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1、第二章物质的化学组成与聚集状态 2.1 物质的化学组成 一、配位化合物一、配位化合物（一）配位化合物的组成（一）配位化合物的组成配合物的组成一般分为内界和外界两部分，内界用方配合物的组成一般分为内界和外界两部分，内界用方括号括起来，其中包括带正电荷的括号括起来，其中包括带正电荷的中心离子或中性原中心离子或中性原子子 及与它直接配位的及与它直接配位的中性分子中性分子或或负离子负离子，它是配合，它是配合物的特征部分。其余部分是外界。物的特征部分。其余部分是外界。如果内界部分带有正负电荷，称之为配离子，带有正如果内界部分带有正负电荷，称之为配离子，带有正电荷的称配阳离子，带有负电荷的称配阴离子。电荷
2、的称配阳离子，带有负电荷的称配阴离子。配合物的内界组分很稳定，在水溶液中几乎不解离。配合物的内界组分很稳定，在水溶液中几乎不解离。而外界组分可以解离出来。而外界组分可以解离出来。1 1、中心离子（原子）、中心离子（原子）中心离子或中心原子中心离子或中心原子 (也称配合物的形成体也称配合物的形成体)位于配位于配离子的中心，离子的中心，中心离子中心离子(原子原子)一般具有空轨道一般具有空轨道绝大绝大多数的配合物形成体是金属离子多数的配合物形成体是金属离子(或金属原子或金属原子)，特别，特别是过渡金属离子是过渡金属离子(原子原子)，如，如Cu(NHCu(NH3 3)4 4 2+2+中的中的CuCu2
3、+2+、Ni(CO)Ni(CO)4 4 中的中的NiNi（电中性的原子）等（电中性的原子）等另外，一些具有高氧化态的非金属元素和一些半径较另外，一些具有高氧化态的非金属元素和一些半径较小、电荷较高的主族金属元素也是常见的形成体，如小、电荷较高的主族金属元素也是常见的形成体，如SiFSiF6 62-2-中的中的Si(Si()等等2 2、配位体、配位体在配离子中同中心离子在配离子中同中心离子(或原子或原子)结合的离子或分子，结合的离子或分子，称配位体，简称配体称配位体，简称配体，如，如H H2 2O O，NHNH3 3，COCO，CNCN-为常为常见的配体；见的配体；中心离子和配体之间靠配位键结合
4、。中心离子和配体之间靠配位键结合。在配体中直接同中心离子在配体中直接同中心离子(或原子或原子)结合的原子称配位结合的原子称配位原子原子，如，如H H2 2O O中的中的O O原子，原子，NHNH3 3中的中的N N原子，以及原子，以及COCO，CNCN-中的中的C C原子原子配位原子的共同特点是它们必须至少含一对孤对电子，配位原子的共同特点是它们必须至少含一对孤对电子，一般常见的配位原子主要是周期表中电负性较大的非一般常见的配位原子主要是周期表中电负性较大的非金属原子，如金属原子，如N N、O O、S S、C C、F F、ClCl、BrBr、I I等原子。等原子。根据配体中所含配位原子的数目多
5、少，将配体分成两根据配体中所含配位原子的数目多少，将配体分成两大类。大类。单基配体：只含有一个配位原子同中心离子结合的配单基配体：只含有一个配位原子同中心离子结合的配体称单基配体，又称单齿配体体称单基配体，又称单齿配体。多基配体：含有两个或两个以上配位原子并能同时多基配体：含有两个或两个以上配位原子并能同时和一个中心离子相结合的配体，称多基配体，又称和一个中心离子相结合的配体，称多基配体，又称多齿配体。多齿配体。多基配体多数是有机分子，常见的有乙二胺四乙酸多基配体多数是有机分子，常见的有乙二胺四乙酸（EDTAEDTA）、）、C C2 2O O4 42-2-，H H2 2NCHNCH2 2一一C
6、HCH2 2一一NHNH2 2等，乙等，乙二胺，缩写为二胺，缩写为enen，像乙二胺这样一个分子中含有两，像乙二胺这样一个分子中含有两个配位原子的配位体称为二齿配位体，其配位情况个配位原子的配位体称为二齿配位体，其配位情况如下：如下：3 3、配位数、配位数在配体中直接与中心离子结合的配位原子的数目称在配体中直接与中心离子结合的配位原子的数目称中心离子的配位数。中心离子的配位数。如果配体是单齿的，则中心离子的配位数就是配体如果配体是单齿的，则中心离子的配位数就是配体数目。数目。例如例如Ag(NHAg(NH3 3)2 2+、Cu(NHCu(NH3 3)4 4 2+2+、SiFSiF6 6 2-2-
7、的配的配位数分别是位数分别是2 2、4 4、6 6。如果配体是多齿的，则中心离子的配位数为配体数如果配体是多齿的，则中心离子的配位数为配体数目与其基数的乘积目与其基数的乘积，例如，例如Pt(en)Pt(en)2 2 2+2+的配位数为的配位数为22=422=4。（二）配位化合物的命名（二）配位化合物的命名配位化合物的命名方法在外界和内界间服从一般无机配位化合物的命名方法在外界和内界间服从一般无机化合物的命名原则：化合物的命名原则：若外界是负离子而且为简单酸根若外界是负离子而且为简单酸根，如，如C1C1-、S S2-2-、OHOH-离离子等，子等，则叫做则叫做“某化某某化某”；若外界是负离子而且
8、为复杂酸根，若外界是负离子而且为复杂酸根，如如SOSO4 42-2-、CHCH3 3COOCOO-等，等，则叫做则叫做“某酸某某酸某”。若外界为简单阳离子，内界为配阴离子时，也叫若外界为简单阳离子，内界为配阴离子时，也叫“某某酸某酸某”。也就是说把负配离子看成是一个复杂酸根离也就是说把负配离子看成是一个复杂酸根离子。子。例如：例如：Co(NHCo(NH3 3)6 6ClCl3 3 三氯化六氨合钴三氯化六氨合钴（）、K K2 2PtClPtCl6 6 六氯合铂六氯合铂（）酸钾酸钾 1 1、内界命名的次序是：、内界命名的次序是：（数）阴离子配位体（数）阴离子配位体（数）中性分子配位体（数）中性分子
9、配位体合合中心离子（罗马数字表示的价数）。中心离子（罗马数字表示的价数）。配位体的个数用数字一（常被省略）、二、三等写在配位体的个数用数字一（常被省略）、二、三等写在配位体的前面，并以中黑点把不同配位体隔开；配位配位体的前面，并以中黑点把不同配位体隔开；配位体与中心离子之间加一体与中心离子之间加一“合合”字表示配合，中心离子字表示配合，中心离子后面用圆括号中的罗马数字表示它的价数。后面用圆括号中的罗马数字表示它的价数。2 2、阴离子配位体的命名次序如下：、阴离子配位体的命名次序如下：简单阴离子（如简单阴离子（如X X-）复杂阴离子（如硝基复杂阴离子（如硝基NONO2 2-）有机酸根（如羧酸根有
10、机酸根（如羧酸根RCOORCOO-）3 3、中性分子配位体的命名次序如下：、中性分子配位体的命名次序如下：H H2 2ONHONH3 3有机分子（如有机分子（如C C2 2H H4 4、三苯基膦、三苯基膦(C(C6 6H H5 5)3 3P P等）等）配位化合物的命名举例如下：配位化合物的命名举例如下：配位盐：配位盐：Cu(NHCu(NH3 3)4 4SOSO4 4 硫酸四氨合铜（硫酸四氨合铜（）CoClCoCl2 2H H2 2O(NHO(NH3 3)3 3ClCl 氯化二氯氯化二氯 水水 三氨合钴（三氨合钴（）KFeClKFeCl2 2(C(C2 2O O4 4)(en)(en)二氯二氯
11、草酸根草酸根 乙二胺合铁（乙二胺合铁（）酸钾）酸钾Pt(Py)Pt(Py)4 4PtClPtCl4 4 四氯合铂（四氯合铂（）酸四吡啶合铂（）酸四吡啶合铂（）配位酸：配位酸：H H2 2SiFSiF6 6 六氟合硅（六氟合硅（）酸）酸H H2 2PtClPtCl6 6 六氯合铂（六氯合铂（）酸）酸配位碱：配位碱：Ag(NHAg(NH3 3)2 2OHOH 氢氧化二氨合银氢氧化二氨合银()Ni(NHNi(NH3 3)4 4(OH)(OH)2 2 二氢氧化四氨合镍（二氢氧化四氨合镍（）中性配合物：中性配合物：Cr(OH)Cr(OH)3 3(H(H2 2O)(en)O)(en)三羟基三羟基水水乙二胺
12、合铬（乙二胺合铬（）Fe(CO)Fe(CO)5 5 五羰基合铁五羰基合铁（三）配合物的分类（三）配合物的分类配位化合物主要可分为以下几类：配位化合物主要可分为以下几类：1 1、简单配合物、简单配合物中心离子与单基配体直接配位所形成的配合物，例如中心离子与单基配体直接配位所形成的配合物，例如K K2 2PtClPtCl6 6、NaNa3 3AlFAlF6 6 等。另外大量的水合物实际上也等。另外大量的水合物实际上也是以水为配体的简单配合物。例如：是以水为配体的简单配合物。例如：FeClFeCl3 36H6H2 2O O即即FeFe(H(H2 2O)O)6 6ClCl3 3 2 2、螯合物、螯合物
13、凡是由多基配体（如乙二胺等）以两个或两个以上的凡是由多基配体（如乙二胺等）以两个或两个以上的配位原子同时和一个中心离子配位所形成的具有环状配位原子同时和一个中心离子配位所形成的具有环状结构的配合物，称螯合物或内配合物。结构的配合物，称螯合物或内配合物。这类配合物中的多基配体与中心离子的结合，犹如螃这类配合物中的多基配体与中心离子的结合，犹如螃蟹的爪同时钳住了中心离子而构成了环状结构。蟹的爪同时钳住了中心离子而构成了环状结构。一般说来，螯合剂与金属离子形成五员环或六员环时一般说来，螯合剂与金属离子形成五员环或六员环时最稳定，三员环与四员环的张力大，很不稳定。六员最稳定，三员环与四员环的张力大，很
14、不稳定。六员以上的环，一般不能形成。以上的环，一般不能形成。例如例如Cu(en)Cu(en)2 2 2+2+配离子：配离子：又如乙二胺四乙酸根合钙（又如乙二胺四乙酸根合钙（）配阴离子：其中的配）配阴离子：其中的配体乙二胺四乙酸根（简称体乙二胺四乙酸根（简称EDTAEDTA）含有六个配位原子）含有六个配位原子（4 4个氧原子和个氧原子和2 2个氮原子），它们可以同时与中心离个氮原子），它们可以同时与中心离子子CaCa2+2+配位，形成含有五个五元环的稳定螯合物配位，形成含有五个五元环的稳定螯合物CaYCaY2-2-，如图所示。，如图所示。3 3、多核配合物、多核配合物多核配合物是指一个配合物中有
15、多核配合物是指一个配合物中有2 2个或个或2 2个以上的中心个以上的中心离子或原子离子或原子，这些中心离子或原子借助于一定的原子，这些中心离子或原子借助于一定的原子或原子团而连接成一个整体，这些原子或原子团称桥或原子团而连接成一个整体，这些原子或原子团称桥基，基，桥基具有一对以上的孤对电子桥基具有一对以上的孤对电子，因而能与两个或，因而能与两个或两个以上的金属离子或原子配合，如（二两个以上的金属离子或原子配合，如（二氯氯 二二 氯氯 乙烯合钯乙烯合钯 ）：）：氯是桥基。氯是桥基。4 4、羰基配合物、羰基配合物羰基配合物是过渡金属元素与配位体羰基配合物是过渡金属元素与配位体COCO所形成的一所形
16、成的一类配合物，无论在理论研究还是实际应用上，这类配类配合物，无论在理论研究还是实际应用上，这类配合物都占有特殊重要地位。合物都占有特殊重要地位。例如例如Ni(CO)Ni(CO)5 5、Fe(CO)Fe(CO)5 5可作为汽油的抗震剂替代四乙可作为汽油的抗震剂替代四乙基铅，减少汽车尾气中铅的污染，保护环境。基铅，减少汽车尾气中铅的污染，保护环境。配合物的性质和应用还与结构有关。具有相同化学组配合物的性质和应用还与结构有关。具有相同化学组成的配合物往往有不同的结构，表现出不同的性能。成的配合物往往有不同的结构，表现出不同的性能。小结：小结：一、配位化合物的组成：一、配位化合物的组成：内界和外界两
17、部分，内界包括带正电荷的内界和外界两部分，内界包括带正电荷的中心离子中心离子或中性原子或中性原子 及与它直接配位的及与它直接配位的中性分子中性分子或或负离子负离子组组成的成的配离子配离子。其余部分是外界。其余部分是外界。中中心心离离子子(原原子子)一一般般具具有有空空轨轨道道，配配位位原原子子至至少少含含一对孤对电子。一对孤对电子。二、配位化合物的命名二、配位化合物的命名三三、配配位位化化合合物物的的分分类类：简简单单配配合合物物、螯螯合合物物、多多核配合物、羰基配合物。核配合物、羰基配合物。二、团簇二、团簇团簇是指由几个至上千个原子或其结合态单元相互作团簇是指由几个至上千个原子或其结合态单元
18、相互作用结合在一起而形成的相对稳定的单元。用结合在一起而形成的相对稳定的单元。团簇的空间尺度在纳米（团簇的空间尺度在纳米（1010-9-9）量级左右。有金属）量级左右。有金属簇，非金属簇，分子簇等。簇，非金属簇，分子簇等。团簇物质的性能和应用不仅与所含原子或其结合态单团簇物质的性能和应用不仅与所含原子或其结合态单元数有关，还与它们间的空间位置及相互作用有关，元数有关，还与它们间的空间位置及相互作用有关，团簇是众多纳米材料的基础。团簇是众多纳米材料的基础。19851985年，美国的柯尔、斯莫利以及英国的克罗托发现年，美国的柯尔、斯莫利以及英国的克罗托发现了除金刚石、石墨以外，碳元素的又一种同素异
19、构体，了除金刚石、石墨以外，碳元素的又一种同素异构体，称为称为球烯或富勒烯球烯或富勒烯，由此他们获得了，由此他们获得了19961996年诺贝尔化年诺贝尔化学奖富勒烯的发现在学术界引起了巨大的轰动，在学奖富勒烯的发现在学术界引起了巨大的轰动，在世界范围内迅速掀起富勒烯研究热潮至今不衰富勒世界范围内迅速掀起富勒烯研究热潮至今不衰富勒烯烯C C6060，C C7070，C C8080，C C9090等都是空心笼状结构，其中以等都是空心笼状结构，其中以C C6060最稳定。最稳定。C C6060笼状结构酷似足球，球面有笼状结构酷似足球，球面有2020个六元环面，个六元环面，1212个五元环面，每个顶角
20、上的个五元环面，每个顶角上的C C原子与周围原子与周围3 3个个C C原子原子相连，形成相连，形成3 3个个键，各键，各C C原子剩余的轨道和电子原子剩余的轨道和电子共同组成离域大共同组成离域大键键这个球形这个球形C C6060分子内部碳碳分子内部碳碳间是共价键，而分子间靠间是共价键，而分子间靠范德华力结合成分子晶体范德华力结合成分子晶体C C6060分分子子除除具具有有熔熔点点低低、沸沸点点低低、硬硬度度小小、不不导导电电的的特特征征外外，已已发发现现的的球球烯烯分分子子晶晶体体可可作作为为极极好好的的润润滑滑剂剂，其其衍衍生生物物或或添添加加物物在在超超导导、半半导导体体、润润滑滑剂剂、催
21、化剂等领域有着广阔的应用前景催化剂等领域有着广阔的应用前景除除球球形形的的C C6060等等碳碳团团簇簇外外，还还有有19911991年年发发现现的的碳碳纳纳米米管管，也也称称“布布基基管管”，以以及及结结构构类类似似洋洋葱葱的的“布布基基葱葱”。碳碳纳纳米米管管是是一一种种由由单单层层或或多多层层石石墨墨卷卷成成的的纳纳米米微微管管，多多层层碳碳管管各各层层之之间间的的间间隔隔是是石石墨墨的的层层间间距距。碳碳管管两两头头可可以以是是空空的的，也也可可以以被被半半个个C C6060或或更更大大的的碳碳球所封闭。球所封闭。碳碳纳纳米米管管有有优优异异的的力力学学性性能能，有有很很好好的的的的韧
22、韧性性，弹弹性性比比碳碳纤纤维维高高5 5个个数数量量级级，是是制制备备高高强强度度轻轻质质材材料料的的理想组元。理想组元。三、非整比化合物三、非整比化合物固体中有大量物质，它们的原子和原子结合态单元的固体中有大量物质，它们的原子和原子结合态单元的组成和结构都比较复杂。组成和结构都比较复杂。如金属间化合物如金属间化合物NbNb3 3SnSn，CuCu5 5ZnZn；碳化物；碳化物FeFe3 3C C，MnMn7 7C C3 3氮化物氮化物FeFe2 2N N，FeFe4 4N N等不符合正常化合价规则。等不符合正常化合价规则。LaHLaH2.762.76，FeFe1-x1-xO O，SnSn1
23、+X1+XO O2 2和和PbOPbO1.881.88等物质的原子数目等物质的原子数目不成整数比，称为非整比化合物，它们是稳定的物质，不成整数比，称为非整比化合物，它们是稳定的物质，在常温下多为固体。在常温下多为固体。晶体缺陷是形成非整比化合物的重要原因。晶体缺陷是形成非整比化合物的重要原因。非整比化合物等在材料中十分重要，可以控制或改善非整比化合物等在材料中十分重要，可以控制或改善无机固体材料的光、电、声、磁、热和力学等性质。无机固体材料的光、电、声、磁、热和力学等性质。例如碳化物、氮化物在钢材中能有效地提高钢材的硬例如碳化物、氮化物在钢材中能有效地提高钢材的硬度；度；四、金属有机化合物四、
24、金属有机化合物典型的金属有机化合物是指由金属原子和有机基团中典型的金属有机化合物是指由金属原子和有机基团中碳原子键合而成的，含金属碳原子键合而成的，含金属-碳键（碳键（M-CM-C）的化合物）的化合物金属有机化合物大体分为三类：金属有机化合物大体分为三类：（一）离子型化合物（一）离子型化合物碱金属和碱土金属所形成的烷基化合物多为离子型，碱金属和碱土金属所形成的烷基化合物多为离子型，其通式为其通式为RMRM和和R R2 2MM，具有离子化合物的典型特征，具有离子化合物的典型特征，它们一般不溶于烃类溶剂，具有异乎寻常地反应活性，它们一般不溶于烃类溶剂，具有异乎寻常地反应活性，对空气敏感，遇水剧烈水
25、解。对空气敏感，遇水剧烈水解。（二）（二）键化合物键化合物第第A-A-A A族和第族和第B B，B B族元素与有机基团主要以族元素与有机基团主要以共价键结合形成化合物，如共价键结合形成化合物，如R R2 2HgHg，(C(C2 2H H5 5)4 4PbPb和和(CH(CH3 3)3 3SnClSnCl等，具有挥发性，对空气稳定，一般溶于非等，具有挥发性，对空气稳定，一般溶于非极性溶剂。极性溶剂。（三）非经典键化合物（三）非经典键化合物包括由过渡元素与不饱和基团通过金属轨道和包括由过渡元素与不饱和基团通过金属轨道和 键之键之间相互作用生成的间相互作用生成的配合物，过渡元素与羰基等配位配合物，过
26、渡元素与羰基等配位形成同时含形成同时含键和键和键的金属有机化合物，还有多中键的金属有机化合物，还有多中心键型金属有机化合物等。心键型金属有机化合物等。金属有机化合物是电子、光学、磁性等功能材料、超金属有机化合物是电子、光学、磁性等功能材料、超纯材料和精细陶瓷等许多工业加工中的重要物质基础纯材料和精细陶瓷等许多工业加工中的重要物质基础过渡金属有机化合物中，过渡金属有机化合物中，M-CM-C键不是典型的离子键，键不是典型的离子键，键能一般小于键能一般小于C-CC-C键，容易在键，容易在M-CM-C处断裂。这广泛用处断裂。这广泛用于化学气相沉积，能沉积成高附着性的金属膜。于化学气相沉积，能沉积成高附
27、着性的金属膜。例如，三丁基铝例如，三丁基铝Al(CAl(C4 4H H9 9)3 3和三异丙基苯铬和三异丙基苯铬CrCCrC6 6H H4 4CH(CHCH(CH3 3)2 2 3 3热分解，分别得到金属铝膜和铬膜。热分解，分别得到金属铝膜和铬膜。五、高分子化合物五、高分子化合物高分子化合物高分子化合物,简称高分子，又称高聚物，是一大类简称高分子，又称高聚物，是一大类化合物。有无机高分子化合物和有机高分子化合物，化合物。有无机高分子化合物和有机高分子化合物，硅酸盐陶瓷可称为无机高分子化合物。硅酸盐陶瓷可称为无机高分子化合物。高分子化合物是由千百万个原子彼此以共价键连接起高分子化合物是由千百万个
28、原子彼此以共价键连接起来的大分子。来的大分子。高分子化合物的分子量一般都在几万、甚至几百万，高分子化合物的分子量一般都在几万、甚至几百万，和低分子相比，按其分子大小来说，如同西瓜和芝麻和低分子相比，按其分子大小来说，如同西瓜和芝麻相比。所以相比。所以分子量很大分子量很大是高分子化合物的一个重要特是高分子化合物的一个重要特点。点。通常把分子量在一万以上的分子称做高分子。当然高通常把分子量在一万以上的分子称做高分子。当然高分子和低分子之间并没有严格的界线，但作为塑料、分子和低分子之间并没有严格的界线，但作为塑料、橡胶和纤维的多数高分子化合物，其分子量都在橡胶和纤维的多数高分子化合物，其分子量都在1
29、0104 4至至10106 6之间之间高分子化合物尽管分子量很大，但它往往是由许多高分子化合物尽管分子量很大，但它往往是由许多简单的结构单元重复连接而成。简单的结构单元重复连接而成。例如聚氯乙烯是由例如聚氯乙烯是由许多氯乙烯结构单元重复连接起来的。许多氯乙烯结构单元重复连接起来的。是结构单元，这样重复的单元又叫作链节。是结构单元，这样重复的单元又叫作链节。n n代表重代表重复的结构单元数，称为聚合度。复的结构单元数，称为聚合度。合成高分子化合物的原低分子化合物称为该聚合物的合成高分子化合物的原低分子化合物称为该聚合物的单体。单体。如氯乙烯是聚氯乙烯的单体。如氯乙烯是聚氯乙烯的单体。除分子量外，
30、聚合度也是描述高分子化合物分子大小除分子量外，聚合度也是描述高分子化合物分子大小的另一方式；它与高分子化合物分子量的关系为：的另一方式；它与高分子化合物分子量的关系为：式中式中MM为高分子化合物的分子量，为高分子化合物的分子量，MM0 0为该高分子化合为该高分子化合物的结构单元或链节的式量。例如常用聚氯乙烯的分物的结构单元或链节的式量。例如常用聚氯乙烯的分子量为子量为5-155-15万，其结构单元的式量为万，其结构单元的式量为62.562.5，由此算出聚，由此算出聚氯乙烯的聚合度为氯乙烯的聚合度为80080024002400。同一种高分子化合物所含的链节数目并不相同，因此同一种高分子化合物所含
31、的链节数目并不相同，因此高分子化合物实质上是链节相同而聚合度不同的高分高分子化合物实质上是链节相同而聚合度不同的高分子量产物。通常所说的高分子化合物的分子量实际上子量产物。通常所说的高分子化合物的分子量实际上是指它的平均分子量。是指它的平均分子量。高分子化合物是由同一化学组成，聚合度不同高分子化合物是由同一化学组成，聚合度不同(即链即链长不同，分子量不同长不同，分子量不同)的混合物组成，这一特性通常的混合物组成，这一特性通常称为高分子化合物分子量的称为高分子化合物分子量的多分散性多分散性。因此，高分子化合物无论用分子量或聚合度来描述，因此，高分子化合物无论用分子量或聚合度来描述，都往往用平均数
32、值来表示，称为平均分子量、平均聚都往往用平均数值来表示，称为平均分子量、平均聚合度。合度。综上所述，综上所述，分子量很大和高分子化合物分子量的多分分子量很大和高分子化合物分子量的多分散性散性是高分子化合物的特点。是高分子化合物的特点。（一）高分子化合物的合成（一）高分子化合物的合成高分子化合物的分类方法有多种，按其来源有天然高高分子化合物的分类方法有多种，按其来源有天然高分子化合物和合成高分子化合物两类。合成高分子以分子化合物和合成高分子化合物两类。合成高分子以有机小分子为单体，经聚合反应而制得。下面用反应有机小分子为单体，经聚合反应而制得。下面用反应式列举两种主要类型的聚合反应。式列举两种主
33、要类型的聚合反应。1 1、加成聚合反应、加成聚合反应简称加聚反应；它的特征是反应中没有简称加聚反应；它的特征是反应中没有H H2 2O O、NHNH3 3等等小分子副产物伴生。例如小分子副产物伴生。例如 聚乙烯中，聚乙烯中，-CH-CH2 2-CH-CH2 2-为链节，为链节，n n为聚合度，一般取其为聚合度，一般取其平均值。聚乙烯的分子量平均值。聚乙烯的分子量MM等于链节式量等于链节式量2828乘以聚合乘以聚合度度n n。如果。如果n=2000n=2000，则其平均分子量为：，则其平均分子量为：由加聚反应制得的高分子化合物称为加聚物。由一种由加聚反应制得的高分子化合物称为加聚物。由一种单体进
34、行的加成聚合反应称为均聚反应，所得高分子单体进行的加成聚合反应称为均聚反应，所得高分子为均聚物。由两种或两种以上单体进行的加聚反应称为均聚物。由两种或两种以上单体进行的加聚反应称为共聚反应，所得高分子为共聚物。为共聚反应，所得高分子为共聚物。2 2、缩合聚合反应、缩合聚合反应 简称缩聚反应，它的特征是有简称缩聚反应，它的特征是有H H2 2O O、NHNH3 3等小分子副等小分子副产物伴生。产物伴生。尼龙尼龙6666分子式中大括号内的结构称为重复单元，它包分子式中大括号内的结构称为重复单元，它包括了两个不同的单体链节括了两个不同的单体链节称它的聚合度为称它的聚合度为2n2n。这里的聚合度是以链
35、节数来计量。这里的聚合度是以链节数来计量的。的。由缩聚反应制得的高分子称为缩聚物。由缩聚反应制得的高分子称为缩聚物。聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈等聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈等高分子化合物，主链中均是高分子化合物，主链中均是C-CC-C键，称为碳链高分子键，称为碳链高分子化合物。化合物。其中聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯仅由其中聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯仅由C C、H H组成，是组成，是非极性或极性很弱的高聚物，它们只能溶于非极性溶非极性或极性很弱的高聚物，它们只能溶于非极性溶剂，有较好的绝缘性能；剂，有较好的绝缘性能；但聚苯乙烯由于侧基苯基的影响，其性能比聚乙烯硬但聚
36、苯乙烯由于侧基苯基的影响，其性能比聚乙烯硬且脆。若其侧基换上且脆。若其侧基换上-Cl-Cl或或-CN-CN，则所得的聚氯乙烯、，则所得的聚氯乙烯、聚丙烯腈就成为极性高分子化合物，有较好的耐非极聚丙烯腈就成为极性高分子化合物，有较好的耐非极性溶剂，但绝缘性就相对差一些。性溶剂，但绝缘性就相对差一些。聚酰胺（主链含聚酰胺（主链含-CO-NH-CO-NH-）、聚酯（主链含）、聚酯（主链含-CO-O-CO-O-）以及聚氨酯（主链含以及聚氨酯（主链含-NH-CO-O-NH-CO-O-）、聚脲（主链含）、聚脲（主链含-NH-CO-NH-NH-CO-NH-）等几类高分子化合物的主链引入了）等几类高分子化合物
37、的主链引入了O O、N N等杂原子，不但有等杂原子，不但有C-CC-C键，还有键，还有C-OC-O，C-NC-N键，则称键，则称杂链高分子化合物。杂链高分子化合物。主链中仅含有主链中仅含有SiSi，P P和和O O等元素而没有等元素而没有C C原子的高分子原子的高分子化合物称为元素有机高分子化合物，如聚硅氧烷。化合物称为元素有机高分子化合物，如聚硅氧烷。元素高分子化合物常常具有一些特殊性质，如耐寒性、元素高分子化合物常常具有一些特殊性质，如耐寒性、耐热性等，这与它们兼具无机物与有机物的化学结构耐热性等，这与它们兼具无机物与有机物的化学结构有关。有关。（二）高分子化合物的命名（二）高分子化合物的
38、命名习惯上通常按合成方法、所用原料或高聚物的用途来习惯上通常按合成方法、所用原料或高聚物的用途来命名。归纳起来有以下几种情况：命名。归纳起来有以下几种情况：1 1、如果是用加聚反应制得的高聚物，往往就在原料、如果是用加聚反应制得的高聚物，往往就在原料或单体名称前加一个或单体名称前加一个“聚聚”字字(符号记为符号记为P P)。例如氯乙烯的聚合物称为聚氯乙烯例如氯乙烯的聚合物称为聚氯乙烯(PVCPVC)、四氟乙烯、四氟乙烯的聚合物称为聚四氟乙烯的聚合物称为聚四氟乙烯(PTFEPTFE)等。等。如果是用缩聚反应制得的高分子化合物，就在原料名如果是用缩聚反应制得的高分子化合物，就在原料名称后面加称后面
39、加“树脂树脂”二字，例如苯酚和甲醛的缩聚物称二字，例如苯酚和甲醛的缩聚物称为为(苯苯)酚酚(甲甲)醛树脂醛树脂(PFPF)，甘油（丙三醇）和邻苯二，甘油（丙三醇）和邻苯二甲酸酐的缩聚物称为醇酸树脂。甲酸酐的缩聚物称为醇酸树脂。但对于未制成成品前的加聚物，往往也称作但对于未制成成品前的加聚物，往往也称作“树脂树脂”，例如聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂等。所以，例如聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂等。所以“树脂树脂”是高分子化合物在工程材料中的同义词。是高分子化合物在工程材料中的同义词。2 2、以高分子化合物的主要用途或最初用途表示命名，、以高分子化合物的主要用途或最初用途表示命名，属习惯名称或商业名称。属习惯
40、名称或商业名称。例如聚酰胺类高聚物称尼龙或锦纶。聚酰胺类高聚物例如聚酰胺类高聚物称尼龙或锦纶。聚酰胺类高聚物由于品种较多，因而有尼龙由于品种较多，因而有尼龙6 6、尼龙、尼龙6666、尼龙、尼龙610610等。等。凡在尼龙后面有两个数字的，表示这种聚酰胺是由二凡在尼龙后面有两个数字的，表示这种聚酰胺是由二元胺和二元酸的两种单体缩聚而成的，前面的数字是元胺和二元酸的两种单体缩聚而成的，前面的数字是二元胺的碳原子数；后面的数字是二元酸的碳原子数二元胺的碳原子数；后面的数字是二元酸的碳原子数 例如，尼龙例如，尼龙610610是由己是由己(数目数目6 6)二胺和癸二胺和癸(数目数目1010)二酸二酸缩
41、聚而成的。缩聚而成的。凡在尼龙后面只有一个数字的，表示这种聚酰胺是由凡在尼龙后面只有一个数字的，表示这种聚酰胺是由含有某数目碳原子的内酰胺聚合而成的。含有某数目碳原子的内酰胺聚合而成的。例如，尼龙例如，尼龙6 6就是由己内酰胺聚合而成的就是由己内酰胺聚合而成的 重复单元：重复单元：3 3、在高分子化合物中，还常采用以其单体英文名称、在高分子化合物中，还常采用以其单体英文名称的第一个字母的第一个字母(大写大写)来表示的简写符号。来表示的简写符号。例如例如ABSABS是丙烯腈是丙烯腈(acrylonitrileacrylonitrile)、丁二烯、丁二烯(butadienebutadiene)和苯
42、乙烯和苯乙烯(styrenestyrene)的简写。的简写。高分子化合物制品很多，通用高分子主要包括塑料、高分子化合物制品很多，通用高分子主要包括塑料、纤维和橡胶三大类。纤维和橡胶三大类。许多高分子化合物具有特殊的光、电、磁、化学、生许多高分子化合物具有特殊的光、电、磁、化学、生物、医学等方面的功能，这类高分子称为功能高分子物、医学等方面的功能，这类高分子称为功能高分子化合物。化合物。六、自由基和生物大分子六、自由基和生物大分子构成生命体的物质在作用与代谢等生命活动过程中多构成生命体的物质在作用与代谢等生命活动过程中多有自由基参与，自由基甚至在参与和介入中起着导向有自由基参与，自由基甚至在参与
43、和介入中起着导向的作用。的作用。（一）自由基（一）自由基自由基是指一个化合物的共价键电子对发生均匀分裂自由基是指一个化合物的共价键电子对发生均匀分裂时，生成带有未成键的单电子基，一般在分裂后的原时，生成带有未成键的单电子基，一般在分裂后的原子或原子结合态单元符号旁加一个点子或原子结合态单元符号旁加一个点“”表示，如：表示，如：人体细胞和组织等生物体内有过渡金属离子，通过它人体细胞和组织等生物体内有过渡金属离子，通过它们容易发生单电子的氧化还原反应而产生自由基，自们容易发生单电子的氧化还原反应而产生自由基，自由基通过歧化反应会快速淬灭或转化为其他类型的自由基通过歧化反应会快速淬灭或转化为其他类型
44、的自由基。由基。由于自由基非常活泼，它对其他生物物质具有很强的由于自由基非常活泼，它对其他生物物质具有很强的攻击力。利用自由基单电子结构趋向电子配对以求稳攻击力。利用自由基单电子结构趋向电子配对以求稳定的特性，它在生化反应中可以起传递电子的作用。定的特性，它在生化反应中可以起传递电子的作用。生物自由基主要有：生物自由基主要有：氧中心自由基氧中心自由基 氮中心自由基氮中心自由基 活化氧活化氧 自由基在正常生命过程中有积极作用，在生理浓度下，自由基在正常生命过程中有积极作用，在生理浓度下，它参与了很多重要的生化反应。它参与了很多重要的生化反应。自由基也积极参与细胞内各种信号道路的转导并在各自由基也
45、积极参与细胞内各种信号道路的转导并在各种疫病发生和发展过程扮演一个以前鲜为人知的可进种疫病发生和发展过程扮演一个以前鲜为人知的可进行调控的重要角色。行调控的重要角色。（二）蛋白质（二）蛋白质 1 1、蛋白质的结构、蛋白质的结构蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子，蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子，相对分子质量可从一万到数百万。多肽链由氨基酸通相对分子质量可从一万到数百万。多肽链由氨基酸通过肽键过肽键(酰胺键，酰胺键，-CO-NH-)-CO-NH-)共价连接而成，各种多肽共价连接而成，各种多肽链都有自己特定的氨基酸顺序。链都有自己特定的氨基酸顺序。人体细胞含有人体细胞含有30
46、003000至至1000010000种以上的蛋白质，人体蛋种以上的蛋白质，人体蛋白质由白质由2020种氨基酸组成。除脯氨酸外，其他种氨基酸组成。除脯氨酸外，其他1919种均是种均是 碳上有一个氨基碳上有一个氨基(-(-NHNH2 2)的有机羧酸，结构通式为的有机羧酸，结构通式为R-CH(NHR-CH(NH2 2)COOH)COOH，R R是每种氨基酸的特征基团。是每种氨基酸的特征基团。氨基酸都是无色晶体，熔点较高，一般在氨基酸都是无色晶体，熔点较高，一般在200200300300之间，当达到熔点前往往会分解放出之间，当达到熔点前往往会分解放出COCO2 2。氨基。氨基酸分子中含有酸性的羧基和碱
47、性的氨基，是两性化合酸分子中含有酸性的羧基和碱性的氨基，是两性化合物，能分别与酸或碱作用生成盐类。物，能分别与酸或碱作用生成盐类。除甘氨酸外，其他氨基酸都是以除甘氨酸外，其他氨基酸都是以碳原子为手性中碳原子为手性中心的手性分子，具有心的手性分子，具有L-L-和和D-D-两种构型，它们互为对映两种构型，它们互为对映体关系，体关系，2 2、蛋白质功能的多样性：、蛋白质功能的多样性：蛋白质在生物过程中所起的作用可以简略概括为：蛋白质在生物过程中所起的作用可以简略概括为：（1 1）它最重要的生物学功能是作为有机体新陈代谢）它最重要的生物学功能是作为有机体新陈代谢的催化剂的催化剂酶。几乎所有的酶都是蛋白
48、质。生物体内酶。几乎所有的酶都是蛋白质。生物体内的各种化学反应几乎都是在相应的酶参与下进行的。的各种化学反应几乎都是在相应的酶参与下进行的。（2 2）它另一个主要的生物学功能是作为有机体的结）它另一个主要的生物学功能是作为有机体的结构成分。构成分。（3 3）另一类蛋白质有贮藏氨基酸的功能，用作有机）另一类蛋白质有贮藏氨基酸的功能，用作有机体及其胚胎或幼体生长发育的原料。体及其胚胎或幼体生长发育的原料。（4 4）某些蛋白质具有运输的功能。）某些蛋白质具有运输的功能。（5 5）有些蛋白质具有协调动作的功能。）有些蛋白质具有协调动作的功能。（6 6）一些蛋白质具有激素的功能，对生物体内的新）一些蛋白
49、质具有激素的功能，对生物体内的新陈代谢起调节作用。陈代谢起调节作用。（7 7）高等动物的免疫反应是有机体的一种防御机能。）高等动物的免疫反应是有机体的一种防御机能。免疫反应主要也是通过蛋白质来实现的。这类蛋白质免疫反应主要也是通过蛋白质来实现的。这类蛋白质称为抗体或免疫球蛋白。称为抗体或免疫球蛋白。此外起接受和传递信息作用的受体也是蛋白质，蛋白此外起接受和传递信息作用的受体也是蛋白质，蛋白质另一功能是调节或控制细胞的生长、分化和遗传信质另一功能是调节或控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达。息的表达。（三）核酸（三）核酸 核酸称为信息分子，是因为它担负着生物遗传信息的核酸称为信息分子，是因为它担
50、负着生物遗传信息的储存、传递及功能表达。储存、传递及功能表达。核酸分为脱氧核糖核酸（核酸分为脱氧核糖核酸（DNADNA）和核糖核酸）和核糖核酸（RNARNA）两类。）两类。DNADNA主要集中在细胞核内，主要集中在细胞核内，RNARNA主主要分布在细胞质内。要分布在细胞质内。它们由磷酸、脱氧核糖或核糖、有机碱组成，它们的它们由磷酸、脱氧核糖或核糖、有机碱组成，它们的基本结构单元是单核苷酸，基本结构单元是单核苷酸，DNADNA和和RNARNA之间的主要之间的主要区别在戊醛糖和嘧啶碱上。区别在戊醛糖和嘧啶碱上。DNADNA的双螺旋结构通过碱基互补配对原则形成。的双螺旋结构通过碱基互补配对原则形成。