝状有纤维结构并不溶于羟基溶剂的白色晶体。受好奇心 驱使，他进行了深入研究，发现它是一种大环聚醚，即命名为冠醚，它是 由于非环聚醚前体与碱金属离子配位结合，阳离子使配体预组织后更有利 于环化而形成的。这可以说是第一个在人工合成中的自组装作用。 Pederson 诺贝尔演说的题目就是“冠醚的发现”，他提到要是当年忽略了这 种并非期待的杂质，他可能就与冠醚失之交臂。
O O O O O O
杯芳烃
杯芳烃：苯酚衍生物与甲醛反应得到的一类环状缩合物。 杯芳烃：苯酚衍生物与甲醛反应得到的一类环状缩合物。 分子形状与希腊圣杯（ 分子形状与希腊圣杯（Calixcrater）相似 ）
IUPAC： 含-O(CH2CH2O)n-结构的环状聚醚化合物 简称为（王）冠醚化合物（Crown ether）
Cram 诺贝尔演说的题目是“分子主客体以及它们的配 合物的设计”。
受到酶和核酸的晶体结构以及免疫系统专一性的启发，从1950 年代起就想设计和合成较简单的有机化合物，来模仿自然界存在的一 些化合物的功能，他认识到高度结构化的配合物是中心，Pederson 的 工作一发表，他就意识到这是一个入口，由此开展了系列的主客体化 学的研究。主客体也就是生物学中常采用的受体与基质，它们间的作 用是典型的自组装作用。
Lehn 诺贝尔演说的题目则是“超分子化学——范围与展 望、分子、超分子和分子器件”
直接地提出了超分子化学的命题，他建议将超分子化学定义为 “超出分子的化学”(Chemistry beyond the molecule)。早在1966 年， 对于神经系统中的过程的兴趣，促使他想到一个化学家如何为这 种最高生物功能的研究作出贡献，由于神经细胞运作与跨越细胞 膜的Na+ 和K+ 的分布变化有关，因而想设计合成环肽来监控膜间 K+ 的传递。Pederson 工作发表后，Lehn 意识到这种物质可以将大 环抗菌素的配价能力与醚的化学稳定性结合起来，进一步考虑到 具有三维球形空腔的物质，能够整体包围离子，将形成比平面大 环更强的配合物，由此设计了大双环配体、多重识别配体等，研 究了它们的结构、催化性能、传递性能，并进一步进行分子器件 的设计。
新型超分子化合物
超分子有三个重要特征：自组装、自组织和自复制 自组装、 自组装
超分子化学作为化学的一个独立的分支，是一个交叉学 科，涉及无机与配位化学、有机化学、高分子化学、生物化 学和物理化学，由于能够模仿自然界已存在物质的许多特殊 功能，形成器件，因此它也构成了纳米技术、材料科学和生 命科学的重要组成部分。
多年前提出的许多拓扑结构： 多年前提出的许多拓扑结构： 轮烷（ 轮烷（Roxtaxane） ） 索烃（ 索烃（Catenane） ） 绳结（ 绳结（Knot） ） 双螺旋（ 双螺旋（Helix） ） 奥林匹克环（ 奥林匹克环（Olympic Ring） ） 等新颖的超分子结构 已利用模板反应 模板反应有效地合成出来 已利用模板反应有效地合成出来
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煤的性质、组成、分类和用途
煤的性质、组成、分类和用途 (一) 煤的物理性质 煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。 1.颜色 是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。 2.光泽 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。 3.粉色 指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。
一般是煤化程度越高，粉色越深。 4.比重和容重 煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。 5.硬度 是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。 6.脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦
煤化学第四版张双全重点总结
植物主要化学组成及贡献：木质素》糖类及其衍生》脂类化合物》蛋白质、/ 煤的成因类型：腐殖煤、腐泥煤、残殖煤、腐殖腐泥煤/ 高等植物形成煤经历过程：泥炭化作用（生物化学作用）和煤化作用，煤化作用又分成岩（物理化学）和变质（化学）作用/ 煤变质作用的因素是什么：温度压力和时间，最重要的是温度，通常认为，煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用的速度越快，因为变质作用的实质是煤分子的化学反应，温度高促进了化学反应速度的提高/ 希尔特定律：煤变质程度的垂直分布规律，指在同一煤田大致相同的构造条件下，随着煤层埋深的增加，煤的挥发分逐渐减少，变质程度逐渐增加。水平分布规律，在同一煤田中，同一煤层或煤层组原始沉积时沉降幅度可能不同，成煤后下降的深度也可能不同。这一煤层和煤层组在不同深度上变质程度也就不同，反映到平面上即为变质程度的水平分布规律/ 煤化程度：在褐煤向烟煤、无烟煤转化的过程中，由于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化阶段。煤的这种转化阶段称为煤化程度，有时称为变质程度或煤级/ 煤层气如何产生及区别：在煤化作用过程中，随着上覆地层的不断加厚以及所承受温度的和压力的不断增加，成煤物质发生了一系列的物理和化学变化，挥发份和含水量减少，发热量和固定碳含量增加，同时也生成以甲烷为主的气体煤型气，煤型气经过转运并聚集成藏成为大型煤气藏，仍然保存在煤层中的称为煤层气/ 煤大分子结构的概念：煤的大分子是由多个结构相似的基本结构单元通过桥键连接而成，分为规则部分和不规则部分/ 煤分子结构理论的主要观点有哪些，随着煤化程度的提高，煤分子结构呈现怎样的规律性变化：①煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩合物②煤分子基本结构单元的核心是缩合芳香核③基本结构单元上的不规则部分包括烷基侧链和官能团④基本结构单元之间通过桥键连接成煤的大分子，桥键是连接相邻基本结构单元的原子或原子团⑤氧的存在形式除了官能团外，还有醚键和杂环；硫的存在形式有硫醚以及噻吩等；氮的存在形式有有吡咯环、胺基等⑥在煤的高分子化合物的缝隙中还独立存在着具有非芳香结构的低分子化合物，他们主要是脂肪族化合物⑦随着煤化程度的提高，构成核的环数不断增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少/ 宏观煤岩成分：根据煤的颜色、光泽、硬度、裂隙和断口等，利用肉眼和放大镜可以区分的煤的基本组成单位显微煤岩成分：在显微镜下才能识别的煤的基本组成单位凝胶化作用：指泥炭作用阶段，成煤植物的木质纤维组织在积水较深、气流闭塞的沼泽环境下被微生物分解、水解等综合作用，植物的细胞结构受到破坏的过程丝炭化作用：成煤植物的组织在积水较少、湿度不足的条件下，木质纤维组织经过脱水作用和缓慢的氧化作用后，又转入缺氧的环境，进一步经煤化作用后转化为惰质组分/ 镜煤：颜色最黑，光泽最亮，质地均匀，常具有内生裂隙的宏观煤岩成分亮煤：光泽仅次镜煤，较脆，内生裂隙较发育，程度次于镜煤，有时有贝壳状断口暗煤：光泽暗淡，呈灰黑色，结构致密，密度大，硬度韧性较大，断面较粗糙，一般不发育内生裂隙丝炭：外观像木炭，颜色灰黑，脆，具有明显的纤维状结构和微弱的丝绢光泽的宏观煤岩成分/ 有机显微组分包括镜质组、壳质组、惰质组/ 凝胶化组分与丝炭化组分的区别：丝炭化作用可作用于已受不同程度凝胶化作用的组分上，但丝炭化作用后的组分不能再发生凝胶化作用/ 在常温的大气中易失去的水分叫外在水分，不易失去的叫内在水分，内外之和叫全水分/ 煤的最高内在水分与煤化程度有何关系：从褐煤开始，随煤化程度提高，煤的内在水分逐渐下降，到中等煤化程度的肥煤和焦煤阶段，内在水分最低，此后随煤化程度提高，内在水分又有所上升。由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上，内表面积越大，吸附水分的能力就越强，煤的水分就越高。此外煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的能力也越大。低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官能团的数量也多，因此内在水分就较高。随煤化程度的提高，煤的内表面积和含氧官能团均呈下降趋势，因此，煤中的内在水分也是下降的。到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而内在水分有所提高/ 挥发分产率与煤化程度有何关系，为什么：挥发分随煤化程度的提高而下降，褐煤的挥发分最 高，通常大于40%，无烟煤的挥发分最低，通常晓宇10%。主要由煤分子上的 脂肪侧链含氧官能团断裂后形成的小分子化合物和煤有机质高分子缩聚时生 成的氢气/ 煤的元素分析是对组成煤的有机质主要元素的化验分析，煤的元 素组成也就是指煤有机质的元素组成。煤的有机质主要是由CHONS组成/ 煤 的真相对密度随煤化程度有何变化规律，为什么：从低煤化度开始，随煤化程 度提高，煤的真相对密度缓慢减少，到碳含量为86%-89%之间的中等煤化程度 时，煤的相对密度最低，约为 1.3g/cm3，此后，煤化程度再提高，煤的真相 对密度急剧提高到 1.9g/cm3左右。原因：煤真相对密度随煤化程度的变化是 煤分子结构变化的宏观表现。从化学结构的角度看，煤的真相对密度反映了煤 分子结构的紧密程度和化学组成的特点。其中分子结构的紧密程度是影响煤真 相对密度的关键因素。年轻褐煤分子结构上有较多的侧链和官能团，在空间上 形成较大的空隙，难以形成致密的结构，所以密度较低，随煤化程度的提高，， 分子上的侧链和官能团呈减少趋势，同时分子上的氧元素也迅速减少，虽然侧 链和官能团的减少有利于密度的提高，但氧的相对原子质量比碳大，氧的减少 造成密度下降占优势，总体上使煤的真相对密度有所下降。到无烟煤阶段，煤 分子结构上的侧链和官能团迅速的减少，使煤的分子结构缩聚成为非常致密的 芳香结构，从而煤的真相对密度也随之迅速增大。/ 煤的硬度有哪几种表示 方法：刻划硬度、弹性回跳硬度、压入硬度、耐磨硬度常用刻划和显微/ 煤 的湿润性随煤化程度有何变化规律：随煤化程度变化规律：对水而言，随煤化 程度加深，接触角增大，湿润性降低，对苯而言，随煤化程度加深，接触角减 小，湿润性提高/ 美的湿润热主要与哪些因素有关：介质种类，矿物质含量， 主要与比表面积有关/ 煤的孔隙度随煤化程度有何变化规律，为什么：随着 煤化程度的加深，总孔容积呈下降趋势，到碳含量大于88%以后煤的孔容积又 有所提高。碳含量小于75%的褐煤，大孔占优势。碳含量75%~82%的煤，中 控微孔明显增加，碳含量为88%~91%的煤微孔占优势原因：年轻煤中的孔隙 主要是由胶体孔隙转化而来的，由于成煤作用中受到的压力较小，孔径也就较 大。到了中等煤化程度的煤，由于煤化作用，分子结构的变化会使分子变的紧 密，因而孔隙会减小。到了高煤化程度的无烟煤，煤分子缩聚加剧，使煤的体 积收缩，由于收缩不均，产生的内应力大于煤的强度时，就会在局部形成裂隙， 这些裂隙基本以微孔为主。/ 什么是煤的风化，风化对煤的性质和应用有哪些影响：风化是指离地表较近的 煤层，经受风，雪，雨，露，冰冻，日光和空气中氧等的长时间作用，使煤的 性质发生一系列不利变化，如发热量下降，灰分增加，粘接性消失，强度块度 下降等，这种现象称为煤的风化。煤风化的本质是煤的氧化作用过程。影响： ①化学组成的变化：C，H含量下降，O含量增加，腐殖酸含量增加。②物理 性质的变化：光泽暗淡，机械强度下降，硬度下降，疏松易碎，表面积增加。 ③工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降，发热量下降，粘接性煤的粘接性 下降甚至消失，对水的湿润性增大使煤的可浮性变差，精煤脱水困难。/ 煤 的自燃过程有哪几个阶段：准备期，自燃期，燃烧期/ 什么是煤的热解，并 且按温度分类：煤的热解是指煤按照一定的工艺条件隔绝氧气加热，并生成气 液固三种产物的过程。热解分为炭化和干馏。按温度分为：低温热解 (500-600℃)—以液体产物为目标中温热解(700-800℃)—制取燃料煤气高温 热解(950-1050℃)—炼焦 / 粘接性烟煤分为哪几个阶段，各阶段变化的特点 及主要产物是什么：干燥脱吸阶段(室温-300℃)煤的性质不会发生变化，煤中 吸附的水分和气体在此阶段。胶质体的生成和固化阶段(300-550℃)以煤的分 解，解聚为主。胶质体生成随后分解固化成半焦。 煤粒聚积时，液相相互融合在一起，形成气，液，固三相一体的粘稠的混合物， 即所谓的“胶质体” / 什么是煤的粘接性：是指烟煤在干馏时产生的胶质体 黏结自身的惰性物料的能力。煤的结焦性：是指单种煤和配合煤在工业焦炉或 模拟工业焦炉的炼焦条件下(一定的升温速度，加热终温等)黏结成块并最终形 成具有一定块度和强度的焦炭的能力 / 焦炭在高炉中的主要作用：①主要的 热量来源②还原剂③生铁的容碳④炉料的骨架作用 / 胶质体是如何形成的： 是煤热解过程中H再分配的结果。粘结性烟煤在热解过程中，在300-550℃范 围内，煤粒会软化熔融，在煤粒的表面形成含有气泡的液相膜，大量的相对分 子质量较小的气相组分通过分解、解聚反应生成，形成的三相混合物称为胶质 体 / 煤在氧弹中的燃烧与在大气中的燃烧有何区别：条件区别：氧弹中燃烧 是在高压纯氧恒容条件下，大气中燃烧是在低压空气恒压条件下。结果区别： ①氮的反应及产物差异②硫的反应及产物差异③吸附水及H燃烧生成的水影 响④恒容燃烧热与恒压燃烧热的区别;弹筒发热量大于实际发热量 / 煤的发 热量随煤化程度有何变化规律：从褐煤开始，随着煤化程度的加深，煤的发热 量逐渐增加。到肥煤，焦煤阶段，发热量达到最大，此后随着煤化程度的加深， 煤的发热量呈下降趋势。 原因：影响煤发热量的元素只要是C，H，O三种元素。其中O不产生热量。从 褐煤开始，随煤化程度的提高，O含量迅速下降，C含量逐渐增加，H含量变 化不大，所以煤的发热量是增加的，到中等煤化程度的肥煤，焦煤达到最高值， 随后，O含量减少趋缓，H含量明显下降，C含量虽增加，但它的仅为H的1/4 左右，因此煤的发热量下降。
煤的组成及结构特性
··煤的组成及结构特性 姓名：戚莉莉学号：摘要：在国内外已有的研究工作基础上，叙述了煤的组成、结构和性质时煤转化和制备的影响．提出了在煤转化过程的研究中应开展煤的基础研究。根据我国煤炭资源情况还提出今后有关煤的研究项目。 关键词：煤组成结构性质 我国富煤少油，是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家。我国煤炭资源总量大，但探明程度低，开采条件差，后备资源严重不足，难以满足国民经济发展对煤炭的需求。从总量上看，我国的煤炭资源丰富，但煤炭产地多且多远离经济发达地区和煤炭主要消费地，分布呈明显的北多南少、西多东少的特点。所以研究煤的生成、组成、结构对煤炭的有效应用有着重要的意义。 一、煤的组成 煤是由具有多种结构形式的有机物和不同种类的矿物质组成的混合物。煤的组成指的是岩相组成和化学组成。运用煤岩学传统法研究煤，基本上有宏观研究法和微观研究法。显微研究法是利用显微镜来研究煤，通常采用两种方法，一种是投射光下研究煤的薄片，主要是根据颜色、形态、结构等来表征；另一种是反射光下研究煤的光片，除根据颜色、形态和结构外，还根据突起、反光性等进行鉴定。煤的显微组成包括： 1)镜质组，又称凝胶化组，是植物的木质纤维组织受凝胶化作用转化形成的是构成煤有机质的主要组分。从低煤级到高煤级煤中，镜质组在油渍反射光下呈深灰至浅灰色，无突起至微突起。反射率介于壳质组和惰质组之间，并随着煤级增加而增加，各向异性增加。在透射光下呈橙红色一棕红色一棕黑色一黑色。2)丝质组，又称惰质组，对化学和热呈惰性反射光下呈白色至亮白色，具有较高的突起和较高反射率；油渍反光下呈灰白色、亮白色、亮黄白色，大多具有中高突起；透射光下呈棕黑色到黑色，微透明或不透明。3)稳定组，也称壳质组，化学稳定性较好。从从低煤级烟煤到中煤级烟煤，他们在透射光下透明到半透明，颜色呈柠檬黄色一黄色一桔黄色一红色，轮廓清晰，外形特殊。反射光下呈现深灰色，他多数有突起。煤是由有机成分和无机成分组成的，有机成分是指煤的显微组分，是人们的关注中心，无机成分是指在显微镜下能观察到的煤中矿物，按矿物成分和性质，煤中矿物质分为以下几类： (1)粘土类矿物，是煤中最常见、最重要的矿物质；(2)硫化物类矿物，在反射光下就有耀眼的金属光泽；(3 )碳酸盐类矿物，充填于煤的裂痕、层面内和基质中；(4 )氧化物类矿物，主要是石英等；(5 )硫酸盐类矿物，主要是石膏，常在煤层近地表处。宏观研究法就是利用肉眼或放大镜来观察煤，根据煤的颜色，条痕色、光泽、硬度、断口和密度等物理特征，确定煤岩类型和煤的光泽岩石类型，判定煤化程度，初步判定煤的性质和用途。根据成因、化学性质和岩石性质，腐植煤煤岩类型包括镜煤、亮煤、暗煤、丝炭，腐泥煤包括烛煤和藻煤。腐植煤的四种煤岩类型是由三种显微煤岩组分按不同的比例组合而成的。我国煤在组成上的特点是镜煤和亮煤的含量很高，丝炭和暗煤的含量低。从化学观点来看，煤是由有机组分和无机组分组成的。无机组分主要包括粘土矿物、石英、方解石、石膏、黄铁矿等矿物质和水。有机组分主要是由碳、氢、氧、氮、硫等。元素构成的复杂的高分子有机化合物的混合物。在实用上主要用工业分析和元素分析来指导煤炭的加工利用和研究煤的性质。
超分子结构奇异性
嘧啶并[4,5-d]嘧啶核苷的复杂的自组装超分子结构 1.内容介绍 超分子自组装是不仅是生物结构的化学根源之一，但也引起不同的工业领域的注意。本文通过动态光散射，扫描电显微镜，差示扫描量热法，核磁共振和X-射线分析，研究嘧啶并[4,5-d]嘧啶核苷的复杂的花形的超分子结构的形成的机理。一旦除去糖类的羟基，不同的花形上层结构可形成。这些工作表明复杂的自组装确实可以通过单个分子的分层的非共价相互作用达到。如果与其他化学物质结合，通过单体的分子识别构建的奇异结构，表明在其他领域的潜能。我们设计并合成了一系列Janus-型嘧啶并[4,5-d]嘧啶核苷,它结合遗传密码字母-胞嘧啶、双齿腺嘌呤、胸腺嘧啶核苷、尿嘧啶核苷。 讨论：一些Janus-型核苷类似物的抗病毒和抗肿瘤活性研究过程中，我们发现化合物1在不同溶液可以形成一个美丽的花形结构。本文研究了花形核苷的超结构，包括在原子水平上的内相互作用、修改后的结构和它的分子识别性能如何影响超结构。从DLS, NMR 和SEM 的实验结果表明一个两阶段的机制（从微球到一个完整的花形状态）花形超分子结构的各向异性生长。DSC提供热力学参数，如双相过程。因此，为形成这样复杂的形态，第一非特异性氢键一起抱紧单个分子形成核，成长为一个微球，一旦它们相互接近就开始识别过程。为了形成特定的碱基对，糖基键周围的正确构象被要求，进一步影响糖的褶皱。因此，所有羟基再次被重新排列在一个固定的空间方向，以形成能量有利复杂氢键网络，而使整个系统的微调形成支化花形超分子
结构。X-ray证明单晶的原子级别的相互作用包括复杂氢键介导的网络。这些信息对理解所有的力和这种复杂的超分子结构的连通性是至关重要的。这种结构是在含水环境中的氢键系统的一个很好的例子，由于水分子的竞争很难形成。我们还进行了XRPD实验，这把在从花形的溶液状态中制备的粉末和单晶状态结构测出的实验图案与所计算出的图案相比较。结果表明在快速冷却的花形溶液总采用相同的药物相互作用的单晶状态。相关的化合物3和4类似的花形形态通过修改羟基再生证明使用这种新型化合物的构建复杂超分子结构拥有独特的内部工作，同时证实了有关单个分子之间的关系的疑虑结构参数和最终超分子组装的形状，同时证实了我们对单分子的结构参数和最终超分子组装的形状之间的关系的疑问。这个信息也非常有助于我们构建或将来功能化这样复杂形状的结构。核苷的最强大的特性是其独特的碱基对识别，这是DNA / RNA的复制和转录的基础。这些识别性能也应用于当前的情况下建立相当有趣的混合形态，这可能会极大地扩大其用途。总之，一个复杂的花形的超分子结构的两阶段形成过程通过各种技术得到证明。X-ray揭示了精密氢键网络。这样复杂形状的上部结构可以通过修改某些官能团能够构造和扩大成相关的化学物质。核苷也可发挥重要的作用，，与杂环和糖及其三维构象灵活性的富化学的结合，以制造在超分子自组装面积更复杂的化学结构。
煤化学煤的化学性质
第七章煤的化学性质 第一节煤的氧化性质 一、不同氧化条件下煤的氧化产物 煤的氧化是研究煤结构和性质的重要方法，同时又是煤炭加工利用的一种工艺。煤的氧化是在氧化剂作用下煤分子结构从复杂到简单的转化过程。氧化的温度越高、氧化剂越强、氧化的时间越长，氧化产物的分子结构就越简单，从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸，直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。常用的氧化剂有:高锰酸钾、重铬酸钠、双氧水、空气、纯氧、硝酸等。煤的氧化可以按其进行的深度或主要产品划分为表面氧化、轻度氧化中度氧化、深度氧化和完全氧化。 (一)煤的表面氧化 氧化条件较弱，一般是在100 ℃以下的空气中进行，氧化反应发生在煤的内外表面，主要形成表面碳氧络合物。这种络合物不稳定，易分解为CO、CO2和H2O等。煤经氧化后易于碎裂，表面积增加，使氧化加快。煤的表面氧化虽然氧化程度不深，但却使煤的性质发生较大的变化，如热值降低、黏结性下降甚至消失、机械强度降低等，对煤的工艺应用有较大的不利影响。 (二)煤的轻度氧化 1.轻度氧化条件及产物 氧化条件有所增强，一般是在100～300 ℃的空气或氧气中氧化、100～200 ℃的碱溶液中用空气或氧气氧化或在80～100 ℃的硝酸溶液中氧化。氧化的产物主要是可溶于碱液的高分子有机酸，称为再生腐植酸。 再生腐植酸与煤中的天然腐植酸结构和性质相似，通过研究再生腐植酸可以得到煤结构的信息，同时，腐植酸又有许多用途，如作为肥料使用，可刺激植物生长、改良土壤、蔬菜病虫害防治、饲料添加剂等;在工业上可用做锅炉除垢剂、混凝土减水剂、硬水软化剂、型煤黏结剂、水煤浆添加剂等。 泥炭、褐煤、风化煤被碱所抽提的物质称为腐植酸。腐植酸具有弱酸性，它不是单一的化合物，是由多种结构相似但又不相同的高分子羟基芳香酸所组成的复杂混合物。它的组分既不具有塑性，也不具有弹性，而是一种高分子的非均一缩聚物。它既不溶解于水，又不结晶，是一种无定形的高分子胶体。按腐植酸在不同溶剂中的溶解度和颜色，一般可分成三个组分，即黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸(见图7-1)。 腐植酸类物质一般是指由腐植酸及其派生出来物质的总称，它包括腐植酸的各种盐类(钠、钾、铵等)、各种络合物(络腐酸、腐植酸—尿素等)以及各种衍生物(硝基腐植酸、氧化腐植酸、磺化腐植酸等)。而硝基腐植酸又是腐植酸类物质中的一大类，它本身又有各种盐类、各种络合物以及各种衍生物。广义地说，腐植酸类物质也包括天然含腐植酸的煤(泥炭、褐煤和风化煤)。 2.腐植酸类物质的制备方法 (1)原料的选择 ①腐植酸含量。这是选择原料的一个重要指标，它包括总酸性基、羧基、醌基、交换容量、凝结限度、生物活性等。不同产品及不同用途对腐植酸中的具体指标有不同要求，并不是只要求腐植酸含量高就好。如生产作物生长刺激素时，不仅要求原料中腐植酸含量高，而且更希望腐植酸含量中的生物活性高，这样的产品有利于刺激作物生长。所以，原料选择必须考虑产品及应用对象。 ②原料中灰分含量。灰分在生产过程中都是无效成分，希望越低越好。
煤化学复习思考题
复习思考题 一 1.煤是由什么物质形成的？ 2.成煤植物的主要化学组成是什么？它们各自对成煤的贡献如何？ 3.为什么木质素对成煤作用的贡献最大？ 4.为什么木质素抗微生物分解能力较强？ 5.高等植物和低等植物在化学组成上的区别是什么？ 6.煤的成因类型有哪几种？ 7.煤炭形成需要哪些条件？ 8.什么是沼泽？按水的补给来源分，沼泽分为几类？ 9.什么是成煤作用？它包括哪几个阶段？ 10.什么是煤化程度？ 11.什么是泥炭？什么是泥炭化作用？ 12.从高等植物到泥炭，发生了哪些重大变化？其本质是什么？ 13.泥炭化作用可分为哪几个阶段？（多氧、缺氧），各阶段的化学变化有何特 点？（生物化学、分解、再化合） 14.为什么在泥炭沼泽中，植物遗骸不会被完全分解？（水、酸性、杀菌成分） 15.泥炭的成分有哪些？有机质中包括哪些？（腐植酸、沥青质、木质素、脂 类及植物残体） 16.由高等植物形成煤，要经历哪些过程和变化？ 17.泥炭化作用、成岩作用和变质作用的本质是什么？ 18.影响煤变质作用的因素有哪些？其中最关键的因素是什么？为什么？ 19.什么是深成变质作用？ 20.什么是希尔特定律？（垂直分带规律指：水平或近似水平煤层的不同煤层 表现出的规律）；水平分带规律是指：同一倾斜煤层中的规律。 21.什么是岩浆变质作用？ 22.区域热变质和接触热变质的区别？ 23.什么是动力变质作用？ 24.变质作用有哪几种类型？ 25.什么是煤层气？煤层气的主要成分是什么？ 二 1、煤大分子结构单元是如何构成的？结构单元之间如何构成煤的大分子？ 2、随煤化程度的变化，煤分子结构呈现怎样的规律性变化？ 3、从煤的生成过程来分析，为什么煤的大分子结构以芳香结构为主要特征？ 4、希尔施结构模型和两相模型分别反映了煤物理结构哪些特征？ 5、煤分子结构现代概念是什么？ 三 1、煤岩学的研究方法有哪几类？薄片和光片有何区别？
10923超分子化学
超分子化学 一．概念 1894年，德国E. Fischer基于“分子间选择性作用”的思想提出了“锁－钥匙”模型，这一思想已形成了现代超分子科学理论的雏形。上世纪三十年代，胶体化学的一个鼎盛时期，德国K. L. Wolf等创造了“超分子”一词，用来描述分子缔合而形成的有序体系。1978年，法国J. M. Lehn(诺贝尔化学奖获得者)基于传统的植根于有机化学中的主客体系研究,提出了“超分子化学”的完整概念，他指出：“基于共价键存在着分子化学领域，基于分子组装体和分子间键而存在着超分子化学”。# 超分子至少有两个组分，Lehn借用生物学中已有的概念，分别称为底物和受体。他对受体的设计进行了综合，最重要的是提出在设计受体时考虑到其结构的刚性与柔性的结合。典型示范加上他所提出的分子识别(molecular recognition)概念（也是从生物学中“借”来的），从而给超分子的形成过程赋予智能化反应的特点。虽然, Lehn对自己所提出的分子识别、化学信息学和化学反应智能化等的理论工作并未进一步深化,但人们对分子识别概念的应用，特别是在分子器件和分子自组装作用的研究方面已取得了很大的成绩。分子识别是自然界生物进行信息存贮、复制和传递的基础，例如基因、酶和生物膜的功能都是基于分子识别的原理得以实现的。以分子识别为基础，研究构筑具有特定生物学功能的超分子体系，对揭示生命现象和过程具有重要意义，并可能给化学研究带来新的突破；同样以分子识别为基础，设计、合成、组装具有新颖的光、电、磁性能的纳米级分子和超分子器件，将为材料科学提供理论指导和新的应用体系。 超分子化学可以定义为“分子之上的化学”，分子化学主要研究原子之间通过共价键（或离子键）形成的分子实体的结构与功能，而超分子化学则研究两个或多个分子通过分子间作用力结合而成的化学实体的结构与功能。由于分子间作用力作为化学实体（指有较固定的结构和性质）内的主要键合力的研究尚待深入，但是其意义与作用已提升到20世纪初期的化学键理论同样的高度，并将进一步促进有关超分子化学理论工作的开展。 二.现状 目前，超分子化学已远远超越了原来有机化学主客体体系的范畴，形成了自己独特的概念和体系：如分子识别、分子自组装、超分子器件、超分子材料等，构成了化学大家族中一个颇具魅力的新学科；同时，超分子的思想使得人们重新审视许多传统的但仍具很大挑战的已有学科分支，如配位化学、液晶化学、包合物化学等，并给它们带来了新的研究空间。超分子化学的重要特征之一是它处于化学、生物和物理学的交界处，从不同角度揭示分子组装的推动力及调控规律。对超分子化学的研究主要集中于：1.基础理论研究:主要是超分子结构及其谱学的研究,包括分子间弱相互作用与分子识别，超分子静态与动态结构，理论计算模拟，超分子的组装方法及自组装过程，超分子体系的谱学研究等；2.与物理以及材料科学的交叉: 通过组装形成的超分子化合物材料具有结构多样性，在催化、分子识别、化学吸附、分子磁体、非线性光学、药物合成等领域有着广阔的应用潜力，因此它的研究成为当前超分子化学研究的热点之一。超分子化学在纳米材料制备、纳米团簇的超分子化学组装、层状三维结构与器件、插层材料及功能化、表面图案与功能化，光电信息材料及器件等领域已取得重大进展；3.与化学及生物学的交叉: 超分子化学为化学学科提供了新颖的轮廓和观点，其基础概念已经贯穿了主要的化学领域，与无机化学、大环化学、配位化学、金属有机化学的结合呈现出强大的生命力;在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽及环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。 超分子化学是基于分子间相互作用和分子聚集体的化学，在与材料科学、生命科学等其它学科的交叉融合中，超分子化学已发展成超分子科学，被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头。
煤化学答案
第二章习题 1. 煤是由什么物质形成的？P6 答：煤是由植物生成的。 在煤层中发现大量保存完好的古代植物化石和炭化了的树干；煤层底板岩层中发现了大量的根化石、痕木化石等植物化石；在显微镜下观察煤制成的薄片可以看到植物细胞的残留痕迹以及孢子、花粉、树脂、角质层等植物残体；在实验室用树木进行的人工煤化试验，也可以得到外观和性质与煤类似的人造煤。这就有力地证实了腐植煤是由高等植物变来的。 2. 按成煤植物的不同，煤可以分几大类？ P12 答：按成煤植物的不同，煤主要分为腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤。腐植煤：高等植物腐泥煤：低等植物 腐植腐泥煤：高等植物+低等植物 3. 简述成煤条件。P20-21 答：煤的形成必须具备古植物、古气候、古地理和古构造等条件。古植物：大量植物的持续繁殖古气候：温暖、潮湿的气候环境 古地理：沼泽和湖泊古构造：合适的地壳升降运动 4. 由高等植物形成煤，要经历哪些过程和变化？P22 答：由高等植物形成煤，要经历泥炭化作用和煤化作用两个过程。 泥炭化作用过程：高等植物→泥炭 煤化作用过程又分为成岩作用和变质作用两个阶段。成岩作用阶段：泥炭→褐煤；变质作用阶段：褐煤→无烟煤。 5. 泥炭化作用、成岩作用和变质作用的本质是什么？P22、P25、P26 答：泥炭化作用是指高等植物残骸在泥炭沼泽中，经过生物化学和地球化学作用演变成泥炭的过程。 成岩作用：泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下沉的速度超过植物堆积速度时，泥炭将被黏土、泥砂等沉积物覆盖。无定形的泥炭在上覆无机沉积物的压力作用下，逐渐发生压紧、失水、胶体老化硬结等物理和物理化学变化，转变为具有岩石特征的褐煤的过程。变质作用：褐煤沉降到地壳深处，受长时间地热和高压作用，组成、结构、性质发生变化，转变为烟煤和无烟煤的过程。 6. 按煤化程度，腐植煤可以分为几大类？它们有哪些区分标志？答：按煤化程度，腐植煤可以分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四个大类。 泥炭与褐煤的区分标志：外观上，泥炭有原始植物残体，呈土状；褐煤无原始植物残体，无明显条带。褐煤与烟煤的区分标志：颜色，褐煤呈褐色或黑褐色；烟煤呈黑色。 烟煤与无烟煤的区分标志 特征与标志烟煤无烟煤 颜色黑色灰黑色 光泽有一定光泽金属光泽 外观呈条带状无明显条带 燃烧现象多烟无烟 7. 影响煤变质作用的因素有哪些，对煤的变质程度有何影响？P28 答：影响煤变质作用的因素主要有：温度、时间和压力。 温度是影响煤变质作用的主要因素，存在一个煤变质的临界温度。转变为不同煤化阶段所需的温度大致为：褐煤：40～50 ℃，长焰煤：<100 ℃，典型烟煤：<200 ℃，无烟煤：<350 ℃。时间是影响煤的重要因素，这里所说的时间是指煤在一定温度和压力条件下作用时间的长短。作用时间影响的重要性表现在：温度、压力相同，时间越长，变质程度越高；温度不同，短时间较高温度与长时间较低温度可达到相同的变质程度。