【定义】由两种或两种以上的简单盐类组成的同晶型化合物,叫做复盐。
【说明】
1.复盐又叫重盐。复盐中含有大小相近、适合相同晶格的一些离子。例如,明矾(硫酸铝钾)是KAl(S04)2·12H20,莫尔盐(硫酸亚铁铵)是(NH4)2Fe(S04)2·6H20,铁钾矾(硫酸铁钾)是KFe(S04)2·12H20。
2.复盐溶于水时,电离出的离子,跟组成它的简单盐电离出的离子相同。例如,KAl(S04)2=K++A13++2SO42-
3.使两种简单盐的混合饱和溶液结晶,可以制得复盐。例如,使CuS04和(NH4)2S04的溶液混合结晶,能制得硫酸铜铵[(NH4)2S04 ·CuS04 ·6H20]。
4.由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐。例如硫酸铝钾[KAl(SO4)2],十二水合硫酸铝钾[KAl(SO4)2·12H2O]俗称明矾。明矾也可用化学式K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O表示,是无色晶体,溶于水完全电离产生三种离子,Al3+水解形成Al(OH)3胶体,水溶液呈酸性。
Al(OH)3有很强的吸附能力,它吸附水中悬浮的杂质形成沉淀。因此,明矾可作净水剂,还可作收敛剂和媒染剂。
5.氯化镁钾[KMgCl3]也是复盐。自然界的KCl·MgCl2·6H2O,俗称光卤石,易溶于水。从光卤石可提取KCl和MgCl2。复盐和复盐的水合物都属于纯净物。
【结晶水合物】含有结晶水的固体物质,叫做结晶水合物。
说明
1.结晶水合物中的水分子是以确定量存在的,如FeCl3·6 H20、 FeS04·7 H2O、 Ba (OH) 2 · 8 H2O和ZnS04 ·7 H2O 等。因此,结晶水合物是纯净物。
2.水合物中的水分子有各种结合方式。一种是作为配位体,配位在金属离子上,叫配位结晶水。另一种结合在阴离子上,叫阴离子结晶水。例如,CuS04·5 H20加热到113℃,只失去4分子,加热到258℃才能脱去最后1分子水。由此推断,它的结构是[Cu(H2O)4]2+[S04(H20)]2-3.含有结晶水的物质叫做结晶水合物。又称水合物、水化物。如绿矾(FeSO4·7H2O)、二水合硫酸(H2SO4·2H2O)、六水合氯化铁(FeCl3·6H2O)等。除水合离子外,结晶水合物大多是晶态物质。结晶水合物在受热时会失去结晶水,并有显著的吸热效应。
【定义】主要以共价键结合形成的化合物,叫做共价化合物。
【说明】
1.不同种非金属元素的原子结合形成的化合物(如CO2、ClO2、B2H6、BF3、NCl3等)和大多数有机化合物,都属于共价化合物。在共价化合物中,一般有独立的分子(有名符其实的分子式)。通常共价化合物的熔点、沸点较低,难溶于水,熔融状态下不导电,硬度较小。
2.有些离子型化合物中也可能存在共价键结合。例如NaOH分子中既有离子键又有共价键。有些共价化合物中局部区域也可能包含离子键的成分,例如苯酚钠等。
3.以共价键结合的有限分子(即共价化合物分子),且靠分分子间范德华力作用而凝聚成的晶体,是典型的分子晶体,如CO2晶体、苯的晶体等。以共价键结合的无限分子形成的晶体属于共价型晶体或原子晶体,它是由处于阵点位置的原子通过共价键结合而成的晶体,如金刚石晶体、单晶硅和白硅石(SiO2)晶体。【定义】阳、阴离子之间通过离子键结合而形成的化合物为离子化合物。
【说明】
1. 离子化合物的形成可以用电子式表示:如氯化铵形成的电子式为:
2.离子化合物在室温下以离子晶体形式存在,不存在单个的离子化合物分子。NaCl、MgO、CaF2等实际上只是表示离子晶体中阳、阴离子个数的简单整数比和重量组成比的化学式,不是分子式。只有在气态时才有离子型分子。
3.离子化合物的熔点,与离子所带电荷、离子半径和离子的核外电子排布等结构特征有关。一般说来,阳、阴离子所带的电荷越多、离子半径越小,离子化合物的熔点越高。如果离子化合物的其他特征相同,则阳、阴离子的核间距越大,它们的熔点越低。
4.大多数离子化合物易溶于水,难溶于有机溶剂。离子化合物在水溶液中和在熔融状态下都有能自由移动的离子,因此能导电。
【定义】含有过氧基(一O一O一)的化合物叫做过氧化物。
【说明】
1.过氧化物中氧的氧化数是-l。过氧化物包括过氧化氢(H202)、金属过氧化物、过氧酸盐和有机过氧化物。过氧化物可以看作是过氧化氢的衍生物。
2.金属过氧化物只是碱金属和碱土金属中存在过氧化物,例如Na202、Ba02等。常见的过氧酸有过二硫酸及其盐、过二磷酸等。有机过氧化物有过氧乙酸、过氧化苯甲酰等。
3.过氧化物都是强氧化剂,加热时放出氧气,跟稀酸反应能生成过氧化氢。
Ba02+H2S04=H202+BaS04
【定义】氢跟其它元素组成的二元化合物。例如氢化钠、硫化氢、硼烷等。
【说明】
按其结构大致可分成三种类型:
1. 离子型氢化物(又叫盐型氢化物)碱金属和碱土金属中 的钙、锶、钡能跟氢气在高温下反应、,生成离子型氢化物,如NaH、 CaH2等,其中氢以H-离子形式存在。这类氢化物都是离子晶体,熔点较高,在熔融状态下能导电。它们都有强还原性,遇水分解,生成金属氢氧化物,并放出氢气。
2. 共价型氢化物(又叫分子型氢化物)氯化氢、氨、硫化氢、 甲烷等在常温下呈气态或液态,水在常温下呈液态。这类氢化物 性质差异较大,如HX、H2S溶于水时电离而显酸性,NH3溶于水 显碱性,CH4水不发生任何作用,SiH4发生反应:SiH4 + 4H20= H4Si04 + 4H2。
3. 金属型氢化物 铍、镁、铟、钛和d区、f区金属元素的单质都能跟氢生成金属氢化物,如BeH2、MgH2、FeH2、CuH等,还 有非整数比化合物,如VH0.56、ZrH1.92、PdH0.8等。金属型氢化 物保留金属的外观特征,有金属光泽,密度比相应金属小。据最新研究,金属型氢化物在有机合成及作储氢材料方面有重要用途。 例如,1体积钯可吸收700~900体积的氢气成为金属氢化物,加热后又释放出氢气。
【定义】由非金属元素组成的单质。非金属一般没有金属光泽,不是电和热的良导体,没有延性和展性。在通常情况下,非金属有的是固体,有的是气 体,只有溴是液体。非金属固体大多数是分子晶体,硬变小,熔点、沸点较低,但有的非金属固体属原子晶体,如金刚石、晶体硅等,它们的硬度大,熔点、沸点较 高。非金属元素的原子价电子较多,原子半径较小,在化学反应中倾向于得到电子。大多数非金属既具有氧化性,又具有还原性。金属与非金属没有严格界限,位于 周期表P区左上到右下对角线附近的元素,如硼、硅、锗、砷、锑、碲等既具有非金属的性质,又具有金属的性质,可把这些元素的单质称为准金属或半金属。
【说明】
1.非金属正好跟金属相反,一般无金属光泽,缺乏延展性,是电和热的不良导体。在通常状况下,非金属有的是固体,有的是气,只有溴是液体。非金属固体中金
刚石、晶体硅、晶体硼是原子晶体,熔点和沸点都很高:硬度也大。其他非金属固体属于分子晶体,熔点、沸点较低,硬度小。
2.非金属元素原子的价电子较多,在化学反应中倾向于得到电子,具有氧化性,容易跟金属化合。非金属元素之间相结合时,其中非金属性较弱的元素会部分失去电子,显示还原性,大多数非金属能跟氧结合成酸性氧化物。
3.非金属与金属之间没有严格的界限。例如硼、硅、锗、砷、锑、硒、碲等既有金属的性质,又有非金属的性质,有时把它们叫做半金属(也有叫做准金属)。
【定义】由金属元素组成的单质。具有金属光泽、不透明、有延性和展性、有良好的传热性和导电性的一类物质。在金属晶体中有中性原子、阳离子和自由电子,金 属具有上述性质,都与晶体中存在自由电子有关。常温下除汞外,都以固态形式存在。化学性质一般表现较强的还原性,由于金属元素原子的价电子较少,原子半径 较大,在反应中容易失去价电子成为阳离子的缘故。工业上通常把金属分为黑色金属和有色金属两大类。有色金属又可分成轻金属、重金属、贵金属和稀有金属等。
【分类】
1、黑色金属:通常是指铁、铬、锰和铁的合金(主要指钢铁)。在各种金属中,铁在地壳中分布较集中,储量较丰富,开采和冶炼较多,价格也较廉。铸铁和钢的品种和 规格很多,它们是工业上最广泛应用的金属材料,在国民经济中占有极重要的地位。铬与锰主要应用于制合金钢。铁、铬、锰及其合金都不是黑色的,而钢铁表面经 常覆盖着一层黑色的四氧化三铁。这样分类,主要是从钢铁在国民经济中的重要地位出发的。
2、有色金属:通常是指除铁、铬、锰和铁的合金以外的其它金属。可分为四类:(1)重金属,如铜、锌、铅、镍等。(2)轻金属,如钠、钙、镁、铝等。(3)贵金属,如金、银、铂、铱等。(4)稀有金属,如锗、铍、镧、铀等。
a、重金属:一般是指密度在4.5克/厘米3以上的金属。例如铜、锌、钴、镍、钨、钼、锑、铋、铅、锡、汞等,过渡元素大都属于重金属。也有把密度在5克/厘米3以上的金属称为重金属的。
b、轻金属:一般是指密度在4.5克/厘米3以下的金属。例如钠、钾、镁、钙、铝等。周期系中第一、二主族均为轻金属。也有把密度在5克/厘米3以下的金属称为轻金属的。
c、贵金属:通常是指金、银和铂族金属(包括钌、铑、钯、锇、铱、铂)。这些金属在地壳中含量较少,不易开采,价格较贵,所以叫贵金属。这些金属对氧和其它试剂较稳定,金和银常用来制造装饰品和硬币。
d、稀有金属:通常是指自然界中含量较少,比较分散的金属。它们难于从原料中提取,在工业上制备及应用较晚。稀有金属和普通金属没有严格界限,某些稀有金属比
铜、汞、镉等金属还多。稀有金属在现代工业中具有重要的意义,往往把黑色金属、有色金属和稀有金属并列为三大类。稀有金属根据其在地壳中的分布状况及冶炼
方法,可分为六类:(1)稀有轻金属,如锂、铷、铯、铍、钛等。(2)稀有难熔金属,如钨、钼、铌、钽、铪、钒等。(3)稀有分散金属(或称稀散金属),
如镓、铟、铊、锗等。(4)稀土金属,包括钪、钇和镧系元素。(5)稀有贵金属,指铂族元素。(6)稀有放射性金属:包括钋、钫、镭、锕、钍、镤、铀以及
从1940年以来陆续发现的十多种人造放射性元素。
【说明】
1.金属具有特殊的金属光泽(对可见光强烈反射)、富有延性和展性,是电和热的良导体等性质。
2.金属的上述特性都跟金属晶体里含有自由电子有关。在金属晶体中有中性原子、金属阳离子和自由电子。自由电子能在整个晶体中自由移动。
①当光线照射到金属表面时,自由电子吸收所有频率的可见光,然后很快发射出大部分所有频率的可见光,这就使绝大多数金属显出银白色或钢灰色的光泽。金属在
粉末状态时,晶体排列不规则,可见光吸收后难以发射出去,所以金属粉末一般呈暗灰色或黑色。少数金属如金、铝等,它们的粉末仍保持原有的颜色和光泽。
②自由电子在金属晶体里作不规则的运动,在外电场的作用下,自由电子会作定向移动,形成电流,这就是金属容易导电的原因。
⑧当金属的一部分受热时,受热部分的自由电子的能量增加,运动加剧,不断跟金属离子碰撞而交换能量,把热量从一部分传向整块金属,因而金属有良好的导热性。
④当金属受到外力作用时,金属晶体内某一层金属原子、离子跟另一层金属原子、离子发生相对滑动,由于自由电子的运动,各层间仍保持着金属键的作用力,所以金属具有良好的延展性。只有少数金属,如锑、铋、锰性质比较脆。
3.金属在通常状况下,除汞是液体外,其余都是固体。导电、导热性最好的是银,延性铂最突出,展性金最优越,密度最大的是锇(在25℃是22. 57 g/cm3),硬度铬最高,熔点最高的是钨(3410℃)。
4.金属元素原子的价电子较少,在化学反应中容易失去电子,所以金属一般表现还原性。
5.工业上常常把金属分为黑色金属和有色金属两大类。有又可分为轻金属、重金属、贵金属、稀有金属和半金属等类别。
6.金属除铜、金、铂和铋等以游离态存在外,极大多数以化合态存在于自然界中。金属的矿物通常以氧化物或硫化物的形式存在,较少的氯化物、硫酸盐、碳酸
盐、硅酸盐等形式存在于自然界。业上常在高温下用碳、一氧化碳或氢气还原、电解水溶液或熔融盐、用活泼金属(如Al、Ca、Mg、Na)热还原等方法提炼金属。
【混和物】由几种不同的单质或化合物通过机械混和而成的物质。混和物没有固定的组成,混和物中各成分仍保持各自原有的性质,可以利用混和物中所含各成分的不同物理性质进行分离,例如空气中所含的氮气、氧气、惰性气体等可利用它们的沸点不同而分离开来。
说明
1.混合物跟化合物不一样,它没有固定的组成。混合物中各组分仍保持各自原有的性质。
2.混合物中各组分之间可以均匀地分散(如溶液)或非均匀地分散(如浊液或固体混合物),但互相不发生化学反应。由于不同组分之间相互吸引或排斥,可能影响混合物的整体特性。例如,由几种液体形成的混合物,总体积一般不等各种液体分体积的和。
3.混合物能根据它所含各组分的物理性质(如溶解度、沸点、密度、磁性等)的不同,用物理方法(如结晶、升华、蒸馏、萃取等操作)加以分离。
4.我国中学化学教材中长期把混合物写成混和物,把混合写成混和,现在已经改正。
【定义】由不同种元素组成的纯净物。化合物具有固定的组成并具有一定的性质。化合物从成分上可分为有机物和无机物两大类,从构成化合物的化学键又可分为离子化合物和共价化合物两大类。
【说明】【定义】由同种元素组成的纯净物。单质不可能再分解成两种或两种以上的不同物质。例如氧气(O2)、磷(P4)、铁(Fe)、银(Ag)等。单质和元素是两个不同的概念,元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称,元素以游离态存在时为单质,有些元素可以形成多种单质,例如碳元素可以形成金刚 石、石墨和无定形碳等多种单质。根据单质的不同性质,一般单质可分为金属和非金属两大类。
【定义】由一种单质或一种化合物组成的物质。
纯净物具有固定的组成、结构和性质,例如纯净的水无色透明、无味。密度是1克/毫升,熔点0℃, 沸点100℃。自然界里纯净物极少,根据生产和科学实验的要求,可按物质不同性质进行提纯。实际上绝对纯的物质是不存在的,凡含杂质的量不至于在生产和科 学实验过程中发生有害影响的物质,就当作纯净物,如作半导体材料的高纯硅,其纯度为99.999999999%,也不是完全纯净的。因此,纯净物一般是指 含杂质很少具有一定纯度的物质。
【说明】
1.纯净物都有固定的组成,可以用一定的化学式表示。纯净物不能用物理方法而只能用化学方法把各组成元素分开。
2.实际上完全纯的物质是没有的。一种物质,它所含杂质的量不至于在生产和科研中发生有害影响,这种物质可以看作纯净物。一般说的纯净物,它们的纯度有差
别。例如,化学试剂按纯度由低到高可分为工业纯、实验纯(L.R)、化学纯(C.P)、分析纯(A.R)、优级纯(G.R)和超纯等多种规格。
3.在实验中选用试剂的纯度等级过高,会因价格过高而造成不必要的浪费;选用试剂纯度等级过低,会因试剂中的杂质干扰而造成实验失败。应该根据用途不同,选用纯度相当的试剂或原料。
许多物质从水溶液中形成晶体析出时,晶体里常结合一定数目的水分子。这样的水分子叫做结晶水。如胆矾(CuSO4·5H2O)中就含有结晶水。
【定义】 一般指中心原子获得电子显示氧化性的酸。如浓硫酸、硝酸、氯酸、高氯酸、高锰酸、重铬酸等,其中心原子在氧化-还原反应中容易获得电子而显示氧化性,可用作氧化剂。任何酸的水溶液中都不同程度地电离出H+ ,H+ 在一定条件下可获得电子而形成H2,这也是酸的氧化性的表现,实质上是H+ 的一种性质。应该与酸的中心原子获得电子所呈现的氧化性区别开来。通常把盐酸、稀硫酸等称作为非氧化性酸。
【定义】在氧化-还原反应中失去电子(或电子对偏离)的反应物。在反应中还原剂中元素的化合价(或氧化数)升高。还原剂能还原其它物质而自身在反应中被氧化。
【说明】
1、还原剂能还原其他物质而自身被氧化。它失去电子后,自身的化合价(或氧化数)升高。
2、还原剂通常是指容易失去电子的物质,常见的有:
(1)活泼金属,如钠、钾、镁、铝、铁等。
(2)具有低化合价(氧化数)的金属离子,如Fe2+、Sn2+等。
(3)非金属离子,如I-、S2-等。
(4)含有低化合价(氧化数)元素的含氧化合物,如CO、SO2、Na2SO3、Na2S2O3、NaNO2等。
3、根据还原剂失去电子的难易程度,可分为弱还原剂和强还原剂,定量地判断还原剂还原能力的大小,应根据该还原剂及其氧化产物所组成的氧化还原电对的标准电极电位E0值来确定,E0值越负,表明该还原剂的还原能力越强。

【定义】 盐是指一类金属离子或铵根离子与酸根离子或非金属离子结合的化合物。如NaCl、(NH4)2SO4、Cu2(OH)2CO3、KHCO3等。在常温时,盐一般为晶体。它们在水中的溶解性各不相同,钾盐、钠盐、硝酸盐和铵盐很容易溶解;有些盐很难溶解,如AgCl和BaSO4等。铵盐和碳酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐等含氧酸的盐稳定性较差,受热时可以分解。大多数盐是强电解质,其水溶液或熔液能够导电。但有些盐(如HgCl2)的水溶液几乎不导电,它在水溶液中主要以分子状态存在。根据组成的不同,盐可以分为无氧酸盐、含氧酸盐、正盐、酸式盐、碱式盐、复盐、络盐等。
【说明】
1.根据组成不同,盐可以分成正盐、酸式盐、碱式盐、复盐和 络盐等。既不含可以电离的氢原子,又不含氢氧根,这种盐叫正 盐。由金属离子和含有可以电离的氢原子的酸根所组成的盐,叫 做酸式盐,如NaHC03和NaH2P04。它们分别叫碳酸氢钠和磷 酸二氢钠。除金属离子和酸根以外,还含有一个或几个氢氧根, 这种盐叫碱式盐,如:Cu2(OH)2C03、Mg(OH)Cl、(BiO)Cl 和 (BiO)2C03。它们分别叫做碱式碳酸铜、碱式氯化镁、碱式氯化 铋(或氯化氧铋)和碱式碳酸铋(或碳酸氧化铋)。上述后面的f种 物质是碱式盐失水后的产物,如Bi(OH)2Cl失水后成(BiO)Cl。
2.在常温下,盐一般是晶体。大多数盐能溶于水,如钾盐、钠 盐、铵盐、硝酸盐等。
3.有些盐受热时容易分解,如铵盐、碳酸盐、硝酸盐、重铬酸 盐和高锰酸盐。但是盐都比相应的酸稳定,例如,就稳定性说, Na2C03>NaHC03>H2C03
4.大多数盐是电解质,它们的水溶液或在熔融状态下能够导 电。有些盐(如HgCl2)由于发生离子极化作用,键性从离子键转向共价键,它们的水溶液不导电。
【苛性碱】碱金属氢氧化物的总称。一般指的是苛性钠(NaOH)和苛性钾(KOH)。由于它们对皮肤、羊毛、纸张、木材等具有强烈的腐蚀性而得名。
【碱】电解质电离时所生成的阴离子全部是氢氧根离子(OH-)的化合物。例如NaOH、Ca(OH)2、NH3·H2O等。能跟酸性氧化物或酸反应生成盐和水,碱的水溶液有涩味,可使紫色石蕊试液变蓝。根据碱的电离程度,可以分为强碱(如NaOH、Ca(OH)2)和弱碱(如NH3·H2O)。根据碱电离时产生的氢氧根离子的数目可分为一元碱(如NaOH)、二元碱(如Ca(OH)2)、多元碱(如Fe(OH)3)等。此外,根据酸碱的质子理论和电子理论,还有质子碱和路易斯碱,因而使得“碱”这个概念包括的范围极为广泛,而且又赋予它新的含义。
【说明】
1.根据碱在水溶液中的电离程度,碱分成强碱和弱碱。能全 部电离的是强碱,包括碱金属和钙、锶、钡的氢氧化物;只能部分电离的是弱碱,其他的氢氧化物都是弱碱。
H+ +B(碱)
H+ +NH3
H+ +CO32-
H+ +HCO3-【过氧酸】简称过酸。分子中含有过氧基(-O—O-)的酸。例如过硫酸H2SO5和过二硫酸H2S2O8等。过氧酸可以看成是H2O2中的氢原子被酸根取代的产物。

【酸】电解质电离时所生成的阳离子全部是氢离子(H+)的化合物。它能和碱或碱性氧化物反应生成盐和水,能与某些金属反应生成盐和氢气,水溶液有酸味并能使指示剂变色,如紫色石蕊变红。根据酸分子中可被金属原子置换的氢原子数目,可分为一元酸(如HCl)、二元酸(如H2SO4)、多元酸(如H3PO4)等。根据酸在水溶液中产生氢离子程度的大小(即电离度的大小),可分为强酸(如HCl、H2SO4、HNO3、HClO4等)和弱酸(如H2CO3、H2S等)。根据酸根的组成成分又可分为含氧酸(如H2SO4)和无氧酸(如HCl)。此外,根据酸碱的质子理论和电子理论,还有质子酸和路易斯酸等,因而使得“酸”这个概念包括的范围极为广泛,而且又赋予它新的含义。
【说明】
1. H30+(水合氢离子)是H+和H20结合而成的。在书写电离方程式时,为了简便起见,通常仍以H+代替H30+ 。
2. 根据酸在水溶液中电离度的大小,酸分为强酸和弱酸。根据酸分子中可以电离的氢原子个数,酸分为一元酸(如HNO3)、 二元酸(如H2S04)和三元酸(如H3P04)。根据酸中是否含氧,酸分为含氧酸和无氧酸。
3. 无氧酸称氢某酸。如HF叫氢氟酸,H2S叫氢硫酸。在无氧酸中,HC1、HBr和HI是强酸,其余都是弱酸。简单含氧酸 通常叫某酸,如硫酸(H2S04)、碳酸(H2CO3)。某一成酸元素如果能形成多种含氧酸,就按成酸元素的氧化数高低命名,如高氯酸 (HClO4、氯酸(HC103)、亚氯酸(HC102)、次氯酸(HClO)。两个简单含氧酸缩去一分子水而形成的酸,叫做焦酸(或称一缩某酸、重酸),例如,2H2S04 = H2S207(焦硫酸)+H20;2H2Cr04=H2Cr207(重铬酸)+H2O
酸分子中的氢氧塞数等于成酸元素的氧化数,这种酸叫原某酸,如 原磷酸[P(OH)5 即 H5PO5],原硅酸[Si(OH)4,即 H4Si04]。一个正酸分子失去一分子水而形成的酸,叫做偏某酸,如偏磷酸 (HP03)、偏硅酸(H2Si03)。含有过氧键(一0—O—)的酸叫过酸,如过一硫酸(H2SO5),过二硫酸(H2S2O8)。
4. 把含氧酸的化学式写成MOm(OH)n(M是非金属),就 能根据m值判断常见含氧酸的强弱。
m=0,极弱酸,如硼酸(H3B03)。
m=1,弱酸,如亚硫酸(H2S03)。
m=2,强酸,如硫酸(H2S04)、硝酸(HN03)。
m=3,极强酸,如高氯酸(HC104)。
5. 强酸在水溶液中完全电离;弱酸在水溶液中存在电离平衡 HA
H+ + A-。
K=[H+][A-]/[HA]
电离平衡常数K随弱酸的浓度和温度不同,变化不大。
6. 定义2是根据酸碱质子理论对酸下的定义。
A
H+ +B
HC1= H++Cl-
H2PO4-
H+ +HPO42-
NH4+
H+ +NH3
HC1、H2SO4叫分子酸,H2P04-、NH4+叫离子酸,A和B互为共轭酸碱对。
【定义】
氧元素跟其它元素形成的二元化合物。如氧化钙、二氧化硫、一氧化氮等。氧化物可分为不成盐氧化物(如一氧化碳、一氧化氮等)和成盐氧化物 两类,后者又分为碱性氧化物(如氧化钙)、两性氧化物(如氧化铝)和酸性氧化物(如二氧化碳)。此外还有过氧化物、超氧化物、臭氧化物等。同一种元素往往 有几种不同价态的氧化物,如SO2和SO3;FeO、Fe2O3和Fe3O4等。有时氧化物的含义更广泛,不限于含氧元素的二元化合物,如多元氧化物(如NiFe2O4)和有机氧化物(如氧化乙烯C2H4O2,即环氧乙烷)等。
【分类】
1、不成盐氧化物:又称惰性氧化物或中性氧化物。是既不能跟酸起反应,又不能跟碱起反应的氧化物,如CO和NO等。
2、碱性氧化物:能跟酸起反应,生成盐和水的氧化物。金属氧化物大多数是碱性氧化物,如氧化钙、氧化铜等。碱性氧化物对应的水化物是碱,例如CaO对应的水化物是Ca(OH)2,CuO对应的水化物是Cu(OH)2等,多数碱性氧化物不能直接跟水化合,有些碱性氧化物如CaO能跟水化合生成碱。CaO+H2O=Ca(OH)2,碱性氧化物一般由金属直接氧化或难溶性碱、含氧酸盐受热分解制得。
3、两性氧化物:既能跟酸起反应生成盐和水,又能跟碱起反应生成盐和水的氧化物。例如氧化铝、氧化锌等,某些过渡元素的中间价态的氧化物,如Cr2O3和Mn2O3等也是两性氧化物。两性氧化物对应的水化物是两性氢氧化物。
4、酸性氧化物:能跟碱起反应,生成盐和水的氧化物。非金属氧化物多数是酸性氧化物,某些过渡元素的高价氧化物(如CrO3、Mn2O7等)也是酸性氧化物。酸性氧化物也叫酸酐,例如SO3叫硫酐,CO2叫碳酐。酸性氧化物对应的水化物是含氧酸,如SO3对应的水化物是H2SO4,CO2对应的水化物是H2CO3,SiO2对应的水化物是H2SiO3等。酸性氧化物多数能跟水直接化合生成含氧酸,少数酸性氧化物(如SiO2)不能直接跟水反应。酸性氧化物一般由非金属直接氧化或含氧酸、含氧酸盐受热分解制得。
【说明】
1.除了有些稀有气体以外,实际上已制得所有元素的氧化物。根据不同的标准,氧化物有以下几种分类。
(1)按酸碱性分,一般分酸性氧化物(如三氧化硫)、碱性氧化物(如氧化钠)、两性氧化物(如氧化铝)和不成盐氧化物(如一氧化氮)。
(2)按价键特征分,有离子型氧化物(如氧化钠)和共价型氧化物(如二氧化碳)。
(3)按晶体结构分,有无限三维晶格氧化物(如二氧化钛)、层状晶格氧化物(如三氧化钼)、链状晶格氧化物(如三氧化铬)和分子结构氧化物(如二氧化碳)。
2.同种元素往往有几种不同价态的氧化物,如SO2和SO3,As2O3和As2O5,FeO、Fe2O3和Fe3O4等。在Fe3O4中,Fe有两种不同的价态,一般把Fe3O4看作是FeO·Fe2O3,经x射线研究证明,它是一种铁(Ⅲ)酸盐,化学式是FeⅡFeⅢ[Fe3Ⅲ4]。
3.有人认为氧化物是指氧跟电负性比氧小的元素所形成的二元化合物。从这个观点看,OF2不属于氧化物,而属于氟化物。
4.氧化物中还有过氧化物(如过氧化钠、过氧化氢)和超氧化物(如超氧化钾KO2)。过氧化物和超氧化物都具有强氧化性。
5.有时氧化物的含义比较广泛,如NiFe2O4、YVO4、 Y3Al5O12等叫混合氧化物或多元氧化物。还有一类叫有机氧化物,如C2H4O2叫环氧乙烷或氧化乙烯、C3H6O叫环氧丙烷或氧化丙烯。
6.同周期元素的氧化物,随着原子序数的递增,碱性减弱而酸性增强。同族元素的氧化物,随着原子序数的递增,碱性增强而酸性减弱。同种元素形成不同价态的氧化物时,随着价态的递增,氧化物的酸性增强。
【定义】简称酐。含氧酸脱水后生成的氧化物或羧酸的分子间和分子内脱水缩合而产生的有机物,都叫做酸酐。例如三氧化硫SO3为硫酐,可看作H2SO4分子缩去一个分子水而成;五氧化二磷(P2O5)为磷酐,可看作两个H3PO4分子缩去三个水分子而成;醋(酸)酐(CH3CO)2O,可以看作由两个醋酸CH3COOH分子缩去一个分子水而成。酸性氧化物也叫酸酐,但酸酐不一定是氧化物,例如醋酐。
【说明】
1.SO3、N2O5、P2O5分别是 H2SO4、HNO3、H3PO4的酸酐,叫做硫酸酐(简称硫酐)、硝酸酐、磷酸酐。酸酐中的成酸元素跟对应水化物(即含氧酸)中的成酸元素,如SO3和H2SO4,N2O5和HNO3,它们的化合价相同。
2.通常酸酐跟水化合而生成对应的酸。
SO3+H2O =H2SO4 N2O5+H2O=2HNO3
个别酸酐不能跟水反应,如SiO2不溶于水,但H2SiO3的酸酐仍是SiO2
3.有时候酸酐跟水结合能生成几种酸,则该酸酐同时成为几种酸的酸酐。例如,P2O5跟不同数目的水分子结合,能生成偏磷酸(HPO3)、磷酸(H3PO4)和焦磷酸(H4P2O7)等。
4.大多数含氧酸的酸酐是非金属氧化物,但也有一些是金属氧化物。例如高锰酸(HMnO4)的酸酐是Mn2O7,重铬酸(H2Cr2O7)的酸酐是CrO3。
5.有机酸酐不是氧化物,例如,乙酸酐是由乙酸分子间脱水而得到的。有的有机酸酐是由分子内缩水而得到的。通常用脱水剂(如P2O5、乙酸酐)跟羧酸共热而脱水来制有机酸酐。
【无机物】是无机化合物的简称,通常指不含碳元素的化合物。但少数含碳的化合物,如一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、氰化物等也属无机物。无机物大致可以分为氧化物、碱、酸和盐四大类。
【定义】碱中的氢氧根离子部分被中和的产物,它是由金属阳离子、氢氧根离子和酸根阴离子组成的。例如碱式氯化镁[mg(OH)Cl]、碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]。
【说明】
1、Na2CO3溶液加入铜盐溶液得到绿色Cu2(OH)2CO3沉淀。自然界存在的Cu2(OH)2CO3俗称孔雀绿。
2、碱式盐的溶解度一般不大,但溶于强酸,受热的分解,例如:
Cu2(OH)2CO3==2CuO+CO2↑+H2O
【定义】酸中的氢离子部分被碱中和的产物,它是由金属阳离子(或铵根离子)和酸式酸根离子组成,例如KHSO4、NaHCO3、NH4HCO3等。
【说明】
1、大多数酸式盐的溶解度大于正盐,例如Ba(HCO3)2、Ca(H2PO4)2在水中易溶而BaCO3、Ca3(PO4)2难溶。NaHCO3在水中 的溶解度小于CO2,往饱和的Na2CO3溶液中通入足量CO2,便可析出NaHCO3晶体。
2、酸式盐的水溶液不一定显酸性。KHSO4在水中完全电离出 H+、K+、SO42-;NaHCO3溶液中,HCO3-离子既能电离产生H+,又能水解产生OH-,由于水解趋势大于电离趋势,溶液呈弱碱性;NaH2PO4溶液,水解趋势小于电离趋势,溶液呈弱酸性;
3、弱酸酸式盐有两性,既能跟酸反应,又能跟碱反应。例如:
Ca(H2PO4)2+2Ca(OH)2==Ca3(PO4)2↓+4H2O
NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
4、含氧酸的酸式盐,其热稳定性一般小于正盐,大于相应的酸,例如:CaCO3> Ca(HCO3)2> H2CO3
5、常温酸式盐可由多元酸与适量的碱式盐反应生成,例如:
NaOH+CO2==NaHCO3
NaCl固+H2SO4浓==NaHSO4+HCl↑
Ca3(PO4)2+4H3PO4==3Ca(H2PO4)2
【正盐】金属阳离子(或铵离子)和酸根阴离子组成的化合物。正盐是酸跟碱完全反应(中和完全)的产物。例如,磷酸与氢氧化钠完全反应:
H3PO4+3NaOH
Na3PO4+3H2O
若多元酸未被碱完全中和,则生成酸式盐:
H3PO4+NaOH
NaH2PO4+H2O
H3PO4+2NaOH
Na2HPO4+2H2O
多元碱未被酸完全中和,则生成碱式盐:
Mg(OH)2+HCl
Mg(OH)Cl+H2O
由此可见,多元酸(或碱)与碱(或酸)反应生成的盐,究竟是正盐、酸式盐,还是碱式盐,取决于反应物的物质的量之间的比值。参看酸式盐、碱式盐。
【两性氢氧化物】既能跟酸反应,又能跟碱反应,分别生成盐和水的氢氧化物,例如Al(OH)3和Zn(OH)2。两性金属氢氧化物都难溶于水。Al(OH)3 溶于盐酸生成铝盐,溶于NaOH溶液生成偏铝酸盐。
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
氢氧化物的两性是由它既能进行酸式电离,又能进行碱式电离决定的,例如Al(OH)3在水中:
AlO2- +H+ +H2O
Al(OH)3
Al3+ +3OH-
未溶的Al(OH)3与两种电离产生的离子建立动态平衡。当加入盐酸时,平衡向右移动,Al(OH)3继续溶解,发生碱式电离产生OHˉ,与盐酸中和生成AlCl3和H2O;当加入NaOH溶液时,平衡向左移动,Al(OH)3也继续溶解,发生酸式电离产生H+ 与NaOH中和生成NaAlO2和H2O。Al(OH)3是典型的两性氢氧化物,它的酸性和碱性都很弱。
两性氢氧化物表现酸性时,可写成酸的形式,例如H3AlO3、H2ZnO2。一些非金属氢氧化物以酸性为主,一般写酸的形式,例如亚砷酸(H3AsO3)。
【络合物】含有络离子的一类复杂化合物,例如冰晶石Na3[AlF6]、硫酸四氨合铜(II)[Cu(NH3)4]SO4、氢氧化二氨合银[Ag(NH3)2]OH等。上述络合物的化学式中,用方括号括起的部分叫络离子,是络合物的内界,方括号以外的部分是络合物的外界。络离子是由中心离子(或原子)和配位体以配位键结合而成。常见的中心离子是过渡元素离子如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Hg2+等;常见的配位体有F-、Cl-、Cn-、SCN-离子和NH3·H2O等分子。它们之间容易形成络离子如[Fe(SCN)]2+、[Ag(NH3)2]+、[Cu(H2O)4]2+等。络合物的内界与外界以离子键结合,络合物溶于水时,完全电离产生络离子:[Ag(NH3)2]OH
[Ag(NH3)2]++2OH-
络离子比较稳定,在水溶液中部分电离。
[Ag(NH3)2]+
Ag++2NH3
络合物普遍存在。例如人体中的血红素是Fe3+的络合物,植物体内的叶绿素是Mg2+的络合物。络合物广泛应用于工农业生产和科学技术,例如金的提取、电镀、照相技术,离子的鉴定和测定等。络合物,现称为配位化合物,简称配合物。
【同素异形体】(亦称同素异性体)同种元素组成的不同单质,例如石墨和金刚石、氧气和臭氧、白磷和红磷等。同素异形体的分子组成或晶体结构不同,它们的物理性质和化学性质有明显的区别,
例如金刚石是由碳原子以共价键连接形成的正四面体空间网状结构的原子晶体;石墨是一种层状结构的过渡型晶体,层内碳 原子以共价键结合形成正六边形网状结构,层与层之间距离较大,相当于分子间力的作用。金刚石是硬度最大的物质,不能导电;而石墨的硬度较小,层之间可以相 对滑动,导电性好,化学性质较金刚石活泼。
又如白磷和红磷,白磷是由正四面体结构的分子(P4)组成,为白色腊状固体,有剧毒,易溶于CS2,着火点低(40℃),在空气中可自燃;红磷是较复杂的层状晶体,红色粉末,无毒,不溶于CS2,着火点240℃。隔绝空气加热温度升至260℃时,白磷转变成红磷,红磷受热在416℃时先升华,蒸气冷却又变为白磷。
O2和O3的分子组成不同,O3是较O2更活泼的氧化剂。
【环己烷】分子式C6H12,分子量84.16,无色流动性液体,有汽油气味。存在于某些石油中。熔点6.47℃,沸点80.7℃,易挥发,易燃烧,其蒸气与空气形成爆炸性混和物,爆炸极限1.3~8.4%,不溶于水,溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、四氯化碳等有机溶剂。环己烷有“椅式”和“船式”两种构象存在,在涂料工业中广泛地用作溶剂,也是树脂、脂肪、石蜡油类的良好溶剂。更重要的是环己烷经氧化可生成环己醇、环己酮和己二酸等生产尼龙-6或尼龙-66的原料。环己烷可由石油馏分中回收或苯经催化氢化而制得。
【苯磺酸】分子式C6H6O3S,分子量158.17。无色针状或片状晶体。含有1.5分子结晶水的苯磺酸易潮解,其熔点43~44℃。无水物的熔点50~51℃。是强酸,酸性近于硫酸,在分离和保存时常变为钠盐。加热会分解,易溶于水、乙醇,微溶于苯,不溶于乙醚和二硫化碳。与氢氧化钠混和加热熔融制取苯酚,也用来制取间苯二酚;用作酯化反应和脱水反应中的催化剂。可由苯与发烟硫酸发生磺化反应制备。
【粘胶纤维】亦称粘纤。人造纤维的主要品种,用木材、棉子绒等为原料,经稀氢氧化钠溶液浸渍处理,再与二硫化碳作用成纤维素黄原酸钠,再溶解于稀氢氧化钠溶液得到粘胶溶液,然后通过喷丝头的细孔进入由硫酸、硫酸钠、硫酸锌等组成的凝固浴中成为纤维。经洗涤、脱硫、漂白、干燥等工序制成成品。成品是乳白色或蓝白色,光泽好,密度1.52~1.53克/厘米3。有长纤维和短纤维两种。长纤维也称人造丝,可供纺织、针织等用;短纤维称为人造棉或人造毛。可供纯纺或混纺,还可制成强力粘胶纤维,用于制轮胎帘子线。
【丁苯橡胶】由1,3-丁二烯和苯乙烯通过乳液共聚合得到的一种无规聚合物。是产量最大、用途最广的一种合成橡胶。有很多品种,按聚合温度不同,有高温丁苯橡胶和低温丁苯橡胶。目前以低温为主,工艺性能较好,发展很快。按加入苯乙烯含量的多少,又可分为各种牌号的丁苯橡胶,目前生产的大都是含苯乙烯30%以下的一类低温丁苯橡胶。微红色或淡褐色,有苯乙烯的特殊气味,密度0.90~0.93克/厘米3。不完全溶于汽油、苯和氯仿。玻璃化温度(-60~75℃)随苯乙烯含量比例的增大而增大。粘性差。可用硫黄硫化,硫化速度较天然橡胶慢、耐磨性能和耐老化性能较好,其耐酸碱、介电性能和气密性等与天然橡胶相似。主要用于制造轮胎和其它橡胶制品。苯乙烯含量约10%的丁苯橡胶,玻璃化温度-75℃,用于制造耐寒橡胶制品。
【丁基橡胶】又称异丁橡胶。是异丁烯和异戊二烯经共聚而形成的线性聚合物,再经硫化交联成网状结构。其中,异戊二烯含量一般是1.5~4.5%,白色或淡灰色,无臭无味。密度0.91克/厘米3,玻璃化温度-67~-69℃。不溶于乙醇和丙酮,耐动植物油性、耐氧和臭氧性、耐酸碱性,耐寒性。气密性和电绝缘性均好。抗张强度和伸长率也较高。耐撕裂性和粘性较差。在常温下其弹性约为天然橡胶的1/4,但随温度的升高而显著增加。硫化速度较慢,需加入促进剂。由于其气密性很高;主要用于制造汽车内胎和无内胎轮胎及其它气密性密封材料。它的防水性能强,可用作水工建筑防水衬里和防水涂料。还可用作化工设备的衬里和其它防酸防腐蚀材料。可由异丁烯与异戊二烯在催化剂(三氯化铝)和低温(-98℃)下聚合制得。
【氯丁橡胶】由2-氯-1,3-丁二烯经加聚反应生成的一种合成橡胶。是氯丁二烯的α-聚合体。淡黄色,密度1.23~1.25克/厘米3。碎化点-35℃、软化点约80℃,230~260℃分解。溶于苯、氯仿等。有很高的抗张强度和气密性,耐无机酸碱的腐蚀性。特别是它既耐油又耐热,可用来制油箱、印刷胶滚、耐油胶管,也可用作涂料和胶粘剂。缺点是耐寒性和贮存稳定性差。
【丁腈橡胶】一种合成橡胶。是丁二烯与丙烯腈的共聚物。淡黄色。密度0.91~0.986克/厘米3。其特点是耐油(如矿物油和植物油)性好。耐芳香烃、酮和醚等溶剂性稍差。还具有耐磨、耐热、耐老化等性能。耐寒性比天然橡胶差。丙烯腈含量18~45%不等。随着丙烯腈含量的增加,比重的增大,耐油性和耐溶剂性增强,但耐寒性下降。无需塑炼,可用硫黄硫化。用于制造耐油胶管、飞机油箱、密封垫圈和粘合剂等。可由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合制得。
【硅橡胶】含有硅原子的特种合成橡胶的总体。分子中主要是甲基、部分是乙基、乙烯基、苯基或其它特种有机基因,用以改进生胶的性能。由有机硅单体部分水解后缩聚而成。种类很多,具有不同的技术性能和用途。一般在-60℃~250℃,仍能保持良好的弹性,对热氧化和臭氧的稳定性很高,有优良的电绝缘性。用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料,也用于制造在高温和低温下使用的垫圈和密封零件等。
【有机玻璃】由甲基丙烯酸甲酯经加聚反应而生成的高分子化合物。由本体聚合而成的无色透明的固体,俗称有机玻璃。密度1.18克/厘米3,质轻不易碎,透光好,对酸碱较稳定。易溶于丙酮、乙酸乙酯、氯仿等。主要用于航空玻璃、光学玻璃和照明工具、着色后也可制装饰品和生活用品、由悬浮法聚合而成的树脂,可作牙科材料;由乳液法聚合而成的乳胶,用于制皮革制品、涂料及处理纺织品;由溶液聚合而成的树脂溶液用于涂料工业。
【核糖】分子式C5H10O5,分子量150.13。是单糖中最重要的醛戊糖之一。是核糖核酸的组成部分,存在于细胞中。熔点87℃。溶于水,微溶于乙醇,有吸湿性、在无水乙醇中结晶时是片状结晶。是合成维生素B2的原料。可由葡萄糖,经过阿拉伯糖,阿拉伯糖酸,核糖酸内酯来进行合成。
另一种重要的核糖是脱氧核糖,分子式C5H10O4,是分子中氢原子数和氧原子数不符合2∶1的一种戊醛糖,它是脱氧核糖核酸(DNA)的重要组成部分。
【苄基氯】分子式C7H7Cl,分子量126.58,结构简式为:
无色液体,有刺激性气味,有折光性。熔点-43℃,沸点179.4℃,密度(25/4℃)1.100克/厘米3。不溶于水,溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。其蒸气具有催泪作用,能刺激皮肤和呼吸道,与水蒸气一起挥发。在有铁质存在下加热易分解。是制造染料、香料、药物、合成树脂的原料。在光照射下,将氯气通入沸甲苯中,再经减压分馏而制得。
【橡胶】橡胶有天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶是从橡胶树流出的乳液制成的。巴西橡胶树是世界上种植面积最广和产量最高的品种。巴西橡胶树从19世纪后期才逐渐移植到东南亚地区,后来我国在海南岛、云南等地也大量种植,除此之外。有希望种植的还有银胶菊和橡胶草。割开橡胶树皮流出的白色乳液含橡胶20~40%,经酸化凝固、压片、熏烟制得干胶片,这就是生橡胶。生橡胶虽有弹性,其使用性能受温度和其它因素影响较大。生橡胶经硫化(1839年发明)后,其使用性能得到大大改善,这就是硫化橡胶,为橡胶工业的发展奠定了基础。橡胶树的栽培虽得到很大发展,但产量仍不能满足军事及工农业的需要。1900年~1910年化学家C.D.哈里斯(Harris)测定了天然橡胶的结构是异戊二烯的高聚物,其结构简式为:
这就为人工合成橡胶开辟了途径。1910年俄国化学家S·V列别捷夫(Lebedev,1874—1934)以金属钠为引发剂使1,3—丁二烯聚合成丁钠橡胶,以后又陆续出现了许多新的合成橡胶品种,如顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等等。合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶,其中产量最大的是丁苯橡胶。
常见橡胶的性能和用途
(1)丁苯橡胶 丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚而得到的弹性体。1937年先在德国投入工业生产。丁苯橡胶的外观呈逢黄褐色,微带苯乙烯气味。它的线型大分子整体结构呈无定形,不像天然橡胶那样有结晶化倾向。它的大分子链段中含有双键,可头用硫磺硫化。丁苯橡胶是能代替天然橡胶使用的通用橡胶。跟天然橡胶相比,『丁苯橡胶的抗撕裂强度较低、耐曲折性能也较荐、耐寒性和回弹性都欠佳,但耐热、耐油、耐老化、耐磨性能坩天然橡胶好。因此,在实际应用中,常使它与天然橡胶或顺丁橡胶共混,使制品达到理想的性能。它主要用作制造各种轮胎、胶管、胶鞋及其他多种橡胶制品。
(2)顺丁橡胶 顺丁橡胶以丁二烯为单体,在有机溶剂中用催化剂聚合而成。它在1960年实现工业化生产。它有高顺式顺丁橡胶和低顺式顺丁橡胶两种,高顺式占90%以上。高顺式聚丁二烯橡胶的大分子立体结构跟天然橡胶相似。这种橡胶的弹性、耐磨性优于天然橡胶。它还有良好的耐寒、耐老化、耐屈挠性能。缺点是抗湿滑、撕裂强度和加工性能欠佳。在实际应用中,它通常跟天然橡胶或丁苯橡胶共混,常用来制造轮胎、胶带、胶辊、胶鞋。
(3)异戊橡胶 异戊橡胶是聚异戊二烯橡胶的简称,于1960 年投入工业生产。它的结构和性能跟天然橡胶相同或相似,因此有“合成天然橡胶”的美称。它的弹性、耐热、耐磨、撕裂强度等都优于天然橡胶,而且吸水性小、含非橡胶成分少。缺点是加工性较差。它能代替天然橡胶应用于各方面,特别适合单独制造各种轮胎、胶管、胶带等产品。
(4)氯丁橡胶 氯丁橡胶是由氯丁二烯聚合而成的,在1931 年投入工业生产。它的大分子结构跟天然橡胶相似,只是因为有氯原子而使分子有极性,在通用橡胶中,它的极性仅低于丁腈橡胶。它以耐燃和自熄而著称。它的耐老化、耐油、耐化学腐蚀性能优于天然橡胶。缺点是在低温下有明显的结晶倾向,容易变硬而影响使用。它适用于制作消防器材、电线、电缆包皮、铁轨枕垫、耐油胶管及化工设备的防腐衬里等。
(s)丁基橡胶丁基橡胶是异丁烯和异戊二烯的共聚物,它在1943年投入工业生产。丁基橡胶的最大特点是气密性好。它耐臭氧、耐老化、耐化学药品,并有吸震、电绝缘性能。慢,加工性能较差。它的主要用途是制作各种轮胎的硼冶轮胎的气密层、各种密封垫圈,在化学工业中作盛放腐蚀性液体容器的衬里、管道和输送带,农业上用作防水材料。
(6) 乙丙橡胶 乙丙橡胶是乙烯和丙烯的共聚物,于1963年投入工业生产。乙烯和丙烯生成的聚合物中没有双键,所以乙丙完全饱和的橡胶。因此,它的化学性质稳定,耐寒、耐热、耐化性能好,被誉为“长寿橡胶”。它的使用温度范围宽,电绝缘性能突出。缺点是不能用硫磺硫化,加工性能较差。工业上用于制作耐热运输带、胶管、蒸汽导管、防腐衬里、电线和电缆包皮等,还可以作军用雨衣、石油添加剂、防水建材等。
(7)丁腈橡胶 丁腈橡胶由丁二烯和丙烯腈共聚而成,在1937年投入工业生产。丁腈橡胶的突出特点是耐油性能好,在各种油中不易溶胀。它的耐热、耐磨、耐辐射、物理机械性能都比较好。美中不足的是弹性、电绝缘性较差。它主要用作油管、油箱、油封、垫圈、衬里和各种耐油制品,还可作鞋跟、鞋底、防火涂层和屋顶覆盖材料。
(8)氟橡胶 氟橡胶是偏氟乙烯的共聚物,在1958年投入工业生产。氟橡胶有优良的耐热、耐油、耐氧化、耐化学药品(包括有机溶剂)等性能。它在200℃以下能长期使用,在315aC只能短期使用。它的气密性和电性能很好,是火箭、导弹、宇航等高新技术、】的重要材料,在化工、飞机、汽车、电气、机械、船舶等工业部门制作耐高温、耐腐蚀用的垫圈、轴封、隔膜、胶布、衬里、包覆涂层等。
(9)硅橡胶 硅橡胶是硅氧烷的聚合物,在40年代投入工业生产。硅橡胶有较宽的使用温度(一115一315℃),有良好的生理惰性、无毒、无味,能耐高温消毒,有优越的电绝缘性能和耐候性。硅橡胶在航空工业中用于飞机座舱的密封、制作各种软管、发动机.部件、垫圈等。它还能制作耐高温的电线、电缆包皮、封装材料、绝缘胶带等,作汽车的散热软管和各种密封件,还是制作医疗器械(如各种引流管等)和人造器官(如心脏瓣膜等)的理想材料。
【橡胶老化】一般橡胶制品只达到轻度交联。高分子链上还有双键,受氧气、臭氧、日光,特别是高能辐射的作用,还容易老化。贮存或使用日久的车胎发生龟裂。乳胶手套或乳胶管会发粘或变硬变脆,其它橡胶制品会出现弹性下降,变硬开裂或变软发粘等,都是老化现象。橡胶的老化主要是化学老化,即由于发生复杂的化学反应而老化。
化学老化可以分为降解和交联两种类型。降解是指高分子受紫外线、热、机械力等因素的作用而发生高分子链的断裂;交联是指高分子碳—氢键断裂,在高分子链间出现了新的结合而形成网状结构。降解和交联对橡胶的性能有很大影响。降解使高分子的分子量下降,材料变软、变粘,抗拉强度降低;交联使材料变硬、伸长率下降。空气中的氧气和日光照射是引起橡胶老化的主要因素。
1.合成纤维的主要品种如下:
(1)按主链结构可分碳链合成纤维,如聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维尼纶);杂链合成纤维,如聚酰胺纤维(锦纶)、聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)等。
(2)按性能功用可分耐高温纤维,如聚苯咪唑纤维;耐高温腐蚀纤维,如聚四氟乙烯;高强度纤维,如聚对苯二甲酰对苯二胺;耐辐射纤维,如聚酰亚胺纤维;还有阻燃纤维、高分子光导纤维等。
2.合成纤维的生产有三大工序:合成聚合物制备、纺丝成型、后处理。
3.常见化学纤维的性能和用途
(1)粘胶纤维 它是人造纤维,在1891年发明,1905年投入工业生产。它吸湿性好,容易染色,干态时的强度接近棉纤维。它的缺点是湿态时强度较低,容易变形。它’一泛用作棉、毛、丝绸产的原料,常跟棉纤维、涤纶、锦纶等混纺。工业上用它作制造轮胎的帘子布。
(2)涤纶 它是最常见的合成纤维,在1941年发明,1953年投入工业生产。它的最大特点是弹性好,抗皱、保型,强度高,耐磨性比棉高1倍、比羊毛高3倍。热稳定性好,电绝缘性优良,不览霉,不怕虫蛀。缺点是吸湿性、染色性较差。它主要用于生产各种混纺或交织品,大量用作衣料。目前通过纺织加工,生产各种仿丝、仿毛、仿棉、仿麻织品。这类混纺织品的效果越来越近似于天然纤维织品,在工业上作绝缘材料,传送带、轮胎的帘子线等,在医疗上用于制造血管、角膜支架、心瓣膜、心血管等。最近,用针织涤纶和硅橡胶试制成人造头颅骨。
(3)锦纶 它在1935年发明,1939年投入工业生产。它的耐磨性比棉纤维高10倍,比羊毛高20倍。它强度高,弹性好,耐腐蚀,不霉、不蛀。缺点是耐光、耐热性较差。它主要用于生产长丝,是各种针织品和丝绸品的原料。短纤维主要跟羊毛或其他纤维混纺,增强织物的牢度。它在5业上制作渔网、降落伞,也是生产日用品牙刷、衣刷.绳索的材料
(4)腈纶 它在1942年发明,1950年年投入工业生产。腈纶质轻而柔软,弹性特别好,蓬松而保暖,性能胜过羊毛,还耐热、耐晒、耐酸腐蚀,不霉、不蛀。缺点是耐磨性差,吸湿、染色性能不够好。它主要用于生产短纤维,用以代替羊毛纯纺,或跟羊毛和其他化纤毛型产品混纺,如腈纶膨体纱、混纺毛线及各种混纺衣料。腈纶长丝能织成绸缎,还是生产工业用石墨纤维和碳纤维的原料。
(5)维纶 它在1939年发明,1950年投入工业生产。它的最灵优点是吸湿性好,在标准条件下的吸湿率是4- 5%一5%。它结实耐磨,比棉纤维高5倍多,还耐酸、耐腐蚀,不蛀。缺点是耐较差,不容易染色,织物不够挺括。它的短纤维主要跟棉纤维混纺,少量跟粘胶纤维混纺,制成隐条、隐格。工业上做帆布、过滤布、输送带、包装材料和劳动保护品,更宜做渔网、舰船绳缆等。
(6)丙纶 它在1954年研制成功,1957年投入工业化生产。丙纶强度商,耐磨性能仅次于锦纶,弹性好。它密度小,能浮在水面上,吸水率低,还耐酸、碱腐蚀,不霉不蛀。最大的缺点是难染色,容易老化。这一缺点限制它应用在服饰上。它主要用于生产机织、针织或编织等加工制成的无经、无纬之别的纺织品,广泛用于建筑、水利、装潢、医疗和服装等各个行业。丙纶经改性后能制成抗老化、着色和吸水性好的特色纤维。
(7)氯纶氯纶于1941年研制成功,1950年投入工业生产。它的主要特点是难燃,离火后自熄,能耐酸、碱、氧化剂和还原剂,稳定性极好,而且保暖性能好,耐晒、耐磨。利用氯纶的耐燃性,常作车厢中的座垫材料、沙发套、地毯、防火帘、消防队员和护林队员穿的工作服,氯纶在工业上作防腐蚀滤布和仓库用的复盖材料等。短纤维织品做内衣,对风湿性关节炎有一定的辅助疗效。
【合成洗涤剂】又称合成表面活性剂,是根据肥皂的分子结构和去污原理,人工合成的一系列与肥皂分子相类似结构的化合物,它们的分子中同时含有亲水基团和憎水基团,能降低水的表面张力,是一种表面活性剂,根据不同的用途,可作洗涤剂、乳化剂、分散剂、润滑剂和起泡剂(十二烷基磺酸钠就是牙膏中的起泡剂)。我国目前大量生产的合成洗涤剂是烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠,它们的结构如下:
其中的亲水基团是强极性的磺酸基-SO3Na,憎水基团是非极性的烃基,式中的R—一般是含十个碳以上的直链烷烃基。当R含碳原子太小时憎水亲油作用弱,去油污能力不强。当R含碳原子太多时,在水中的溶解度会下降。常用洗衣粉中的主要成分为十二烷基苯磺酸钠。合成洗涤剂比肥皂有更强的去污能力,而且浸润、乳化能力都很强,其钙盐、镁盐都可溶,不受硬水影响,在盐水和酸溶液中也不分解。因此,合成洗涤剂的生产发展迅速,除作家庭洗涤剂外,还广泛用于纺织、印染、制革、选矿、金属加工及化妆品等工业部门。它们以石油产品为原料,通过以下反应制备。
【高级脂肪酸】 通常以酯的形式广泛存在于油脂和蜡中。天然来源的高级脂肪酸大多数是含双数碳原子的直链羧酸,其中有饱和的,也有不饱和的,其熔点通常是饱和高级脂肪羧酸高于同碳原子数的不饱和羧酸。下页表为几种重要的高级脂肪酸:

黄褐色或黑色的块状固体,纯品为无色晶体(含CaC2较高的是紫色)。密度2.22克/厘米3,熔点447℃、沸点2300℃,遇水立即发生激烈反应,生成乙炔,并放出热量。
CaC2+2H2O
Ca(OH)2+C2H2↑
因电石中常含有砷化钙(Ca3As2)、磷化钙(Ca3P2)等杂质,与水作用时同时放出砷化氢(AsH3)、磷化氢(PH3)等有毒气体,因此使用由电石产生的乙炔有毒(须通过浓H2SO4和重铬酸钾洗液除去)。CaC2能导电,纯度越高,导电越易。焦炭和生石灰在电炉中反应制得。

用于制取乙炔气、氰氨化钙(CaCN2)和有机合成的重要原料,制造石灰氮肥料、金属切割焊接用乙炔气等。贮存在阴凉、通风、干燥处,严格防水、防潮(它极易吸收空气中水分),应与可燃物隔离存放。
【乙炔的结构】
乙炔分子里碳碳叁键的键能是812千焦/摩,比三个碳碳单键的键能之和要小得多(也比一个单键和一个双键键能之和小)。叁键的键长是1.20×10-10米,比单键或双键的键长都短。乙炔分子里C≡C键跟C——H键间的夹角是180°,即乙炔分子里的两个碳原子和两个氢原子处在一条直线上。乙炔分子里每个碳原子,是以一个2s轨道和一个2p轨道进行杂化,形成两个能量相等的sp杂化轨道。这两个sp杂化轨道的对称轴在同一条直线上。每个碳原子各以一个sp杂化轨道跟氢原子的一个1s轨道进行重叠而形成一个碳氢的σ键。同时又各以其另一个sp杂化轨道相互重叠形成一个碳碳的σ键。在两个碳原子里还各有另外两个p轨道没有参加杂化,它们的电子云互相垂直,同时也跟碳碳间σ键的对称轴垂直。这样就在4个p电子之间形成两个π键,这两个π键是互相垂直的。乙炔分子里的C≡C叁键是由一个σ键和两个相互垂直的π键所组成。已知π键的键能小于σ的键能,所以在一定条件下,π键容易断裂,容易发生氧化反应、加成反应等。

【乙炔的化学性质】
乙炔和其它类烃相比,稳定性较差,易分解成碳和氢。乙炔分子分解时放出大量热,其热量足以使乙炔发生连锁反应,故乙炔在加压、加热时可能发生爆炸。某些金属及其氧化物对乙炔的分解有明显催化作用,而且氧化物远比纯金属剧烈。乙炔与金属铜接触产生高爆炸性的乙炔钢。在过热或撞击下,少量乙炔铜爆炸会迅速引起大量乙炔发生爆炸,故在生产乙炔和乙炔加工装置中,通常不允许使用铜和铜合金材料制造管道、阀门等。乙炔燃烧时,火焰明亮有浓厚黑烟。乙炔与空气能形成爆炸混合物,其爆炸范围较其它可燃气体都大。乙炔与氯气混合,在光照下即发生爆炸。乙炔的性质活泼,容易跟许多物质发生化学反应,如受酸性KMnO4溶液氧化,容易发生加成反应(Br2、H2、HCl等)和加聚反应等。
【乙炔的用途】
乙炔的化学性质很活泼,可跟许多物出发生化学反应,衍生出上千种有机化学品。如与氯化氢发生加成反应生成氯乙烯,氯乙烯作为单体经加聚反应得到聚氯乙烯;乙炔跟乙酸反应得到乙酸乙烯酯,可进一步制得维尼纶;乙炔二聚得乙烯基乙炔,进而跟氯化氢加成得氯丁二烯,氯丁二烯经加聚反应制得氯丁橡胶;乙炔跟氰化氢加成得丙烯腈,丙烯腈经加聚反应制得聚丙烯腈等。乙炔在纯氧气中燃烧所产生的温度很高,用于气焊和气割。
【乙炔的实验室制法】
实验室中常用电石跟水反应制取乙炔。电石中因含有少量钙的硫化物和磷化物,致使生成的乙炔中因混有硫化氢、磷化氢等而呈难闻的气味。在常温下,电石跟水的反应是相当激烈的,可用分液漏斗控制加水量以调节出气速度。也可以用饱和食盐水代替水,这样,可以使反应较平稳。通常,乙炔发生装置用烧瓶(或广口瓶)和插有分液漏斗及直角导气管的双孔塞组成。检查装置的气密性良好后把几块电石放入烧瓶,从分液漏斗滴水(或饱和食盐水)即产生乙炔。如果把电石跟水的反应式写成:
CaC2+H2O→C2H2↑+CaO
是错误的。因为在有水存在的情况下,CaO不可能是钙的最终产物,而Ca(OH)2(CaO水化)是最终产物才是合理的。正确的化学式应是:
CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2
为了得到较纯净的乙炔,可以把从发生器出来的气体先经CuSO4溶液洗气再收集。乙炔只微溶于水,应排水收集。用电石跟水反应制乙炔不应使用启普发生器,块状电石和水在常温下即能发生反应,表面上似乎符合启普发生器的使用条件,但当关闭启普发生器的活塞时,乙炔气虽能把水压入球形漏斗以使电石跟水脱离接触,但集存在球体内的大量水蒸气(电石跟水反应放热)却仍在缓缓继续跟电石发生反应,就是说,关闭活塞后,乙炔不能完全停止发生。这样,乙炔将缓缓从球形漏斗的上口间断逸出。平时,我们总能闻到电石有难闻的气味,就是因为电石跟空气里的水蒸气反应的结果。如果小量制取乙炔时,也可以用试管配单孔塞作反应容器,但应在试管口内松松塞一团棉花,以阻止泡沫进入导气管。

【乙烯的结构】
实验表明,乙烯分子里的C=C双键的键长是1.33×10-10米,乙烯分子里的2个碳原子和4个氢原子都处在同一个平面上。它们彼此之间的键角约为120°。乙烯双键的键能是615千焦/摩,实验测得乙烷C—C单键的键长是1.54×10-10米,键能348千焦/摩。这表明C=C双键的键能并不是C—C单键键能的两倍,而是比两倍略少。因此,只需要较少的能量,就能使双键里的一个键断裂。这是乙烯的性质活泼,容易发生加成反应等的原因。
在形成乙烯分子的过程中,每个碳原子以1个2s轨道和2个2p轨道杂化形成3个等同的sp2杂化轨道而成键。这3个sp2杂化轨道在同一平面里,互成120°夹角。因此,在乙烯分子里形成5个σ键,其中4个是C—H键(sp2—s)1个是C—C键(sp2—sp2);两个碳原子剩下未参加杂化的2个平行的p轨道在侧面发生重叠,形成另一种化学键:π键,并和σ键所在的平面垂直。如:乙烯分子里的C=C双键是由一个σ键和一个π键形成的。这两种键的轨道重叠程度是不同的。π键是由p轨道从侧面重叠形成的,重叠程度比σ键从正面重叠要小,所以π键不如σ键牢固,比较容易断裂,断裂时需要的能量也较少。

【乙烯的物理性质】
乙烯在常温常压下为无色气体,稍有香甜气味,比空气稍轻,难溶于水。沸点(常压)-103.71℃,熔点—169.15℃。
【乙烯的化学性质】
乙烯可燃,燃烧时火焰明亮。与空气形成爆炸性混合物。爆炸极限:下限3~3.5%,上限16~29%。由于乙烯分子中存在双键,性质活泼,容易进行加成反应。氧化反应和加聚反应。如:

【乙烯的实验室制法】
实验室一般是在加热条件下,用浓硫酸使乙醇脱水制取。其中浓硫酸起脱水剂和催化剂作用。在约140℃时,乙醇脱水生成乙醚(C2H5)2O;在约170℃时,生成乙烯。

这是在有机化学反应中,反应物相同,反应条件不同而生成物不同的典型例之一。实验装置如图。检查装置气密性后,先在烧瓶中加入10毫升乙醇,然后分批缓缓加入浓硫酸共约30毫升。在乙醇中加入浓硫酸时,由于发生化学作用而放大量热,要冷却后再继续加浓硫酸,防止乙醇大量气化。再向烧瓶里加入几片碎瓷片。为了控制混合液受热温度在170℃左右,须把温度计的水银球浸入混合液中。加热时,要使混合液的温度迅速越过140℃温度区,这样,可以减少副产物乙醚的生成。混合液的温度达到170℃时,即有乙烯产生。在加热过程中,混合液的颜色会逐渐变棕色以至棕黑色。这是由于乙醇部分发生碳化的结果。在170℃时,生成的气体并非纯净的乙烯,其中常杂有少量SO2。由于在加热条件下,浓硫酸除使乙醇发生脱水反应外,还会使乙醇(或其它生成物)发生氧化反应,浓硫酸还原产生SO2。要获得较纯净的乙烯,可以把由烧瓶出来的气体先经10%NaOH溶液洗气,然后再收集。乙烯难熔于水,应该用排水法收集。收满乙烯的集气瓶,盖好毛玻璃片后倒放在实验桌上。停止加热时,要先把导管从水槽里撤出,防止因烧瓶冷却使水倒吸。实验后,应待烧瓶里的残粥状黑色混合物以及温度计冷却后再清洗。
【苯的结构】
苯分子具有平面的正六边形结构。各个键角都是120°,六角环上碳碳之间的键长都是1.40×10-10米。它既不同于一般的单键(C—C键键长是1.54×10-10米),也不同于一般的双键(C=C键键长是1.33×10-10米)。从苯跟高锰酸钾溶液和溴水都不起反应这一事实和测定的碳碳间键长的实验数据来看,充分说明苯环上碳碳间的键应是一种介于单键和双键之间的独特的键。
为了表示苯分子结构的这一特点,常用下式来表示苯的结构简式
。直到现在,凯库勒式的表示方法仍被沿用,但在理解上绝不应认为苯是单、双键交替组成的环状结构。
苯分子里6个碳原子的电子都以sp2杂化轨道相互重叠,形成6个碳碳的σ键,又各以1个sp2杂化轨道分别跟氢原子的1s轨道进行重叠,形成6个碳氢的σ键。由于是sp2杂化,所以键角是120°,并且所有6个碳原子和6个氢原子都是在同一个平面上相互连接起来的。

苯环上6个碳原子各有1个未参加杂化的2p轨道,它们垂直于环的平面,并从侧面相互重叠而形成一个闭合的π键,并且均匀地对称分布在环平面的上方和下方。通常把苯的这种键型称为大π键。苯的大π键的形成使π键电子云为6个碳原子所共有,因而受到6个碳原子核的共同吸引,彼此结合得比较牢固。同时,苯的大π键是平均分布在6个碳原子上,所以苯分子中每个碳碳键的键长和键能是相等的。

【苯的物理性质】
苯在常温下为无色透明液体。密度(15℃)0.885克/厘米3,沸点80.10℃,熔点5.53℃,易挥发,有强烈芳香气味。有毒。难溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
【苯的化学性质】
苯的化学性质较稳定,对酸性KMnO4溶液和溴水均无反应。易燃,燃时有浓黑烟。苯的化学反应可分为三大类:取代反应,如硝化反应和磺化反应;加成反应,如在镍为催化剂作用下,苯跟H2反应生成环己烷;苯环破裂反应,如苯在V2O5催化剂作用和加热条件下,用空气氧化生成顺丁烯二酸酐:

通过这些反应,可由苯制成多种重要的化学中间体,它们是合成橡胶、塑料、纤维、洗涤剂、染料、医药、农药、炸药等的重要基础原料。
【苯的用途】
过去,苯的主要用途是作汽油的掺合物,以提高汽油的辛烷值。随着石油化学工业的发展,作为化工原料的苯的用量越来越大,其中制苯乙烯、环己烷和异丙苯所耗用的量最多,约占世界总产量的80%。我国70年代纯苯的产量为16.67万吨,1983年达42.5万吨。苯的主要用途见下表:

【烷 烃】
即饱和链烃。烷烃分子里的碳原子之间以单键结合成链状(直链或含支链)外,其余化合价全部为氢原子所饱和。烷烃包括一系列的化合物,有甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等。烷烃的通式为CnH2n+2。烷烃的物理性质,如沸点、熔点等随分子中碳原子数目依次增加而呈现有规律性的变化。烷烃几乎不溶于水,化学性质较稳定,不跟酸性KMnO4溶液反应;能燃烧;在一定条件能发生取代反应、裂解反应等。烷烃的主要工业来源是石油和天然气。天然气有干气、湿气之分,主要成分是甲烷。干气除用做燃料外,还可以生产碳黑以及生产合成氨、甲醇和其它有机化学工业品的原料气。湿气中含有较大量的乙烷、丙烷、丁烷等,除直接用作燃料外,也可经裂解生产乙烯做化工原料。石油经分馏,除获得大量燃料油、润滑油外,相当大的一部分进行化学加工,如C7—C9馏分经催化重整可得芳香烃,重质油经催化裂化再进行分离可得乙烯、丙烯、丁二烯等重要化工原料,用以生产塑料、橡胶等。
【烷烃的命名】
1892年日内瓦国际化学会议规定了一个命名原则,这个命名原则称为日内瓦命名法,也称国际命名法。我国的有机化合物命名原则是根据我国的文字特点,参照国际命名法制定的,称为系统命名法。烷烃的系统命名法如下:
1.从结构中选定最长的碳链为主链,根据这个碳链所含碳原子数称为“某”烷,并以它作母体。将主链以外的其它烷基看作取代基(或称支链)。但初学者容易出现的错误是习惯于把横向排列的碳链作为主链,其它作为支链。如:

误认为主链含4个碳原子,而实际是5个碳原子。
2.由距离支链最近的一端开始,将主链上的碳原子用1,2,3……,等数字依次编号,以确定支链的位置。如:

3.把取代基的名称写在烷烃名称前面,在取代基的前面用阿拉伯数字注明它在烷烃直链上的位置,并在号数后面连一短线。如:

4.如含有几个相同的取代基,则在取代基的前面用中文数字二、三、四等表明相同基的数目;如取代基不同,就把简单的写在前面,复杂的写在后面。如:

【环烷烃】组成烃分子的碳原子相互连接成环状的,叫环烃,在环烃分子中,碳原子之间全是单键相互结合的叫环烷烃,也叫饱和脂环烃。由三个、四个碳原子组成的环烷烃,环的稳定性较差,在一些试剂的作用下易发生开环反应。五个以上碳原子构成的环较稳定。这些环烷烃的性质与饱和链烃相似。以下是几种环烷烃的结构简式:

环烷烃的通式为CnH2n,它们与相应的烯烃属同分异构体。在环烷烃中,目前使用较多的是环己烷,常用为树脂的有机溶剂以及制尼龙—6的原料。
【不饱和烃】分子中含双键或叁键的烃。有双键的称烯烃(一个双键)或二烯烃(两个双键),有叁键的称炔烃。如:

不饱和烃的化学性质活泼,易受酸性KMnO4溶液氧化,易发生加成反应和加聚反应。
【定义】有机物分子中不饱和键跟其他原子或原子团结合,生成饱和(或较饱和)化合物,这种反应叫加成反应。。如
CH2
CH2+Br2→CH2Br—CH2Br
CH
CH+H2
CH2
CH2
【说明】
1、醛羰基和酮羰基的双键与烯烃的碳碳双键一样,其中一个键易断裂而发生加成反应,如:

如加成试剂为简单化合物时,分子中带正电性的原子加到羰基带负电性的氧原子上,带负电性的原子(或原子团)加到羰基的碳原子上,如:

2、加成反应主要有两种。一种是烯、炔烃等不饱和键上的加成反应。例如


【加聚反应】小分子的烯烃或烯烃的取代衍生物在加热和催化剂作用下,通过加成反应结合成高分子化合物的反应,叫做加成聚合反应,简称加聚反应。如:

单体可以是两种以上的不同物质,如:

在工业上,通过加聚反应制造合成塑料、合成橡胶等。
【高分子】高分子化合物的简称。亦称“大分子化合物”或“高聚物”。分子量可高达数千乃至数百万以上。可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类。天然高分子化合物如蛋白质、核酸、淀粉、纤维素、天然橡胶等。合成高分子化合物如合成橡胶、合成树脂、合成纤维、塑料等。
【说明】
①高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万,所含原子数目一般在几万以上,而且这些原子是通过共价键连接起来的。
②高分子化合物由于分子量很大,分子间作用力的情况与小分子大不相同,从而具有特有的高强度、高韧性、高弹性等。
③高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时,叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。这种高分子在加热时可以熔融,在适当的溶剂中可以溶解。高分子化合物中的原子连接成线状但带有较长分支时,也可以在加热时熔融,在适当溶剂中溶解。
④如果高分子化合物中的原子连接成网状时,这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构,所以也叫体型高分子。体型高分子加热时不能熔融,只能变软;不能在任何溶剂中溶解,只能在某些溶剂中溶胀。
⑤高分子化合物在自然界中大量存在,这种高分子叫天然高分子。在生物界中,构成生物体的蛋白质,纤维素;携带生物遗传信息的核酸;食物中的淀粉,衣服原料的棉、毛、丝、麻以及木材、橡胶等等,都是天然高分子。非生物界中,如长石、石英、金刚石等,都是无机高分子。天然高分子可以通过化学加工成天然高分子的衍生物,从而改变其加工性能和使用性能。例如,硝酸纤维素、硫化橡胶等。
⑥完全由人工方法合成的高分子,在高分子科学中占有重要的地位。这种高分子是由一种或几种小分子作原料,通过加聚反应或缩聚反应生成的,故也叫聚合物。用做原料的小分子称为单体,如由乙烯(单体)经加聚反应得聚乙烯(聚合物);由乙二醇(单体)和对苯二甲酸(单体)经缩聚反应生成聚对苯二甲酸乙二酯(聚合物)。

【定义】分子中含有-个或多个碳碳三键的碳氢化合物叫炔烃。
【说明】
1. 由于炔烃分子中在碳链分支的地方不可能有三键,炔烃没有顺反异构体,因此,炔烃的异构体数比相同碳原子数的烯烃少。
2. 炔烃的命名跟烯烃相似。
3. 炔烃跟烯烃的性质相似,也能发生亲电加成、聚合和氧化 反应。炔烃还能发生亲核加成(烯烃不易发生)。跟三键碳原子连接的氢原子(一C≡C—H)比较活泼(叫做活泼氢或炔氢),它能跟某些试剂反应,被金属取代而生成金属炔化物。
4.炔烃的组成通式为CnH2n-2。炔烃与碳原子数目相同的二烯烃互为同分异构体。炔烃分子中的碳碳叁键是官能团,性质活泼,容易发生氧化反应、加成反应和加聚反应。炔烃里最简单的是乙炔。乙炔在氧气中燃烧产生高达3500℃高温,用于金属的焊接或切割,大量的乙炔用为化工原料制聚氯乙烯、氯丁橡胶及醋酸等。实验室小量制乙炔,常用电石跟水反应排水收集。工业上用天然气中甲烷的部分氧化或石油高温裂解而得。
【定义】
1. 芳香烃指含有苯环的碳氢化合物(狭义)。
2. 芳香烃指含有4n + 2(n = 0、l、2、3……)个π电子的平面环状的共轭烯烃(广义),即苯型芳烃和非苯芳烃的总称。
【说明】
1. 通常所说的芳烃,一般指苯型芳烃。
2. 根据结构,芳烃分单环芳烃、多环芳烃和稠环芳烃三类。
a.单环芳烃 分子中只含一个苯环的芳烃。如苯、甲苯、二甲苯等。
b.稠环芳烃 两个或两个以上的苯环分别共用两个相邻的碳原子而成的芳烃。如萘、蒽、菲

蒽和菲互为同分异构体。
c.多环芳烃 如:

3.芳香烃主要来源于煤焦油和石油。芳香烃不溶于水,溶于有机溶剂。芳香烃一般比水轻;沸点随分子量的增加而升高。芳香烃易起取代反应,在一定条件下也能起加成反应。如苯跟氯气在铁催化剂条件下生成氯苯和氯化氢,在光照下则发生加成反应生成六氯化苯(C6H6Cl6)。芳香烃主要用于制药、染料等工业。
【1,3-丁二烯】在常温和常压下,1,3-丁二烯是无色而略带大蒜味的可燃气体。沸点-4.41℃,熔点-108.9℃。有毒,空气中含低浓度时,对粘膜有刺激性,高浓度有麻醉作用。与空气能形成爆炸混合物,爆炸极限2.16-11.47%(体积)。1,3-丁二烯微溶于水,易溶于苯、乙醚、氯仿、四氯化碳、汽油等有机溶剂。1,3-丁二烯的化学性质活泼,可使酸性KMnO4溶液或溴水褪色,更重要的是能发生加聚反应(自身1,4加成),化学方程式为:

这是用共轭二烯烃及其衍生物制造合成橡胶的反应基础。
【定义】有机化合物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。例如:

此外,磺化、酯化、酯水解等也是取代反应。
【说明】
1、取代反应与置换反应是完全不同的两类反应。置换反应都有单质参加反应,一般都涉及电子得失,并且反应生成物一定有一种单质;而取代反应是因有机物分子里原子间都以共价键结合,发生反应时仅是原子间的代换,不涉及电子得失,生成物一定没有单质出现。如苯跟溴(Fe为催化剂)本是取代反应,反应方程式如下写法则是错误的:

当然,有机物并不是不能发生置换反应,如:
2C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2↑
则是置换反应。
2、根据反应历程,取代反应分下列三类。



【甲烷的物理性质】
甲烷是烃类分子组成最简单的物质,化学式CH4。甲烷是无色、无味的气体,难溶于水,密度(标准状况)0.717克/升,沸点-161.5℃,熔点-182.48℃。沼气、坑气、天然气的主要成分是甲烷。天然气中的甲烷经低温和加压液化,可以用特殊船舶越洋运输。
【甲烷的化学性质】
甲烷的化学性质甲烷性质稳定,跟酸性KMnO4溶液或溴水均不发生反应。在一定条件下,甲烷能发生卤代反应(Cl2,Br2)和热分解(分解成C、H2、C2H2等)等反应。甲烷燃烧时火焰呈青白色。点燃甲烷和空气的混合气会发生爆炸。甲烷在空气里的爆炸极限是5.3~14.0%(体积),在氧气里的爆炸极限是5.4~59.2%(体积)。【甲烷的实验室制法】
实验室用无水醋酸钠与碱石灰(固体NaOH与Ca(OH)2的混合物)共熔(约300℃以上)而产生。

先检查装置的气密性。把无水醋酸钠与碱石灰的混合物装入干燥试管中,试管口稍向下倾斜并固定在铁架台上。先用酒精灯均匀加热,再从试管底部固定加热,并缓缓向前移动灯焰。待试管里的空气赶尽后,用大试管排水收集,除非要求制取干燥的甲烷时,才用向下排空气法收集。收满甲烷的集气瓶,盖好毛玻璃片后应倒放在实验桌上,这样可以减少比空气轻的甲烷的逸失。停止加热时,要先把导管从水槽里撤出。碱石灰是由粉状生石灰与NaOH溶液作用后,在200~250℃干燥而成,这样能使NaOH与Ca(OH)2混合很均匀。其中Ca(OH)2的作用,除使NaOH分散细而匀,因而增加了NaOH与无水醋酸钠的接触面外,在加热时,还能减少熔融的NaOH对试管内壁的腐蚀。碱石灰极易吸湿,故在用无水醋酸钠和碱石灰混合加热制甲烷时,常有冷凝水出现,试管口如不稍向下倾斜,冷凝水将回流至灼热的试管底部而使试管炸裂。试管口稍向下倾斜时,冷凝水都汇集在试管口附近,不会回流。

【定义】分子中含有两个碳碳双键的链状或环状的碳氢化合物叫二烯烃。按分子结构,有环状二烯烃(如1,3-环戊二烯)和链状二烯烃。通常,二烯烃是指分子中含两个双键的不饱和链烃。
【说明】二烯烃分子中,由于两个双键的位置不同,有三种情况:
1.聚集双键二烯烃 如丙二烯CH2=C=CH2。这是一种无色气体,加热时,异构化成丙炔。
2.共轭双键二烯烃 两个双键被一个单键隔开的二烯烃。如1,3-丁二烯,1,3-戊二烯和异戊二烯。共轭二烯烃除具有和烯烃相似的化学性质外,主要特点是能发生1,4加成、聚合反应。
3.隔离双键二烯烃 两个双键被两个以上单键隔开的二烯烃。如1,4-己二烯(CH2=CH-CH2-CH=CH—CH3)。在二烯烃中,共轭双键二烯烃是最重要的一类,其中丁二烯和异戊二烯是合成橡胶的重要原料。
聚集双键二烯烃很不稳定。隔离双键二烯烃的性质基本上跟单烯烃一样。 共轭二烯烃除了有单烯烃的性质外,还能发生1,4 —加成、1, 4- 加聚和双烯合成反应。
【定义】分子中含有一个或多个碳碳双键的碳氢化合物叫做烯烃。
【说明】
1. 根据分子中含有碳碳双键的数目,烯烃分成单烯烃、二烯 烃等。开链的单烯烃常简称为烯烃,通式是CnH2n。闭链的单烯烃常简称为环烯烃,通式是CnH2n-2。
2. 烯烃的命名跟烷烃相似,但选择的主链中必须含有双键, 编号从近双键的一端开始,并注明双键的位次。
3. 烯径有烧烃没有的位置异构和顺反异构,所以烯烃的同分异构体数比相同碳原子的烷烃多得多。
4. 碳碳双键是一个σ键和一个π键构成。π键比较活泼,所以烯烃能发生加成、聚合、氧化等反应。在双键的影响下,跟双键相邻碳原子上的氢原子(α-氢原子)比烷烃容易发生取代和氧化反应。
5.与碳原子数目相同的环烷烃互为同分异构体。C2—C4的烯烃在常温常压下是气体,C5—C15的烯烃是液体,分子中含碳原子数更多的烯烃是固体。都可燃,火焰明亮。它们的物理性质,一般地随分子中碳原子数目增加而有规律地变化。烯烃分子中因含有双键,化学性质比烷烃活泼,容易发生氧化反应、加成反应和加聚反应等。从工业生产角度说,重要的是乙烯和丙烯,它们是制造合成纤维、合成树脂等的基础原料,工业上是由石油裂解生产的。
【萘】结构最简单、工业上最重要的稠环芳香烃,分子式C10H8,结构式为:

0.9625克/厘米3(100℃),不溶于水,易溶于苯、乙醚和热乙醇,易升华,有特殊气味。
化学性质与苯相似,取代反应比加成反应容易进行。萘的取代

例如:

萘比苯容易氧化:

邻苯二甲酸酐是制染料、药物、塑料的重要原料。工业上的萘大部分用于生产邻苯二甲酸酐。煤焦油中含萘可达10%,可以从煤焦油的中油馏分或右油产品裂化所得的高沸点镏分用结晶法分离获得。
【聚氯乙烯】

5万到12万。无固定熔点,有较好机械性能和电绝缘性能,对光和热的稳定性差,长时间光照及140℃以上高温会分解产生氯化氢。实际应用中需加入稳定剂,以提高对光和热的稳定性。该树脂耐化学腐蚀,不易着火。注塑时加入适当稳定剂、增塑剂和润滑剂,经加工成型可制成硬质热塑性塑料,以代替金属制成各种工业型材、管材、机械零件、绝缘板、印刷板及防腐材料等;软质热塑性塑料主要用做包装材料和防雨材料;还可制作人造革、地板、录音材料、合成纤维(氯纶)、家具,运动器材等。聚氯乙烯通常是由乙炔在金属卤化物催化下与氯化氢加成制得氯乙烯单体,再经加聚而得:

【定义】由两种或几种不同的单质或化合物机械混合而成的物质,叫做混合物。
【说明】【定义】冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫做黑色金属。实际上纯净的铁与铬都是银白色的,而锰是银灰色的。之所以把它们叫做黑色金属,是因为钢铁表面常覆盖一层黑色的四氧化三铁,而锰和铬又主要应用于冶炼合金钢,所以人们把铁、铬、锰以及它们的合金叫做黑色金属。
在各种金属中,铁在地壳中分布较集中,储量较丰富,开采和冶炼较多,价格也较廉。铸铁和钢的品种和规格很多,它们是工业上最广泛应用的金属材料,在国民经济中占有极重要的地位。铬与锰主要应用于制合金钢。铁、铬、锰及其合金都不是黑色的,而钢铁表面经常覆盖着一层黑色的四氧化三铁。这样分类,主要是从钢铁在国民经济中的重要地位出发的。
【有色金属】通常是指除铁、铬、锰和铁的合金以外的其它金属。可分为四类:
(1)重金属,如铜、锌、铅、镍等。
(2)轻金属,如钠、钙、镁、铝等。
(3)贵金属,如金、银、铂、铱等。
(4)稀有金属,如锗、铍、镧、铀等。
【重金属】一般是指密度在4.5克/厘米3 以上的金属。例如铜、锌、钴、镍、钨、钼、锑、铋、铅、锡、汞等,过渡元素大都属于重金属。也有把密度在5克/厘米3 以上的金属称为重金属的。
【轻金属】一般是指密度在4.5克/厘米3 以下的金属。例如钠、钾、镁、钙、铝等。周期系中第一、二主族均为轻金属。也有把密度在5克/厘米3 以下的金属称为轻金属的。
按冶金工业中有色金属的分类法,密度小于4.5 g/cm3 的金属并不都归入轻金属,如锂、铷、铯、铍归入稀有金属(分属稀有轻金属),钛归入稀有金属中的难熔金属。
【贵金属】通常是指金、银和铂族金属(包括钌、铑、钯、锇、铱、铂)共8种。这些金属在地壳中含量较少,不易开采,价格较贵,所以叫贵金属。这些金属对氧和其它试剂较稳定,金和银常用来制造装饰品和硬币。
【贵金属】贵金属是有色金属中的一类,包括金、银和铂族金属(钼、钌、 铑、钯、锇、铱)共8种。这些金属在地壳里的丰度低,分布稀散,彼此互溶共生,富集、分离和提纯都较困难,价格较贵,所以得名为贵金属。
大量的银从冶炼铜、铅、锌的阳极泥中回收,金和铂族金属主 要从处理砂矿和矿脉中获得。我国的铂族金属主要从铜、镍、硫化共生矿中回收获得。
金、银常用来制造装饰品和钱币。从19世纪末开始,贵金属和贵金属合金应用于工业和科学研究,现广泛用于航空、航天、原子能、化工、电子工业、冶金工业等部门。
【稀有金属】通常是指自然界中含量较少,比较分散的金属。它们难于从原料中提取,在工业上制备及应用较晚。稀有金属和普通金属没有严格界限,某些稀有金属比铜、汞、镉等金属还多。稀有金属在现代工业中具有重要的意义,往往把黑色金属、有色金属和稀有金属并列为三大类。稀有金属根据其在地壳中的分布状况及冶炼方法,可分为六类:
(1)稀有轻金属,如锂、铷、铯、铍、钛等。
(2)稀有难熔金属,如钨、钼、铌、钽、铪、钒等。
(3)稀有分散金属(或称稀散金属),如镓、铟、铊、锗等。
(4)稀土金属,包括钪、钇和镧系元素。
(5)稀有贵金属,指铂族元素。
(6)稀有放射性金属:包括钋、钫、镭、锕、钍、镤、铀以及从1940年以来陆续发现的十多种人造放射性元素。
【稀有金属】稀有金属通常指在地壳中含量较少或分布稀散的金属。它们难以从原料中经济地提取,制取和使用得很少,因此得名为稀有金属。近半个世纪以来,稀有金属的研究、生产和应用迅速发展,有些稀有金属已经不“稀”,如钛在现代技术中的应用日益广泛、产量增多,所以有人也把它列入轻金属。
我国稀有金属资源丰富,例如,钨、钛、稀土、钒、锆、钽、铌、锂、 铍等已探明的储量都居于世界前列。我国内蒙的包头市境内稀土储量占全国的97%,占世界储量的77%,是闻名世界的“稀土之 都”。包头稀土高新技术产业是国家级的,预计到本世纪末将成为全球最大的稀土工业之城。
【不成盐氧化物】不能跟酸起反应,又不能跟碱起反应而生成盐和水,这类氧化 物叫做不成盐氧化物。例如,NO、CO属于不成盐氧化物。一氧化碳能跟氢氧化钠起反应,生成甲酸的钠盐。
CO+NaOH→HCOONa,但是在生成盐时没有生成水,所以一氧化碳仍属于不成盐氧化物。【定义】能跟碱起反应而生成盐和水,这种氧化物叫做酸性氧化物。
【说明】【定义】能跟酸起反应,生成盐和水,这种氧化物叫碱性氧化物。
【说明】【定义】能跟酸反应生成盐和水,又能跟碱反应生成盐和水,这种氧化物叫做两性氧化物。
【说明】【定义】由一定数量的配体(阴离子或分子)通过配位键结合于中心离子(或中性原子)周围而形成的跟原来组分性质不同的分子 或离子,叫做配合物。
【说明】【定义】
1. 它是带电的原子或原子团。
2. 它是由原子(包括原子团)或分子失去或得到电子后形成 的带电粒子。
【说明】
1. 原子失去电子后带正电荷,变成阳离子(或正离子);得到电子后带负电荷,变成阴离子(或负离子)。带电的原子团如高锰 酸根离子(Mn04-)、铜氨络离子{[Cu(NH3)2+}等,后者用定义2就难以说明。
2. 简单离子有三个重要特征,它们对离子的性质有决定性的影响。
(1) 离子电荷 简单离子所带的电荷数,就是该元素的化合价。例如,Fe-2e-→Fe2+ , Fe2+带2个单位正电荷,铁的化合价是+ 2。Fe2+有还原性,而Fe3+有氧化性。
(2) 离子半径 测定离子化合物的核间距,可以算出离子的半径,如rI-=216pm, rBr-=195pm。I-和Br-有相同的最外电子层结构,但因rI->rBr- ,I—容易失去电子,表现较强的还原性。
(3) 离子的电子层结构 离子的电子层结构有惰性气体构型 [如Na+ (2s22p6), F-(2s22p6) ]、18电子构型[如Zn2+ (3s23p6Sd10)、 Ag+ (4s24p64d10)]和不饱和构型[如 Pb2+ (6s2)、Fe2+ (3s23p63d6)] 三类
3. 离子一般存在于电解质溶液和离子化合物的熔融状态中。 在电弧、火焰或气体放电管中也能发现有简单离子或简单分子的离子。例如,在放电管或阴极射线中可以证明有H2+
【定义】含有结晶水的固体物质,叫做水合物(曾用名:结晶水合物)。
【说明】
1. 结晶水合物中的水分子是以确定量存在的,如FeCl3•6H20、FeS04•7H20、Ba(OH)2•8H20 和 ZnS04•7 H20等。 因此,结晶水合物是纯净物。
2. 水合物中的水分子有各种结合方式。一种是作为配位体, 配位在金属离子上,叫配位结晶水。另一种结合在阴离子上,叫阴离子结晶水。例如,CuSO4•5H20加热到113°C,只失去4分子水,加热到258°C才能脱去最后1分子水。由此推断,它的结构是 [Cu(H2O)4]2+ [SO4(H2O)]2- 。
【定义】是由6个sp2杂化碳原子通过σ键和π键构成平面正六边形的碳环。
【说明】
1.苯分子中6个碳原子各以3个sp2杂化轨道分别跟相邻的两个碳原子的sp2杂化轨道和氢原子的s轨道重叠,形成6个碳碳σ键和6个碳氢σ键。两个sp2杂化轨道的夹角是120°,正适合6个碳原子处于一个平面上,形成一个正六边形的苯环。苯环上6个碳原子各有一个未杂化的2p轨道,6个2p轨道的对称轴都垂直于环的平面,并从侧面相互重叠,形成一个闭合的π键。它均匀地对称分布在环平面的上方和下方。通常把苯的这种键型叫做大兀键。苯分子中π键电子云完全平均化,使苯环中每个碳碳键的键长和键能都是相等的。这就说明苯分子的对称性和稳定性。
2.苯环的主要化学特性是环平面上下的π键电子容易受到亲电试剂的进攻,结果通常发生环上的取代反应。由于苯环较稳定,较难发生环上的加成反应。
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| 苯环 |
【定义】在单键和双键相互交替的共轭体系或其他共轭体系中,由于π电子的离域作用使分子更稳定、内能降低、键长趋于平均化,这种效应叫做共轭效应。
【说明 】
1. 诱导效应和共轭效应都能使体系的电荷分散、能量降低、 稳定性增加。但是两者的区别是诱导效应主要通过σ键传递,而且传递二三个原子后就迅速减弱到可以忽略不计。共轭效应主要i通过π键传递,能从共轭体系的一端传递到较远的一端。
2. 共轭效应分静态共辄效应和动态共扼效应。静态共轭效应是在没有外界的影响下表现的一种内在性质。例如,苯分子中各碳原子共平面,相邻π键交叠而成共轭,使6个碳碳键的键长平均化,使体系趋于稳定。动态共轭效应是在外界条件(如试剂)影响下使分子中的电子云密度重新分配,分子的极性增大。例如: 1,3-丁二烯跟卤化氢反应时,由于动态共轭效应使加成反应主要发生1,4-加成。
3. 如果共轭体系中的取代基能降低体系的电子云密度,则这些基团有吸电子共轭效应,如-NO2、—CN、一COOH、一CHO、一COR 等。如果取代基能增加共轭体系的电子云密度,则这些基团有给电子的共轭效应。这类取代基如—NH2、—Cl、-OH。
【定义】苯环上原有取代基对新引入取代基位置的影响,叫做定位效应。
【说明】
1.苯环上新引人的取代基所占的位置决定于原有取代基的性质,按它们的定位效应分成两类:
第一类叫邻、对位定位基。这类取代基在苯环上能使新引入的取代基主要定位于它的邻、对位(邻+对>60%)。除卤原子外, 其他基团都能使苯环活化,使取代反应容易发生。这些基团的结构特点是跟苯环连接的原子一般只有单键,多数具有未共用的电子对。属这类取代基的有(按定位效能从强到弱排列):一O- (氧负离子)、一N(CH3)2 (二甲胺基)、一NH2 (氨基)、一OH (羟基)、—OCH3(甲氧基)、—NHCOCH3 (乙酰胺基)、一CH3 (甲 基)、—OCOCH3 (乙酰氧基)、一Cl (氯)、一Br (溴)、一I(碘)、 —C6H5(苯基)等。
第二类叫间位定位基。这类取代基在苯环上能使新引人的取代基主要定位在它的间位,而且都会使苯环钝化。这些基团的结构特点是跟苯环连接的原子一般都有不饱和键(双键或三键)或正电荷。属于这类取代基的有(按定位效能从强到弱排列): 一N+(CH3)3 (三甲胺基正离子)、一N02(硝基)、一CN (氰基)、 —S03H (磺基)、一CHO (醛基)、一COCH3 (乙酰基)、一COOH (羧基)、—COOCH3 (甲氧羰基)、一CONH2 (氨基甲酰基)、 一N+H3(胺基正离子)等。
2. 除取代基的定位效应(起决定作用的)外,温度、溶剂、催化剂等反应条件以及苯环原有取代基的体积大小等因素,对反应生成各种异构体的比也有影响,但一般不会改变苯环上原有取代基的定位效应。
3. 当苯环上已有两个取代基时,第三个取代基引人的位置, 一般可根据原有两个取代基的性质来判断。当两个取代基的定位效应一致时,仍由上述的定位规则来决定。 当原有两个取代基的定位效应不一致时,如果取代基属于同一类,则第三个取代基引入的位置主要决定于定位作用强的取代基。如果两个取代基分属两类,则第三个取代基引入的位置,一般 由邻、对位定位基起主要作用,因为邻、对位定位基(除卤原子外) 能使苯环活化。
【定义】硝酸分子(H0—N02)中去掉一个羟基(一0H)后剩余的一价原子团(一NO2),叫做硝基。
【说明】
1. 硝基是硝酸的酰基,因此硝基又叫硝酰基。
2. 硝基是硝基化合物的官能团。硝基是发色团,能加深有机物(染料等)的颜色。有些药物分子中引入硝基能增强抗菌性。分子中引入多个硝基会使它的氧化性增强,成为强爆炸性的物质(如 TNT、苦味酸)。
【定义】硫酸分子(H0—S02—OH)中去掉一个羟基后剩余的一价原子团(一S02—0H或一S03H),叫做磺基。
【说明】
1. 磺基是硫酸的酰基,因此磺基又叫做磺酰基。
2. 磺基跟烃基的碳原子直接相连形成磺酸(R—S03H)。磺酸是很强的有机酸,它的酸性同一般无机酸相似。有机物分子中引入磺基后会增强它的酸性和水溶性,因此多数合成染料含有磺基。
【定义】氨分子(NH3)中去掉一个氢原子后剩余的一价原子团 (一NH2)叫做氨基。
【说明】
1. 伯胺(R—NH2)、氨基酸、酰胺(R-CO-NH2)等有机物分子都含有氨基。引人氨基,会增加化合物的碱性。
2.氨分子中去掉两个和三个氢原子后剩余的两价原子团
(一NH一)和二价原子团(-N一)分别叫亚氨基和次氨基。仲胺 (R2NH)和叔胺(R3N)分子中分别含有这两种基团。
【定义】自由基参与的反应叫自由基反应。
【说明】
1. 自由基是在光照、辐射、过氧化物或高温作用下,由分子中原子间的共价键的均裂产生的,有不成对价电子的原子或原子团, 叫做自由基(曾用名:游离基),例如H• (氢自由基)、Cl•(氯自由基)、•CH3(甲基自由基)。
2. 自由基反应具有链反应的特点,反应历程经链引发(产生活性中间体——自由基)、链增长(自由基向反应物进攻,生成新的自由基)和链的终止(自由基老化丧失活性)三个阶段。例如,
链引发:
Cl•┆•Cl → •Cl+ •Cl
链增长:
Cl•+H•┆•CH3 → •CH3+ HCl
•CH3+Cl••Cl→CH3Cl+ •Cl
链终止:
Cl• + •Cl→Cl2
•CH3+•CH3→CH3-CH3
•CH3+ • Cl → CH3Cl
自由基反应是通过共价键的均裂进行的,酸、碱的存在或溶剂极性的改变对自由基反应的影响很小,但非极性溶剂有利于自由基反应。
3. 自由基反应主要有两大类。一类是自由基取代反应,如烷烃的氯代反应。另一类是自由基加成反应,如氯跟四氯乙烯的加成反应。
【定义】在有机物分子中的碳原子上引入卤素原子,这种反应叫卤化。
【说明】
1. 按引入卤素的不同,可分为氟化、氯化、溴化、碘化。工业上氯化反应用得最多,碘化反应一般很难发生,氟化反应很难控制。通常通过间接的方法把氟原子引入有机物中。
2. 通常用取代反应(如饱烃、芳香烃跟X2的取代反应)和加成反应(如不饱和烃跟X2、HX的加成反应)使有机物卤化。
【定义】在有机物分子中的碳原子上引人硝基(一NO2)的反应 叫硝化。
【说明】
1.芳香族化合物通常用浓硝酸或混酸(浓硝酸和浓硫酸的混合物)作硝化剂硝化(亲电取代反应)。在没有硫酸存在下,硝酸按下式离解,N02+(硝酰正离子)是有效的硝化剂(亲电试剂):
2HN03 → N02+ +H20 + N03-
当硫酸存在时,能生成更多的NO2+ ,更容易发生硝化反应。

【定义】在有机物分子中引入磺基(一SO3H)的反应叫磺化。
【说明】
1. 脂肪族化合物通常用间接的方法磺化。
2. 芳香族化合物主要用直接磺化(亲电取代反应)。常用的磺化剂有浓硫酸、发烟硫酸等。磺化反应一般按下列历程进行。

【定义】有机物在适当条件下,从分子中相邻的两个碳原子上去掉H20、HX、H2、NH3等小分子而生成不饱和(双键或三键)化合物的反应叫消除反应(曾用名:消除反应)。
【说明】消除反应主要有卤代烃脱商化氢和醇分子内脱水反应。
例如

卤代烃在脱去HX时,氢原子主要从卤原子相邻含氢较少的碳原子上脱去。醇分子内脱水时,氢原子主要从羟基相邻常氢较少的碳原子上脱去。例如,

【定义】酯在碱性水溶液中水解而生成盐和醇,这种反应叫皂化。
【说明】油脂(高级脂肪酸的甘油酯)跟氢氧化钠溶液共热,生成肥皂(高级脂肪酸钠盐)和甘油。所以通常把酯的碱性水解反应叫皂化。酯的碱性水解历程如下:

【定义】由分子量较小的化合物(单体)而结合成分子量较大的化合物,这种反应叫聚合反应。
【说明】根据分子的元素组成和结构形式的变化分为两类。
1.加聚反应由一种或多种单体相互加成而生成高分子化合物,这种反应叫加聚反应。一种单体发生的加聚反应叫做均聚反应。由两种或两种以上单体发生的加聚反应叫共聚合反应。
2.缩聚反应有两个或两个以上官能团的单体相互缩合,生 成高分子化合物,同时生成小分子(如水、卤化氢、氨和醇等),这种反应叫缩聚反应。
【定义】分子中的碳原子间全部以单键连接,碳原子余下的价键被氢原子饱和的碳氢化合物,叫做饱和烃。
【说明】
1. 根据碳架结构,饱和烃分开链的烷烃(也称石蜡烃)和闭链 的环烷烃。它们的通式分别是CnH2n+2和CnH2n。
2. 烷烃命名的基本原则:(1)选择最长的碳链为主链,根据 主链上的碳原子数写出主链为某烷,支链当作取代基。(2)从靠近 取代基的一端给主链上碳原子依次编号,把取代基的位次和名称写在母体名称前面。(3)同一碳原子上有两个相同的取代基,取代 基的位次号应重复写两次;不同碳原子上有相同的取代基应分别写出它们的位次。书写时把简单的取代基写在前,复杂取代基写在后。(4)取代基的应次用阿拉伯数字表示,取代基的数目用汉字二、三、四等数字表示。、阿拉伯数字间用“,”号分开,阿拉伯数字和汉字之间或和基团名称之间用短线分开。(5)有两种以上选 择主链的可能性时,应选择含支链数较多的碳连为主链。如果支链数目也相同,应选择支链位次总和最小的碳链为主链。
3. 环上带有支链的环烷烃命名时,龜号从环上连有支链的碳 原子开始。如果有两个或两个以上的支链,常使较小的支链位次较小。如果支链所含的碳原子数超过环上的碳原子数,或同一碳 链上连有几个环时,就以碳链作母体,环作取代基来命名。
4. 由于C一C键和C—H键的键能较大,C—H键的极性较小,所以饱和烃的性质比较稳定,通常条件下很难跟强酸、强碱和强氧化剂反应。但在适当条件下会发生氧化、燃烧、取代、异构化 和裂解等反应。小环的环烷烃(如环丙烷、环丁烷)的环不稳定,环 易破裂,在适当条件下能跟H2、X2、HX等发生加成反应,生成相应的开链有机物。
【定义】烃分子中的一个或多个氢原子被卤原子取代,生成的化合物叫做卤代烃。
【说明】
1. 卤代烃简称卤烃。氟代烃虽然属于卤代烃,但是它的制法和性质比较特殊,一般把它分开讨论。通常所说的卤代烃指氯代烃、溴代烃和碘代烃。根据烃基的不同,卤代烃分脂肪族卤代烃和 芳香族卤代烃。根据分子中所含的卤素原子数又把它们分成一卤 代烃、二卤代烃、三卤代烃等。含有两个或两个以上卤原子的卤代 烃统称多卤代烃。
2. 卤代烃命名时以烃为母体,卤素作取代基,再按烃的卤化物命名。如果分子里有双键等官能团,这些官能团的位次先于卤素。不太复杂的卤代烃也常用根基官能团命名法,就是在有机基团名称后加上相应卤化物的词尾来命名。例如,CH3Br和CH2=CHC1分别命名为甲基溴和乙烯基氯
3. 卤代烃分子中的C-X键是极性键,其中的卤原子很活泼,容易被其他原子或原子团取代。不同卤代烃发生化学反应的相对速度,除了决定于X原子的种类(活泼性顺序是RI>RBr>RCl)外,还决定于C—X键中跟碳原子结合的基团。卤代烃还能发生消去反应。
【硬脂酸】分子式C18H36O2, 分子量284.47。学名十八烷酸。纯品为带有光泽的白色柔软小片。以甘油酯的形式存在于牛脂、羊脂或其它动物脂中。熔点70~71℃, 沸点383℃。密度(20/4℃)0.9408克/厘米3 。工业品可分为一级、二级、三级, 是以硬脂酸为主要成分, 并含有软脂酸等的混和酸。不溶于水, 溶于乙醇、丙酮和苯, 易溶于乙醚、氯仿、四氯化碳和二硫化碳等。可用于制化妆品、表面活性剂、橡胶配合剂、软化剂、防水剂等。可由硬化油、牛脂或羊脂水解后经蒸馏制得。
【油酸】分子式C18H34O2分子量:282.45。学名顺式-9-十八烯酸, 系分子中含有一个碳碳双键的不饱和脂肪酸。双键两端的碳链呈顺式结构。室温下为无色液体。长期暴露在空气中会变为黄至棕色, 有味。熔点13.2℃, 沸点286℃(13.3千帕——100mmHg)。密度(20/4℃)0.8905克/厘米3 。不溶于水, 溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等。以氮的氧化物、硝酸亚汞、亚硫酸等处理时, 可转化为反式油酸, 催化加氢可生成硬脂酸;氧化油酸可生成壬酸和壬二酸。油酸是其它油类、脂肪酸等的良好溶剂。可用于制取肥皂、润滑剂、浮选剂、油膏及油酸盐等。可由油脂水解后再行分离制得。
【软脂酸】分子式C16H32O2分子量:256.42。俗称棕榈酸, 学名十六烷酸、白色带有珠光的鳞片, 在许多油和脂肪中以甘油酯的形式存在。熔点63~64℃、沸点271.5℃(13.3千帕——1000mmHg), 密度(62/4℃)0.853克/厘米3 。不溶于水, 微溶于乙醇, 溶于热乙醇、乙醚和氯仿等。用于制取蜡烛、肥皂、润滑剂、合成洗涤剂、软化剂等。可由棕榈油水解制得。
【丙烯腈】分子式C3H3N, 分子量53.05, 结构简式CH2=CH-CN。无色易流动的液体, 蒸气有毒!熔点-83~-84℃, 沸点77.3~77.4℃。密度(20/4℃)0.8060克/厘米3 。稍溶于水, 易溶于一般有机溶剂。其蒸气与空气形成爆炸性混和物, 爆炸极限3.05~17.0%(体积)。水解生成丙烯酸, 加氢还原生成丙腈。易聚合, 也能与氯乙烯等单体共聚。主要用于制取聚丙烯腈、丁腈橡胶和其它合成树脂等。由丙烯经氨化、氧化制得, 或由乙炔和氢氰酸直接化合制得。
【高分子溶液】高分子化合物溶于适当的溶剂中可形成高分子溶液。高分子溶液具有双重性质, 一方面由于这种分散相微粒大小与溶胶粒子相近, 表现出溶胶的某些特性;另一方面高分子溶液是分子分散体系, 又有某些真溶液的特点。
高分子溶液和胶体溶液有许多不同之处:
(1)高分子溶液是单相体系, 胶体是多相体系。
(2)高分子溶液分散相极易溶剂化, 这是因为高分子化合物组成中, 常含有大量亲水基团, 如—OH、-COOH、-NH2等, 而胶体微粒的溶剂化能力比高分子化合物弱得多。
(3)高分子溶液中分散相微粒一般不带电荷, 胶体微粒则是带电的, 高分子溶液的稳定性是它的高度溶剂化起了决定性作用。
(4)高分子化合物溶解的过程就是溶剂化过程, 当用蒸发的方法除去溶剂后再加入溶剂仍能自动溶解, 它的溶解过程是可逆的, 而胶体中的胶粒一旦凝聚, 一般很难或者不能用简单加入溶剂的方法使之复原。高分子溶液还有一项与真溶液和溶胶都不同的特性, 就是有较大的粘度。
【果糖】分子式C6H12O6,是己酮糖,存在于水果和蜂蜜中,纯净果糖是白色晶体,易溶于水,是最甜的糖。它和葡萄糖互为同分异构体。果糖分子中没有醛基,但酮羰基邻位有羟基存在,其水溶液也能发生银镜反应,也能被新制氢氧化铜氧化,生成氧化亚铜红色沉淀,具有还原性。果糖是一种重要的营养剂,还可作药用。蔗糖水解可得果糖和葡萄糖。
【链反应】这是一类比较特殊的反应。这类反应的特点是:反应一旦开始,如果不加控制,就可发生一系列的连串反应,使反应自动进行下去,故称为链反应。链反应一般分为三个阶段:链的引发、链的传递和链的终止。链的引发需要吸收能量,对反应条件也很敏感,反应一旦引发,通常都进行得非常迅速。例如氢气和氯气化合的反应就是链反应,其反应过程如下:
链的引发:在光照条件下产生自由基(或称活性质点),可表示为
Cl2→Cl·+Cl·
链的传递:自由基参加反应,同时又产生新的自由基,新的自由基又参加反应,再产生新的自由基……不断往下传递,其反应过程是:
Cl·+H2→HCl+H·
H·+Cl2→HCl+Cl·
…………
链的终止:是自由基本身结合为正常分子的步骤。若自由基与器壁或其它分子碰撞耗散了能量而使链终止。
Cl·+Cl·+M(器壁或其它分子)→Cl2+M
根据链反应中链传递的方式不同,又可分为直链反应和支链反应。