金属化合物
金属与金属化合物溶液的化学方程式
金属与金属化合物溶液的化学方程式
金属与金属化合物溶液是一种常见的化学反应，它可以用来制造各种金属化合物，如金属氧化物、金属氢化物和金属硫化物等。
金属与金属化合物溶液的化学方程式可以用来描述这种反应的化学变化。
金属与金属化合物溶液的化学方程式可以表示为：M + H2O → M(OH)2 + H2。
其中，M表示金属，H2O表示水，M(OH)2表示金属氧化物，H2表示氢气。
这个方程式表明，当金属接触到水时，金属会与水反应，产生金属氧化物和氢气。
金属与金属化合物溶液的化学方程式也可以用来描述金属与金属氢化物的反应，即M +
H2O → M(H2)2 + H2O。
其中，M表示金属，H2O表示水，M(H2)2表示金属氢化物，
H2O表示水。
这个方程式表明，当金属接触到水时，金属会与水反应，产生金属氢化物和水。
金属与金属化合物溶液的化学方程式还可以用来描述金属与金属硫化物的反应，即M +
H2O → M(S)2 + H2O。
其中，M表示金属，H2O表示水，M(S)2表示金属硫化物，H2O表示水。
这个方程式表明，当金属接触到水时，金属会与水反应，产生金属硫化物和水。
以上就是金属与金属化合物溶液的化学方程式，它可以用来描述金属与金属氧化物、金属氢化物和金属硫化物的反应。
这些反应可以用来制造各种金属化合物，为我们的生活提供便利。
重金属有机化合物
重金属有机化合物
重金属有机化合物是由一个或多个重金属与有机分子结合而形成的化合物。
这些化合物常见的有机配体包括有机酸、有机醇、有机胺等。
重金属有机化合物具有特殊的化学、物理性质，广泛应用于催化剂、药物、染料、助剂等领域。
一些常见的重金属有机化合物包括：
1. 有机汞化合物：如甲基汞、乙基汞等。
它们在环境中具有高毒性，对环境和人体健康造成严重危害。
2. 有机铅化合物：如四乙基铅、三乙基铅等。
它们曾广泛应用于汽油中，但因其对环境和人体健康的危害而被逐渐淘汰。
3. 有机锡化合物：如四丁基锡、二苄基锡等。
它们在某些领域具有重要的应用，如催化剂、稳定剂等。
4. 有机铜化合物：如四丁基铜、二苄基铜等。
它们常作为催化剂或电子材料的前体。
这些重金属有机化合物的合成方法和性质研究是重要的化学领域，也是环境保护领域的重要课题，探索并开发更环保、高效的方法和材料对于可持续发展具有重要意义。
金属炔化物
金属炔化物金属炔化物是指由金属和碳氢化合物中的炔基团组成的化合物。
这种化合物通常具有较高的反应活性和多样性，因此在有机合成反应中被广泛使用。
本文将从以下几个方面介绍金属炔化物：定义、制备方法、反应机理、应用以及未来发展趋势。
一、定义金属炔化物是由金属和炔基团组成的化合物。
其中，炔基团是含有碳碳双键和三键的有机分子，通常表示为C≡C。
这种类型的分子结构使得它们具有较高的反应活性和多样性，因此在有机合成中被广泛使用。
二、制备方法1. 直接还原法直接还原法是制备金属炔化物最常用的方法之一。
该方法涉及到将含有炔基团的有机分子与金属还原剂反应，生成相应的金属炔化物。
例如，钠乙烯基可以通过将乙烯基溶于液态氨中，并加入钠铝合金制备得到。
2. 氧化还原法氧化还原法也是一种常用的制备金属炔化物的方法。
该方法涉及到将含有炔基团的有机分子与氧化剂反应，生成相应的金属炔化物。
例如，苯基乙炔可以通过将苯基溴化镁与三氯氧钒反应得到。
3. 转移金属配合物法转移金属配合物法是一种较新的制备金属炔化物的方法。
该方法涉及到将含有炔基团的有机分子与转移金属配合物反应，生成相应的金属炔化物。
例如，乙烯基钴卡宾可以通过将1,3-二甲基-2-亚硝基苯与[(C5Me5)Co]2(μ-Cl)2反应得到。
三、反应机理制备金属炔化物通常涉及到还原或氧化剂的使用。
这些剂会使得含有炔基团的有机分子失去电子或获得电子，从而形成相应的金属炔化物。
例如，在直接还原法中，钠铝合金作为还原剂可以将乙烯基上的双键还原成单键，并在此过程中形成钠乙烯基。
四、应用1. 合成新颖材料由于金属炔化物的反应活性和多样性，它们在合成新颖材料方面具有广泛的应用。
例如，钯乙烯基可以用于制备具有高催化活性的钯催化剂。
2. 合成药物金属炔化物在制备药物方面也具有广泛的应用。
例如，苯基乙炔可以用于制备抗癌药物。
3. 合成高分子材料金属炔化物还可以用于合成高分子材料。
例如，乙烯基铜卡宾可以用于制备聚乙烯。
有机金属化合物-3
单位：Å
乙烯配合物的4个主要结构特征
（1）两个C原子与M原子基本等距 （2）C=C键长配位后增大 （3）平面型乙烯分子配位后变为非平面型
H原子弯向离开M原子的方向 （4）把乙烯分子看作单齿配体
几何构型
三配位 四配位 五配位 三角形 平面正方形 三角双锥
C=C键
平面内
垂直于平面
平面内
蔡斯盐的成键特点 乙烯分子与Pt(Ⅱ)之间的化学键：3中心的 s– 键
轴几乎垂直，并交于C＝C
84º
键轴的中点。
蔡斯盐的结构特点
[Pt(C2H4)Cl3]乙烯分子的4个H 翘离该平面
H H
C
Pt
C HH
a＝32.5º
蔡斯盐的结构特点
[Pt(C2H4)Cl3]3个Cl与C＝C键的中点组成的 平面接近平面正方形
CH2
1.337
C
H2
C 2.16 Pt
1.37
C 2.15
乙烯 前线分子轨道
Pt(Ⅱ)：dsp2杂化 （5dx2-y2、6s、6px、6py） 3条杂化轨道接受3个Cl的孤对电子—s配键 1条杂化轨道接受乙烯分子的电子—s配键
满d轨道向乙烯分子的空*轨道反馈电子—配键
C2H4–Pt(Ⅱ)间的 s– 配键
dp π
dsp2 π*
Pt(Ⅱ) s–配键：dsp2杂化 –配键：d
Me C
P
C
C≡C－Me偏离线形约12º
炔烃配合物
炔烃与金属键合的模型与乙烯相似 乙炔分子的两组相互垂直的和*分子轨o
Co(CO)3
可以两对电子分别成键 （炔基作桥）
h2，m2
dp杂化
二烯、多烯配合物
含多个双键的配体分子可以起多齿配体的作用
金属化合物的性质(二)
（3）铜、银、锌、镉、汞的氨配合物
产物 现象 试剂 NH3 H2O (少量) NH3 H2O (过量)
CuSO4 Cu2(OH)2SO4 浅蓝色 [Cu(NH3)4]2+ (深蓝色)
AgNO3 ZnSO4 CdSO4
Hg(NO3)2
（4）铜、汞的碘配合物
实验步骤 现象 结论、解释、方程式
Mn(OH)2 (白色) MnO2 H2O (棕色) 不稳定
注意：制取Fe(OH)2时，先将盐溶液和NaOH溶液分别煮沸， 赶尽其中氧气。冷却后再混合，待观察到颜色后再摇动。 CoCl2溶液中加入NaOH先蓝色Co(OH)Cl沉淀，加入过量 NaOH溶液，得到粉红色Co(OH)2沉淀。
（3）M(OH)3的氧化性
CuSO4 + KI
分离洗涤沉淀 + KI(2molL-1) Hg(NO3)2+ KI + KI (过量)
四、实验基本操作
（1）试管反应
（2）水浴加热
（3）离心分离、沉淀和溶液的分离和洗涤
（4）沉淀完全检验
（5）酸化、碱化操作
实验报告格式： 表格式，见实验报告本的示例
实验步骤 现象 结论、解释、方程式
实验项目 Mn+ + OH 脱水性 Cu2+ Cu(OH)2 (蓝色) 加热或静置， CuO (黑色) Ag+ Hg2+
2、氧化还原性
（1）铬盐的性质
实验步骤 1）CrO42 Cr2O7 2 现象 结论、解释、方程式
K2CrO4 + H2SO4
K2Cr2O7 + NaOH 2）Cr2O72 Cr3+
性及中性介质中不能稳定存在。
金属间化合物和第二相的区别
金属间化合物和第二相的区别
金属间化合物和第二相是材料科学中的两种复杂的组成部分，两者具有独特的功能特征和结构，并且在很多不同的应用中发挥了重要的作用。
首先，金属间化合物是一种金属之间的化合物，它们是由四种非金属半金属离子与金属离子组成的混合物，存在着金属-非金属两个相。
它们具有独特的物理性能，如低温导电性、磁性、抗热释放等性能。
此外，它们也具有很高的耐腐蚀性，可以防止腐蚀液体进入孔隙和裂缝，从而延长器件的使用寿命和提高可靠性。
例如，金属间化合物可以应用在核锅内的原子能设备的反应堆壳上，具有结构强度、高温高压耐受性。
再者，第二相是由原子或分子构成的复合物，由多种金属和非金属原子组成，可以是晶体结构，也可以不具有晶体结构。
由于原子或分子紧密聚集，有利于电子相互交换、传递，从而使它具有很高的电导率和耐腐蚀性，同时在电子设备中具有贴片、散热等功能。
例如，第二相可用于制造电子晶体器件，用于半导体功率元件的封装、平板电脑和手机的制造的散热器结构，从而发挥重要作用。
总之，金属间化合物和第二相是材料科学中两种复杂的组成部分，它们因其独特的功能特征和结构，发挥着在不同应用中重要的作用，是工业中不可缺少的材料。
金属羰基化合物谱学特征
金属羰基化合物谱学特征
金属羰基化合物是指含有金属与羰基基团（CO）结合的化合物。
它们在红外光谱、核磁共振谱和质谱中具有独特的谱学特征。
1. 红外光谱特征：金属羰基化合物在红外光谱中通常显示出羰基吸收带。
这些吸收带通常出现在1800-1900 cm-1区域，并且比非金属羰基化合物的吸收带强烈。
这是由于金属羰基化合物中金属与羰基之间的金属-配体键引起的。
2. 核磁共振谱特征：金属羰基化合物中的金属原子通常在核磁共振谱中显示出单个峰。
这是由于金属原子与羰基基团之间的相互作用引起的。
在某些情况下，金属羰基化合物的核磁共振谱可以显示出附加的信号峰，这是由于金属与其他配体之间的相互作用导致的。
3. 质谱特征：金属羰基化合物的质谱通常显示出由金属原子带来的特定质量峰。
这些质量峰可以用来确定金属的种类和相对丰度。
此外，金属羰基化合物的质谱还可以显示出由羰基基团引起的特征碎片离子。
需要注意的是，金属羰基化合物的谱学特征受到配体的影响。
不同的配体可以引起金属羰基化合物在谱学特征上的差异。
因此，在分析金属羰基化合物时，需要考虑配体的选择和配比。
1.8 金属间化合物
刘志勇 14949732@
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吉 首 大 学 物 理 与 机 电 工 程 学 院 JiShou University
3.原子尺寸因素化合物
• 当两种元素形成金属间化合物时，如果它们之间的原子半 径差别很大时，便形成原子尺寸因素化合物 1．填隙型（填隙化合物） 在过渡族金属与H、B、C、N等原子半径甚小的非金属元素 之间形成，rX、rM：非金属（X）与金属（M）的原子半径 1）简单填隙相：rX/rM<0.59 2）复杂填隙相：rX/rM>0.59 2.拓扑密排相（TCP相）
正常价化合物
• 正常价化合物的结构类型有NaCl型、CaF2型、立方 ZnS型（闪锌矿结构）、六方ZnS型（硫锌矿结构）
几种正常价化合物的晶胞 （a）NaCl型；（b）CaF2型；（c）闪锌矿结构；（d）硫锌矿结构
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2.电子化合物
电子化合物中电子浓度与晶体结构的关系 电子浓度=21/14 电 子 浓 度 =21/13 体心立方结 复 杂 立 方 结 密 排 六 方 复 杂 六 方 结 构（β 相） 构 （ β -Mn 结 构 （ ξ 构 结构， μ 相） 相） （γ 黄铜结 构） CuZn Cu5Zn8 Cu3Ga（中、 Cu3Ga （低 Cu9Ga4 高温） 温） Cu5Sn Cu31Sn8 Cu5Si Cu5Si Cu5Ge Cu31Si8 Ag3Al （ 高 Ag3Al （ 低 Ag3Al （中 温） 温） 温） AgZn AgZn Ag5Zn8 AgCd AgCd Ag5Cd8 AuZn Au5Zn8 FeAl Ni5Zn21 电 子 浓 度 =21/12 密 排 六 方 结构 （ε 相） CuZn3
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离子型晶体的晶格能ΔuHθm 标态下，将单位物质的量的离子型晶体中的离子分离为互 相远离的气态离子时的焓变，称为该晶体的晶格能(点阵能)。 量级约在几百～几千kJ· mol－1。 晶格能愈大，离子键愈强，晶体愈稳定。反之亦反。
离子晶体的特点
熔点和硬度：离子间强的静电引力，使其晶格能较大，所以 其具有较高的熔点和硬度。且对同类型离子晶体，随离子电价 数愈高，核间距愈小，熔点、硬度愈高。但离子晶体较脆，受 冲击时，发生位错。
导电机理：热激发(满带导带)产生的价电子和空穴两类载 流子的迁移而导电，电导率随T升高而增加。
分类为：本征半导体和杂质半导体。
应用：制造特殊功能元器件。
非晶态(玻璃态)固体
与晶体在三维空间有序的排列不同，非晶是长程无序的。即 在较大距离上结构无周期性，但近程(几个Å内)结构是有序的。
如石英玻璃(SiO2)被认为是无规网络结构，无对称性； 普通玻璃为：Na2O ·CaO ·6SiO2； 熔融态时具有较大粘度，无确定的熔点，只有软化点； 玻璃的透明度好，表明光滑，耐酸蚀； 掺入某些金属氧化物或盐，可得到改性玻璃；
离子晶体
离子型晶体的3种典型构型
构型 CsCl型 NaCl型 ZnS型 负离子堆积方式 正离子填充空隙 简单立方堆积 立方体 八面体 四面体 正负离子 配为数 8:8 6:6 4:4 r＋/r－ 0.732~1 0.414~0.732 0.225~0.414
(面心)立方 密堆积
立方(或六方) 密堆积
常见的金属及合金材料
镁及镁合金：轻金属，机械强度低，化学性质活泼极易氧化。 主要用途为配置合金，加入元素Al、Zn、Mn等。合金用于仪 器仪表、飞机部件等； 铝及铝合金：轻金属，良导电、导热性，且Al2O3氧化膜保 护优良。用于建材、导线、食品包装等。合金加入元素Mg、 Cu等形成硬铝，用于飞机蒙皮，内燃机活塞、气缸等； 钛及钛合金：轻金属，高熔点、高强度，600℃以下抗氧化。 加入元素Al、V、Cr、Mn、Mo、Fe等。是航空航天的重要结 构材料； 合金钢及硬质合金： 合金钢是在碳钢中加入Ti、Zr、V、、Cr、Mn、Ni、等， 形成固溶体或金属化合物。高硬度、耐磨、耐热，晶粒细； 硬质合金为第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ副族金属与C、N、B形成的化 合物，有很高的硬度和熔点，用于制造刀具及钻头等。
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合金材料
即使在新材料层出不穷的今天，合金材料依然在国民经济 中具有极其重要和不可替代的作用。109种元素中，有87种为 金属。 无论从工程使用对材料性能的要求上，还是从制备的经济 角度上，纯金属材料多数是不可取的。 合金材料的特点： 结合力：金属键；
组织结构：金属固溶体，金属化合物，金属混合物；
性能：电、热传导性良好，高机械强度，及良好的机械 加工性；指硅酸盐陶瓷。是以天然硅酸盐矿物为 原料，经配料、成型、烧制等工艺制得。
新的陶瓷材料在原料中发展了氧化物及人工合成原料；在 性能上发展了具有特殊性能的功能陶瓷和结构陶瓷材料——特 种陶瓷。 陶瓷材料的特点：
结合力：离子键及共价键为主要结合力； 工艺：先成型，后烧成； 组织结构：包括晶体相、玻璃相(非晶相)和气孔； 性能：耐高温、耐磨、耐腐蚀、高硬度、高强度及其它 特殊性能(压电性、磁性和光学性能)，但脆性大；
半导体
金属导体、半导体、绝缘体可以电导率区别，>10 S· m-1者 为导体；<10-11 S· m-1者为绝缘体；介于10-11～ 10 S· m-1间者为 半导体。 多数离子晶体(固态NaCl、CaO)和分子晶体(CO2、CCl4)为 绝缘体。
单质半导体如Si及Ge。应用最广的化合物半导体为Ⅲ－Ⅴ、 Ⅱ－Ⅵ族化合物。如GaAs、InSb、GaP、ZnO、CdS、ZnSe 等，以及SnO2、PbS、PbSe等。 结合力：介于离子键向共价键间的过渡键型。
硅酸盐结构 硅酸盐是陶瓷材料的重要原料。研究发现，硅酸盐是由硅氧 四面体[SiO4]为基本结构单元的各种硅氧集团组成的。 其晶体结构分为：
岛状硅酸盐(无共顶点) (a) ：[SiO4 榄石Mg2SiO4，锆英石ZrSiO4等；
4－ ]，
如镁橄
(a)
鼓型(双四面体)硅酸盐(单共顶点)(b)：[Si2O76－]， 如硅钙石Ca3[Si2O7]； 环状及链状硅酸盐(二共顶点) ： [Si6O1812－]、 辉石[(SiO3)n2n－] 及 闪石[(Si4O11)n2n－]，正离子为 Mg2+、Ca2+等。如闪石结构的石棉； 层状硅酸盐(三共顶点)：[(Si4O10)n4n－]，如高岭 石、云母、滑石等； 骨架状硅酸盐(四共顶点)： [SiO4]四面体构成 三维骨架状结构。如方石英(SiO2)、沸石、长石。 (b)
金属固溶体
一种溶质原子溶于溶剂金属的晶体中形成的均匀的固态溶液。 可分为置换固溶体和间隙固溶体。
可与Fe形成置换固溶体的如：V、Cr、Mn、Co等；而H、B、 C、N等非金属元素，易与副族金属元素形成间隙固溶体。 此种合金可加强材料的硬度，同时也使延展性和导电性降低。 金属化合物 表现为与金属固溶体不同的相组成。 如Mg2Pb、CuZn，以及金属硼化物、碳化物、氮化物等。其 中d区金属的碳化物及氮化物具有高熔点、高硬度。 金属混合物 混合物各组分分布不完全均一。如低熔点合金。
材料的物理性能与材料结构(如键的性质、原子或分子在空 间的排列或堆积方式等)具有密切联系。 通常在陶瓷材料中可有：
两元素电负性差较大(一般>1.7)者，形成离子键化合物(如 MgO，Al2O3，ZrO2等)；
电负性相近者，形成共价键(如金刚石，Si3N4，BN,Si，Ge， GaAs等)， 二者间的形成过渡型(如半导体)。
极易溶于极性溶剂，而不溶于非极性溶剂。且晶格能较小， 水化热较大时，更易溶于水。
熔融态及水溶液中均可导电，但固态时不导电。
晶体缺陷 晶体生长时常受到干扰，导致长成的结构不“完美”，即产 生缺陷。如几何图形缺陷——空位；原子数比缺陷——非整数； 杂质的存在或掺入等。 缺陷影响其物理性质，如常对电、磁、光学及机械性能起决 定性作用。