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1、第二章物质的化学组成和聚集状态第一页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012第二章 物质的化学组成和聚集状态2v(1)物质的化学组成物质的化学组成v(2)固体固体v(3)液体和液晶液体和液晶v(4)气体和等离子体气体和等离子体第二页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学201220122.1 物质的化学组成v2.1.1 配位化合物v2.1.2 团簇v2.1.3 非整比化学物v2.1.4 金属有机化合物v2.1.5 高分子化学物v2.1.6 自由基和生物大分子第三页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学2012201
2、22.1.2 2.1.2 配位化合物配位化合物配合物 内层 中心离子（阳离子）配体（中性分子或阴离子）外层 配离子Cu(NH3)42+SO42-中心原子配位原子配体配位数内层外层第四页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012 K3 Fe(CN)6 中心原子配位原子配体配位数外层内层中心原子是具有空轨道的离子或原子配体可以是阴离子或中性分子，也可由多种配体组成配位原子是具有孤电子对的元素第五页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012.uCu(NH2CH2CH2NH2)2SO4 鳌合物配 一个体中有多个配位元素第六页，本课件共
3、有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012配合物的命名配合物的命名va内层和外层的命名顺序常按电性编排，负离子在前，正离子在后。vb对于内界则有下列规定：v 1）在配位体与中心离子的名称之间加一“合”字：某（指配位体）合某（指中心离子）。第七页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012 （2）在配位体名称前用汉字一、二、三标明其数目，在中心离子的名称后用罗马数字（）、（）、（）标明其化合价或氧化数，若中心离子只有一种化合价也可不标明。（3）若内界有多种配位体，其命名顺序是：由简单到复杂，先离子后分子，（化学式的书写顺序与此相反）。第八页
4、，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012vFe(CN)64-六氰合铁（六氰合铁（）酸根离子）酸根离子vK3Fe(CN)6六氰合铁（六氰合铁（）酸钾）酸钾vPt(NH3)4(NO2)ClCl2二氯化二氯化一氯一硝基四氨一氯一硝基四氨合铂（合铂（）vCo(NH3)3Cl3三氯三氯三氨合三氨合钴（钴（）第九页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学201220122.1.2团簇团簇v团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，或化学结合力组成的相对稳
5、定的微观或亚微观聚集体，其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。v团簇的空间尺度是几埃至几百埃的范围，用无机分子来团簇的空间尺度是几埃至几百埃的范围，用无机分子来描述显得太大，用小块固体描述又显得太小，许多性质描述显得太大，用小块固体描述又显得太小，许多性质既不同于单个原子分子，又不同于固体和液体，也不能既不同于单个原子分子，又不同于固体和液体，也不能用两者性质的简单线性外延或内插得到。用两者性质的简单线性外延或内插得到。v因此，人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体物因此，人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体物质之间的物质结构的新层次，是各种物质
6、由原子分子向质之间的物质结构的新层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态，或者说，代表了凝聚态物质大块物质转变的过渡状态，或者说，代表了凝聚态物质的初始状态。的初始状态。第十页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012v团簇广泛存在于自然界和团簇广泛存在于自然界和人类实践活动中，涉及到人类实践活动中，涉及到许多许多物质运动过程和许多许多物质运动过程和现象，现象，v如催化、燃烧、晶体生如催化、燃烧、晶体生长、成核和凝固、相变、长、成核和凝固、相变、溶胶、薄膜形成和溅射溶胶、薄膜形成和溅射等，构成物理学和化学等，构成物理学和化学两大学科的一个交叉点，两大
7、学科的一个交叉点，成为材料科学新的生长成为材料科学新的生长点。点。全同纳米团簇周期点阵团簇物理第十一页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012v目前团簇科学研究的几个主要方向是：目前团簇科学研究的几个主要方向是：（1）研究团簇的组成及电子构型的规律、幻数和几何结构、稳）研究团簇的组成及电子构型的规律、幻数和几何结构、稳定性的规律；定性的规律；（2）研究团簇的成核和形成过程及机制，研究团簇的制备方法、）研究团簇的成核和形成过程及机制，研究团簇的制备方法、尤其是获取尺寸均一与可控的团簇束流；尤其是获取尺寸均一与可控的团簇束流；（3）研究金属、半导体及非金属和各种
8、化合物团簇的光、电、）研究金属、半导体及非金属和各种化合物团簇的光、电、磁、力学、化学等性质，它们与结构和尺寸的关系，及向大磁、力学、化学等性质，它们与结构和尺寸的关系，及向大块物质转变的关节点；块物质转变的关节点；（4）研究团簇材料的合成和性质；）研究团簇材料的合成和性质；（5）探索新的理论，不仅能解释现有团簇的效应和现象，而且）探索新的理论，不仅能解释现有团簇的效应和现象，而且能解释和预知团簇的结构，模拟团簇动力学性质，指导实验；能解释和预知团簇的结构，模拟团簇动力学性质，指导实验；（6）发展新的方法对团簇表面进行修饰和控制）发展新的方法对团簇表面进行修饰和控制.第十二页，本课件共有125
9、页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学201220122.1.3非整比化学物非整比化学物nonstoichiometriccompoundsv各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物。合物。非整比化合物有两种类型：非整比化合物有两种类型：化合物中某一种原子短缺（如化合物中某一种原子短缺（如WO3-，UH3-），或过多（如），或过多（如Zn1+，UO2+）；）；在层状结构的夹层之间嵌入某些中性分子或金属原子（如在层状结构的夹层之间嵌入某些中性分子或金属原子（如LiTiS2）。）。v非整比化合物与其母体化合物的不同之处在于：它们的非整比化
10、合物与其母体化合物的不同之处在于：它们的组成可以改变，呈现深的颜色，具有金属性或半导体性组成可以改变，呈现深的颜色，具有金属性或半导体性和不同的化学反应活性，还有特殊的光学和磁学性质。和不同的化学反应活性，还有特殊的光学和磁学性质。v非整比化合物常见于过渡元素的二元化合物，如氢化物、非整比化合物常见于过渡元素的二元化合物，如氢化物、氧化物、硼化物、碳化物、氮族化物、硫族化物等。氧化物、硼化物、碳化物、氮族化物、硫族化物等。第十三页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012v在在6001200将氧化锌将氧化锌ZnO晶体放在锌蒸气中加热，晶体放在锌蒸气中加热，晶体
11、变为红色氧化锌晶体变为红色氧化锌Zn1+O，是，是N型半导体。由于过量型半导体。由于过量锌原子进入晶体的间隙位置，导电性增加。锌原子进入晶体的间隙位置，导电性增加。v嵌入型非整比化合物包括：嵌入型非整比化合物包括：笼形化合物。外来的分子进入基质化合物的空巢中，例如氙的水笼形化合物。外来的分子进入基质化合物的空巢中，例如氙的水合物合物XexH2O晶体中，氙原子位于由晶体中，氙原子位于由20个水分子组成的五元十个水分子组成的五元十二面体的笼形结构的中心。二面体的笼形结构的中心。夹层化合物。如碱金属原子进入过渡金属元素硫化物的夹层之夹层化合物。如碱金属原子进入过渡金属元素硫化物的夹层之间。间。分子筛
12、化合物。外来分子嵌入基质的三维结构通道之中。已知分子筛化合物。外来分子嵌入基质的三维结构通道之中。已知的嵌入型化合物基质有百种以上，每一种都可以容纳许多种外来的嵌入型化合物基质有百种以上，每一种都可以容纳许多种外来分子，例如，仅石墨就可以容纳分子，例如，仅石墨就可以容纳1.2万种外来分子和原子。万种外来分子和原子。第十四页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学201220122.1.4金属有机化合物金属有机化合物v有机金属化合物又称金属有机化合物有机金属化合物又称金属有机化合物(metallo-organiccompound)。烷基（包括甲基、乙级、丙基、丁基等）和芳香基
13、烷基（包括甲基、乙级、丙基、丁基等）和芳香基（苯基等）的烃基与金属原子结合形成的化合物，（苯基等）的烃基与金属原子结合形成的化合物，以及碳元素与金属原子直接结合的物质之总称。以及碳元素与金属原子直接结合的物质之总称。v与锂、钠、镁、钙、锌、镉、汞、铍、铝、锡、与锂、钠、镁、钙、锌、镉、汞、铍、铝、锡、铅等金属能形成较稳定的有机金属化合物。铅等金属能形成较稳定的有机金属化合物。第十五页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012金属有机化合物的分类金属有机化合物的分类v1，离子型化合物：具有离子型化合物的特性，如，离子型化合物：具有离子型化合物的特性，如RLi（烷
14、基锂），（烷基锂），R2CuLi(二烷基铜锂二烷基铜锂)，RMgCl(烷基烷基氯化镁，格氏试剂氯化镁，格氏试剂)VictorGrignard因发明格氏试剂获因发明格氏试剂获1912年年NobelPrize第十六页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012金属有机化合物的分类金属有机化合物的分类v2，键化合物：第键化合物：第AA族和第族和第B，B族元素族元素与有机基团主要以与有机基团主要以共价键结合形成化合物。具挥发共价键结合形成化合物。具挥发性，对环境有影响：性，对环境有影响：v甲基汞化合物、四乙基铅、三丁锡甲基汞化合物、四乙基铅、三丁锡公害事件：公害事件：水
15、俣病事件水俣病事件甲基汞能引起慢性汞中毒。最典型的实例是发生在日本九州岛水俣地区因长期食用受甲基汞污染的鱼贝甲基汞能引起慢性汞中毒。最典型的实例是发生在日本九州岛水俣地区因长期食用受甲基汞污染的鱼贝类而引起的慢性甲基汞中毒，即水俣病。类而引起的慢性甲基汞中毒，即水俣病。地点：日本熊本县水俣湾附近，首先，动物出现异常现象。随后，病例出现。地点：日本熊本县水俣湾附近，首先，动物出现异常现象。随后，病例出现。1956年开始年开始,至至1968年年日本政府才断定水俣病是甲基汞所致。日本政府才断定水俣病是甲基汞所致。第十七页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012铅、
16、汞、镉、锡等铅、汞、镉、锡等重金属的危害重金属的危害铅、汞、镉、锡等在自然界会甲基化（或烷基化），如由无机汞转化铅、汞、镉、锡等在自然界会甲基化（或烷基化），如由无机汞转化为甲基汞。其中大多数是由于水体底质中微生物的作用，在鱼体内则为甲基汞。其中大多数是由于水体底质中微生物的作用，在鱼体内则是通过各种生物转化而成。是通过各种生物转化而成。一般有机金属化合物有脂溶性，比无机金属容易通过生物膜，经肠壁吸一般有机金属化合物有脂溶性，比无机金属容易通过生物膜，经肠壁吸收，进入脑血管、胎盘的量也较多；因此有更强的生物毒性。收，进入脑血管、胎盘的量也较多；因此有更强的生物毒性。烷基金属化合物容易引起中枢神
17、经的障碍。在体内以肝等器官为主的烷基金属化合物容易引起中枢神经的障碍。在体内以肝等器官为主的微粒体药物代谢酶系统使有机金属化合物脱去烷基、芳香基，最终成微粒体药物代谢酶系统使有机金属化合物脱去烷基、芳香基，最终成为无机金属。通过生物体膜引起的毒性，以鸟类最为敏感。为无机金属。通过生物体膜引起的毒性，以鸟类最为敏感。我国汞污染情况：我国汞污染情况：自自60年代以来，松花江受上游吉林化工厂所排的含汞废水年代以来，松花江受上游吉林化工厂所排的含汞废水的影响，其水质、底泥和江中鱼贝类均受到了甲基汞的污染，松花江上游肇源江的影响，其水质、底泥和江中鱼贝类均受到了甲基汞的污染，松花江上游肇源江段水中甲基汞
18、为本底值的段水中甲基汞为本底值的3070倍，鱼汞值如用倍，鱼汞值如用WHO的标准的标准0.4mg/kg评价，第评价，第二松花江则有二松花江则有53.6%，松花江（黑龙江省境内）有，松花江（黑龙江省境内）有24%的鱼汞值（的鱼汞值（1977年）年）超过上述标准。渔民及沿岸居民体内也出现汞蓄积。超过上述标准。渔民及沿岸居民体内也出现汞蓄积。第十八页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012金属有机化合物的分类金属有机化合物的分类v3，非典型键化合物：包括，非典型键化合物：包括v，由过度金属和不饱和基团通过金属轨道与，由过度金属和不饱和基团通过金属轨道与电子之间相互
19、作用生成的电子之间相互作用生成的配合物：配合物：Cr(C6H6)2,Fe(C5H5)2(二茂铁二茂铁)v过渡元素与羰基等配位形成同时含有过渡元素与羰基等配位形成同时含有键和键和键的有机化合物：键的有机化合物：M(CO)nv多中心键型金属有机化合物：多中心键型金属有机化合物：Al(CH3)C6H52，Be(CH3)2nMx(CO)y第十九页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012金属有机化合物小结金属有机化合物小结v1827年问世的年问世的ZeiseKPtCl3(CH2=CH2)是第一个被发现的具有是第一个被发现的具有不饱和有机分子与金属键链的有机金属化合物。
20、此后，有机硅、不饱和有机分子与金属键链的有机金属化合物。此后，有机硅、有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。v著名的格氏试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展，著名的格氏试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展，Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。催化剂也给工业带来了巨大经济效益。v1951年具有特殊结构和类似芳烃的二茂铁得到了制备和结构确证，年具有特殊结构和类似芳烃的二茂铁得到了制备和结构确证，为有机过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配合物。为有机过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配合物。v现已发现，周期表中几乎所有金属元素都能
21、和碳结合，形成不现已发现，周期表中几乎所有金属元素都能和碳结合，形成不同形式的金属有机化合物。同形式的金属有机化合物。v迄今已先后有迄今已先后有10位科学家因在有机金属化学领域做出的巨位科学家因在有机金属化学领域做出的巨大贡献而荣获大贡献而荣获Nobel化学奖。化学奖。第二十页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学201220122.1.5高分子化合物高分子化合物v所谓高分子化合物，是指那些由众多原子或原子团主所谓高分子化合物，是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。物。v高分子化合物又称
22、高分子（聚合物），高分子是由分子量高分子化合物又称高分子（聚合物），高分子是由分子量很大的长链分子所组成，高分子的分子量从几千到几十万很大的长链分子所组成，高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万。甚至几百万。v高分子的分类有多种：高分子的分类有多种：按来源可分为天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大类；按来源可分为天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大类；根据用途则可分为合成树脂和塑料、合成橡胶、合成纤维等；根据用途则可分为合成树脂和塑料、合成橡胶、合成纤维等；按热行为可分为热塑性和热固性聚合物；按热行为可分为热塑性和热固性聚合物；按主链结构可分为碳链、杂链、和元素有机三类；按主链
23、结构可分为碳链、杂链、和元素有机三类；另外根据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、另外根据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、工程塑料以及特种高分子等等。工程塑料以及特种高分子等等。第二十一页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012性性 质质 和和 用用 途途塑塑 料料纤纤 维维橡橡 胶胶涂涂 料料胶粘剂胶粘剂功能高分子功能高分子以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。具有可逆形变的高弹性材料。具有可逆形变的高弹性材料。纤细
24、而柔软的丝状物，长度至少为直径的纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍。倍。高高 分分 子子 的的 分分 类类涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料用的聚合物材料能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料聚合物材料具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料子材料高分子化合物分类高分子化合物分类第二十二页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物特点高分子化合物特点v高分子与低分子化合物
25、相比较，分子量非常高。高分子与低分子化合物相比较，分子量非常高。由于这一突出特点，聚合物显示出了特有的性能，由于这一突出特点，聚合物显示出了特有的性能，表现为表现为“三高一低一消失三高一低一消失”。既是：高分子量、。既是：高分子量、高弹性、高黏度、结晶度低、无气态。因此这些高弹性、高黏度、结晶度低、无气态。因此这些特点也赋予了高分子材料（如复合材料、橡胶等）特点也赋予了高分子材料（如复合材料、橡胶等）高强度、高韧性、高弹性等特点。高强度、高韧性、高弹性等特点。无定型高分子的温度无定型高分子的温度形变曲线形变曲线1.玻璃态玻璃态2.高弹态高弹态3.粘流态粘流态几种常规材料特几种常规材料特点：点：
26、塑料：塑料：Tg橡胶：橡胶：TgTf纤维：纤维：Tg第二十三页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物类型高分子化合物类型v高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫叫线型高分子线型高分子。这种高分子在加热时可以熔融，在适当。这种高分子在加热时可以熔融，在适当的溶剂中可以溶解。的溶剂中可以溶解。v高分子化合物中的原子连接成线状并带有较长分高分子化合物中的原子连接成线状并带有较长分支时，叫支时，叫支链型高分子支链型高分子。这种高分子也可在加热时熔。这种高分子也可在加热时熔融，也可在适当的溶剂中溶解。融
27、，也可在适当的溶剂中溶解。v如果高分子化合物中的原子连接成网状时，则叫如果高分子化合物中的原子连接成网状时，则叫网网状高分子状高分子，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体结构，所以也叫体型高分子体型高分子。体型高分子加热时不。体型高分子加热时不能熔融，只能变软和弹性增大；不能在任何溶剂中溶解，能熔融，只能变软和弹性增大；不能在任何溶剂中溶解，只能在某些适当的溶剂中溶胀。只能在某些适当的溶剂中溶胀。第二十四页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物类型高分子化合物类型除了上述三种基本形状外
28、，还发展了新型结构的高分子，如除了上述三种基本形状外，还发展了新型结构的高分子，如星形聚星形聚合物、梯形聚合物、半梯形聚合物合物、梯形聚合物、半梯形聚合物等。等。线形支链形交联形星形梯形半梯形高分子的形状第二十五页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的合成高分子化合物的合成v合成高分子化合物最基本的反应有两类：一类叫加成聚合反应（简称加聚反应）合成高分子化合物最基本的反应有两类：一类叫加成聚合反应（简称加聚反应），另一类叫缩合聚合反应（简称缩聚反应），另一类叫缩合聚合反应（简称缩聚反应）。这两类合成反应的单体结构、。这两类合成反应的单体结构、
29、聚合机理和具体实施方法都不同。聚合机理和具体实施方法都不同。v加聚反应：加聚反应：由一种或两种以上单体化合成高聚物的反应，在反应过程中没有低分子物由一种或两种以上单体化合成高聚物的反应，在反应过程中没有低分子物质生成，生成的高聚物与原料物质具有相同的化学组成，其相对分子质量为原料相对质生成，生成的高聚物与原料物质具有相同的化学组成，其相对分子质量为原料相对分子质量的整改数倍。分子质量的整改数倍。仅由一种单体发生的加聚反应称为均聚反应。例如，氯乙烯合成聚氯乙烯：仅由一种单体发生的加聚反应称为均聚反应。例如，氯乙烯合成聚氯乙烯：由两种以上单体共同聚合称为共聚反应。例如，苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚由
30、两种以上单体共同聚合称为共聚反应。例如，苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚共聚产物称为共聚物，其性能往往优于均聚物。因此，通过共聚方法可以改善产品性共聚产物称为共聚物，其性能往往优于均聚物。因此，通过共聚方法可以改善产品性能。能。v缩聚反应：缩聚反应：通过单体分子中的某些官能团之间的缩合聚合成高分子的反应称为缩合反通过单体分子中的某些官能团之间的缩合聚合成高分子的反应称为缩合反应。由于低分子副产物的析出，缩聚物的结构单元要比单体少一些原子，因此相对分应。由于低分子副产物的析出，缩聚物的结构单元要比单体少一些原子，因此相对分子质量不再是单体相对分子质量的整数倍。子质量不再是单体相对分子质量的整数倍。用于
31、缩聚反应的单体所含的官能团主要有羟基用于缩聚反应的单体所含的官能团主要有羟基(OH)、胺基、胺基(NH2)、羧基、羧基(COOH)、酯基、酯基(COOR)等。缩聚物中往往保留有特征基团，如酯键等。缩聚物中往往保留有特征基团，如酯键(OCO)、醚键醚键(O)、酰胺键、酰胺键(NHCO)等。因此缩聚物一般为杂链聚合物。等。因此缩聚物一般为杂链聚合物。第二十六页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的合成高分子化合物的合成v两种或多种单体共聚时，结构单元之间连接的序列结构两种或多种单体共聚时，结构单元之间连接的序列结构更为复杂。更为复杂。v具体可分为
32、无规共聚、交替共聚、接枝共聚、嵌段共聚具体可分为无规共聚、交替共聚、接枝共聚、嵌段共聚等。等。第二十七页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名1）习惯命名法）习惯命名法v习惯命名法是一种约定俗成的方法，目前最为通习惯命名法是一种约定俗成的方法，目前最为通用。用。v其方法为先对结构单元命名，然后在结构单元名称其方法为先对结构单元命名，然后在结构单元名称前加上前加上“聚聚”字。字。v如碳链聚合物如碳链聚合物“聚丙烯聚丙烯”、“聚氯乙烯聚氯乙烯”、“聚苯乙聚苯乙烯烯”；杂链聚合物；杂链聚合物“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二
33、酯”、“聚己二聚己二酰己二胺酰己二胺”；v元素有机聚合物元素有机聚合物“聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷”均按此法命均按此法命名。名。v聚乙烯的结构单元应为聚乙烯的结构单元应为“CH2”，但由于其实际是从乙，但由于其实际是从乙烯聚合而来，因此命名时以烯聚合而来，因此命名时以“CH2CH2”为结构单元。为结构单元。也可在结构单元名称后加上也可在结构单元名称后加上“树脂树脂”两字来命名。如两字来命名。如“氯乙烯树脂氯乙烯树脂”、“丙烯酸树脂丙烯酸树脂”等。等。第二十八页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v共聚物的命名：共聚物
34、的命名：v从参与共聚的两种单体名称中间加连接线组成基本名称，从参与共聚的两种单体名称中间加连接线组成基本名称，然后在其后面加上然后在其后面加上“共聚物共聚物”三字。三字。如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共聚而成的聚合物，称为如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共聚而成的聚合物，称为“氯乙烯氯乙烯醋酸乙烯酯共聚物醋酸乙烯酯共聚物”；由乙烯和丙烯共聚而成的聚合物，称为由乙烯和丙烯共聚而成的聚合物，称为“乙烯乙烯丙烯共聚物丙烯共聚物”等。等。v也可从参与共聚的两种单体中各取一个典型文字组成基本名也可从参与共聚的两种单体中各取一个典型文字组成基本名称，然后在其后面加上称，然后在其后面加上“树脂树脂”两字。两字。如由苯酚和甲醛
35、共聚而成的聚合物，称为如由苯酚和甲醛共聚而成的聚合物，称为“酚醛树脂酚醛树脂”；由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，称为由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，称为“苯丙树苯丙树脂脂”等。等。第二十九页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v特殊的情况：特殊的情况：v（1）有些聚合物若按单体名称来命名容易引起歧义。）有些聚合物若按单体名称来命名容易引起歧义。例如，具有以下结构的聚合物，例如，具有以下结构的聚合物，v可以从环氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。可以从环氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。
36、为了避免混淆，一般不用习惯命名法命名。通常采用为了避免混淆，一般不用习惯命名法命名。通常采用结构命名法，称为结构命名法，称为“聚氧（化）乙烯聚氧（化）乙烯”第三十页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v（2）按习惯命名法，聚乙烯醇的单体应为乙烯醇。）按习惯命名法，聚乙烯醇的单体应为乙烯醇。v实际上，乙烯醇不稳定，不能单独存在。目前工业上实际上，乙烯醇不稳定，不能单独存在。目前工业上采用从聚醋酸乙烯酯醇解转化而来。乙烯醇只是一种采用从聚醋酸乙烯酯醇解转化而来。乙烯醇只是一种假象的单体。假象的单体。第三十一页，本课件共有1
37、25页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v2）结构命名法）结构命名法v结构命名法是对聚合物分子链中的特征结构进行命名的方结构命名法是对聚合物分子链中的特征结构进行命名的方法。法。如涤纶树脂分子链中含有酯基，因此称为如涤纶树脂分子链中含有酯基，因此称为“聚脂聚脂”；尼龙分子中含有酰胺基团，因此称为尼龙分子中含有酰胺基团，因此称为“聚酰胺聚酰胺”；由多元异氰酸酯和多元醇聚合而成的聚合物，分子链中含有氨基甲酸由多元异氰酸酯和多元醇聚合而成的聚合物，分子链中含有氨基甲酸酯，因此称为酯，因此称为“聚氨酯聚氨酯”；由双酚由双酚A和环氧氯丙烷聚合而成
38、的聚合物，因分子链中含有环氧和环氧氯丙烷聚合而成的聚合物，因分子链中含有环氧基团而成为基团而成为“环氧树脂环氧树脂”。v显然，这种方法命名的是一类聚合物，每一种名称中可能显然，这种方法命名的是一类聚合物，每一种名称中可能包含了许多聚合物。例如包含了许多聚合物。例如“聚酯聚酯”中包含有中包含有“聚对苯二甲聚对苯二甲酸乙二酯酸乙二酯”、“聚对苯二甲酸丁二酯聚对苯二甲酸丁二酯”、“聚碳酸酯聚碳酸酯”等。等。第三十二页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v3）商业命名法）商业命名法v商业命名法主要是对橡胶和化学纤维而言。商业命
39、名法主要是对橡胶和化学纤维而言。v橡胶的商业名称通过在橡胶的结构单元名称中取典型文橡胶的商业名称通过在橡胶的结构单元名称中取典型文字构成基本名称，然后在其后加上字构成基本名称，然后在其后加上“橡胶橡胶”两字。两字。例如，由丁二烯和苯乙烯共聚而成的聚合物，称为例如，由丁二烯和苯乙烯共聚而成的聚合物，称为“丁苯橡胶丁苯橡胶”；由丁二烯和丙烯腈共聚而成的聚合物，称为由丁二烯和丙烯腈共聚而成的聚合物，称为“丁腈橡胶丁腈橡胶”；由丁二烯聚合而成的顺式聚丁二烯橡胶，称为由丁二烯聚合而成的顺式聚丁二烯橡胶，称为“顺丁橡胶顺丁橡胶”；由氯丁二烯聚合而成的橡胶，称为由氯丁二烯聚合而成的橡胶，称为“氯丁橡胶氯丁橡
40、胶”等。等。v由乙烯、丙烯和二烯烃共聚而成的橡胶，则称为由乙烯、丙烯和二烯烃共聚而成的橡胶，则称为“三元三元乙丙橡胶乙丙橡胶”。第三十三页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v化学纤维一般为均聚物，其商业名称为取其结构单元名化学纤维一般为均聚物，其商业名称为取其结构单元名称中的一个特征文字，然后在后面加上称中的一个特征文字，然后在后面加上“纶纶”字。字。例如，聚丙烯腈纤维称为例如，聚丙烯腈纤维称为“腈纶腈纶”；聚氨酯纤维称为聚氨酯纤维称为“氨纶氨纶”；聚氯乙烯纤维称为聚氯乙烯纤维称为“氯纶氯纶”；聚丙烯纤维称为聚丙烯纤
41、维称为“丙纶丙纶”等。等。v特殊的情况：特殊的情况：聚对苯二甲酸乙二酯纤维称为聚对苯二甲酸乙二酯纤维称为“涤纶涤纶”；聚乙烯醇缩甲醛纤维称为聚乙烯醇缩甲醛纤维称为“维尼纶维尼纶”；聚对苯二酰对苯二胺纤维称为聚对苯二酰对苯二胺纤维称为“芳纶芳纶”。尼龙尼龙6纤维在我国首先是由锦西化工研究院研制而成，因此命名为纤维在我国首先是由锦西化工研究院研制而成，因此命名为“锦纶锦纶”。第三十四页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v4）俗称）俗称v有许多聚合物，根据它们的外观、形貌或特点，有许多聚合物，根据它们的外观、形貌或特点，人
42、们约定俗成地为它们起了名称，并得到广泛人们约定俗成地为它们起了名称，并得到广泛的认可，就形成了俗称。的认可，就形成了俗称。例如，聚甲基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，例如，聚甲基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，由于其透明度很高，类似于玻璃，人们称其为由于其透明度很高，类似于玻璃，人们称其为“有有机玻璃机玻璃”。由玻璃纤维增强的不饱和聚酯或环氧树脂，因其坚由玻璃纤维增强的不饱和聚酯或环氧树脂，因其坚硬如钢，俗称硬如钢，俗称“玻璃钢玻璃钢”。三聚氰胺的俗称为三聚氰胺的俗称为“密胺密胺”，因此由三聚氰胺和甲，因此由三聚氰胺和甲醛聚合而成的聚合物俗称为醛聚合而成的聚合物俗称为“密胺树脂密胺树脂”。第三
43、十五页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v“涤纶树脂（涤纶树脂（dacron）”和和“尼龙（尼龙（nylon）”皆由其英皆由其英文译音而来，也可看作是一种俗称。文译音而来，也可看作是一种俗称。v尼龙为一大类聚合物的总称，每种尼龙的名称后面有一尼龙为一大类聚合物的总称，每种尼龙的名称后面有一位或两位数字，如尼龙位或两位数字，如尼龙6、尼龙、尼龙66等。等。v一位数字的尼龙，其数值表示结构单元中的碳原子数。一位数字的尼龙，其数值表示结构单元中的碳原子数。尼龙尼龙6是由己内酰胺或是由己内酰胺或氨基己酸聚合而成，结构单元含氨
44、基己酸聚合而成，结构单元含有有6个碳原子。个碳原子。v两位数字的尼龙，前一位数表示由二元胺提供的结构单元的两位数字的尼龙，前一位数表示由二元胺提供的结构单元的碳原子数，后一位数表示由二元酸提供结构单元的碳原子数。碳原子数，后一位数表示由二元酸提供结构单元的碳原子数。如尼龙如尼龙66由己二胺和己二酸聚合而成，尼龙由己二胺和己二酸聚合而成，尼龙610则由己二则由己二胺和癸二酸聚合而成。胺和癸二酸聚合而成。第三十六页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名v5）系统命名法）系统命名法v系统命名法是由国际纯粹与应用化学联合会系统命
45、名法是由国际纯粹与应用化学联合会(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry,IUPAC)提出的规范方法。其步骤为：提出的规范方法。其步骤为：v（1）先确定重复单元；）先确定重复单元；v（2）排定重复单元中次级单元的次序，原则为：）排定重复单元中次级单元的次序，原则为：（i）先排侧基最少的元素；）先排侧基最少的元素；（ii）再排有取代基的元素；）再排有取代基的元素；（iii）当主链上有杂原子时，先排杂原子。）当主链上有杂原子时，先排杂原子。v（3）给重复单元命名；）给重复单元命名；v（4）在重复单元名称前冠以）在重复单元名称前冠以“聚聚”字。字。第三
46、十七页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名次级单元排列顺序的规则：次级单元排列顺序的规则：v次级单元的优先循序次级单元的优先循序:杂环、杂原子或含杂原子的非环次级单杂环、杂原子或含杂原子的非环次级单元、含碳原子的环、只含碳原子的非环次级单元；元、含碳原子的环、只含碳原子的非环次级单元；v杂原子顺序杂原子顺序:O:O、S S、SeSe、TeTe、N N、P P、AsAs、SbSb、BiBi、GeGe、SnSn、PbPb、B B、HgHg；v排列次级单元时要使取代基的位数最小；排列次级单元时要使取代基的位数最小；系统命名法
47、较严谨，但往往名称很长，使用不太方便。系统命名法较严谨，但往往名称很长，使用不太方便。IUPAC不反对在一般场合使用习惯命名法和其他能反映聚合物不反对在一般场合使用习惯命名法和其他能反映聚合物特征的命名法，但在学术性较强的论文中鼓励使用系统命名法。特征的命名法，但在学术性较强的论文中鼓励使用系统命名法。IUPAC不提倡采用商品名和俗称。不提倡采用商品名和俗称。第三十八页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名高分子化合物的命名举例：举例：第三十九页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学20122012高分子化合物的命名
48、高分子化合物的命名6）英文缩写）英文缩写当聚合物结构较复杂时，聚合物名称往往较长，使用不方便，当聚合物结构较复杂时，聚合物名称往往较长，使用不方便，因此常用英文缩写表示。例如：因此常用英文缩写表示。例如：PE：polyethylene；聚乙烯聚乙烯PP：polypropylene聚丙烯聚丙烯PVC：poly（vinylchloride）；）；聚氯乙烯聚氯乙烯PS：polystyrene；聚苯乙烯聚苯乙烯PVA：poly（vinylalcohol）；）；聚乙烯醇聚乙烯醇PC：polycarbonate聚碳酸酯聚碳酸酯PMMA：poly（methylmethacrylate）聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基
49、丙烯酸甲酯 PET：poly（ethyleneterephthalate）聚（对苯二甲酸乙二醇酯）聚（对苯二甲酸乙二醇酯）PA：polyamide；聚酰胺聚酰胺 PUR：polyurethane聚氨酯聚氨酯 第四十页，本课件共有125页武汉大学土木工程化学武汉大学土木工程化学201220122.1.6自由基和生物大分子自由基和生物大分子v像氨基酸、脂肪酸等都叫做生物单分子，是与生命有着密切关系的像氨基酸、脂肪酸等都叫做生物单分子，是与生命有着密切关系的物质，它们是构成大分子的基本物质。物质，它们是构成大分子的基本物质。v生物大分子是构成生命的基础物质，包括蛋白质、核酸、碳氢化合物生物大分子是构
50、成生命的基础物质，包括蛋白质、核酸、碳氢化合物等。生物大分子指的是作为生物体内主要活性成分的各种分子量达到等。生物大分子指的是作为生物体内主要活性成分的各种分子量达到上万或更多的有机分子。上万或更多的有机分子。v常见的生物大分子包括蛋白质、核酸、脂质、糖类。常见的生物大分子包括蛋白质、核酸、脂质、糖类。这个定义只是概念性的，与生物大分子对立的是小分子物质（二氧化碳、甲烷等）和无机物这个定义只是概念性的，与生物大分子对立的是小分子物质（二氧化碳、甲烷等）和无机物质，实际上生物大分子的特点在于其表现出的各种生物活性和在生物新陈代谢中的作用。质，实际上生物大分子的特点在于其表现出的各种生物活性和在生