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日用化工
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材料科学
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硫代二丙酸的应用有哪些?
硫代二丙酸是一种重要的化合物,其独特的性质使其具有广泛应用。 简述: 硫代二丙酸 ,英文名称: 3,3'-Thiodipropionic acid,CAS:111-17-1,分子式:C6H10O4S,外观与性状:白色结晶粉末。硫代二丙酸被用作反应物来合成双(苯乙酰氨基噻二唑基)乙基硫醚类似物,还可以用作合成含有多硫酯基的3-巯基丙酸的前体底物。 应用: 1. 检测水溶液中Hg2+、Cr2O72-、Fe3+等金属离子 近年来,随着工业的快速发展由 Hg2+、Cr2O72-、Fe3+等金属离子产生的环境问题日渐突出。配合物材料因自身结构特点,在环境污染物检测方面具有十分广泛的应用。吴曼等人选取具有较高对称性和多配位形式的硫代二丙酸(TPA)以及四种不同的含氮吡啶类配合物,采用水热法合成出五种不同的 配位聚合物材料 实现了对水溶液中 Hg2+、Cr2O72-、Fe3+等金属离子的快速、有效检测。五种配位聚合物材料合成步骤具体如下: ( 1)[Cd(TPA)(DIB)]n(1)的合成 天平称量配体 TPA(0.0178g0.1mmol)、Cd(NO3)2?4H2O(0.0154g,0.05mmol) 和配体DIB(0.0138g,0.05mmol)加1ml水和2ml DMA,搅拌半小时后,将玻璃瓶密封放置于95℃的烘箱中,反应72小时后取出,在室温下冷却经过蒸馏水洗涤过滤得到无色透明晶体。 ( 2)[Cd(TPA)(BIYB)]n(2)的合成 天平称量配体 TPA(0.0178g,0.1mmol)、Cd(NO3)2?4H2O(0.0154g,0.05mmol) 和配体BIYD(0.0105g,0.05mmol)加1mL水和2mL DMA,搅拌半小时后,将玻璃瓶密封放置于95℃的烘箱中,反应48小时后取出,在室温下冷却经过蒸馏水洗涤过滤得到无色透明晶体。 ( 3)[(Zn)2(TPA)(BMB)]n(3)的合成 天平称量配体 TPA(0.0178g,0.1mmo L)、Zn(NO3)2?6H2O(0.0149g,0.05mmoL)和配体BMB(0.0238g,0.1mmoL)加1mL水和1mL DMA,搅拌半小时后,将玻璃瓶密封放置于105℃的烘箱中,反应60小时后取出,在室温下冷却经过蒸馏水洗涤过滤得到边缘浅黄色中间透明的晶体。 ( 4){[Zn(TPA)(BPE)]·2(H2O)}n(4)的合成 天平称量配体 TPA(0.0178g,0.1mmo L)、Zn(NO3)2?6H2O(0.0149g,0.05mmoL) 和配体BPE(0.0184g,0.1mmoL)加1mL水和2mL DMF,搅拌半小时后,加入1滴 HBF4继续搅拌至澄清,将玻璃瓶密封放置于95℃的烘箱中,反应48小时后取出,在室温下冷却经过蒸馏水洗涤过滤得到边缘浅黄色中间透明的晶体。 ( 5)[Cd(TPA)(BPE)]n(5)的合成 天平称量配体 TPA(0.0089g,0.05mmoL)、Cd(AC)2?2H2O(0.0133g,0.05mmoL) 和配体BPE(0.0092g,0.05mmo L)加2mL水和1mL DMF,搅拌半小时后,将玻璃瓶密封放置于95℃的烘箱中,反应72小时后取出,在室温下冷却经过蒸馏水洗涤过滤得到透明的晶体。 2. 合成基于含硫单体的可降解聚酯 聚酯是一类用途广泛的高分子材料,常见的有聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯,具有良好的物理机械性能,其应用领域也非常广泛。陈俊等人 以硫代二丙酸和间苯二酚二( 2-羟乙基)醚为主要原料,Sb2O3为催化剂, 通过熔融缩聚法合成了聚 (硫代二丙酸-间苯二酚二(2-羟乙基)醚)酯。具体合成步骤如下: 将 2.675 g(15 mmol)硫代二丙酸、2.975 g(15 mmol)间苯二酚二(2-羟乙基)醚和0.021 g(0.07 mmol)三氧化二锑投入到50 mL单口烧瓶构成反应体系,利用Shlenk双排管系统对反应体系进行氮气置换,反应混合物在氮气保护下搅拌升温至130~160 ℃, 反应 3 h, 然后在高真空下 (p<20 Pa, 绝对压力 )和200~230 ℃下缩聚反应2 h, 停止加热,通氮气将体系自然冷却至室温,得到聚酯粗品;将粗品溶于氯仿,离心、过滤,滤液中滴入甲醇直至产生的沉淀不再增加为止,再次离心、过滤,所得滤渣用冷的甲醇洗涤、过滤、干燥后得到 4.323 g聚酯产品P, 收率为 84.76%。 参考文献: [1]吴曼. 硫代二丙酸/戊二酸系列配合物制备及荧光探针性质研究[D]. 延安大学, 2022. DOI:10.27438/d.cnki.gyadu.2022.000315. [2]陈俊,程正载, 熊景等 . 基于含硫单体的可降解聚酯的表征与性能 [J]. 精细石油化工, 2021, 38 (05): 65-69.
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材料科学
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赛可平在制药中的应用及注意事项?
赛可平是一种常见的药物,被广泛应用于制药领域。本文将对赛可平的成分进行分析,并探讨其在制药中的作用。 赛可平的主要成分是盐酸赛洛新(Selamectin Hydrochloride)。盐酸赛洛新属于苯甲酸伊维菌素类化合物,是一种宽谱抗寄生虫药物。它可以杀灭和预防多种寄生虫,如疥螨、耳螨、猫螨、蚤虫和蜱虫等。制药中常使用盐酸赛洛新来制备抗寄生虫药物,用于防治宠物的寄生虫感染。 赛可平的主要作用是通过抑制寄生虫的神经肌肉系统来杀灭和预防寄生虫。盐酸赛洛新可以影响寄生虫的神经递质的释放和传递,从而抑制寄生虫的神经肌肉系统,导致寄生虫麻痹和死亡。此外,赛可平还具有驱虫效果,可以驱除寄生虫的幼虫和卵。 赛可平在制药中有广泛的应用。它常被用于制备宠物的抗寄生虫药物,如狗、猫等宠物的驱虫产品。这些产品可以有效预防和治疗宠物身上的寄生虫感染,保护宠物的健康。此外,赛可平也可以用于农业领域,制备畜禽的抗寄生虫药物,帮助预防和控制畜禽寄生虫感染。 然而,在使用赛可平时需要注意一些事项。首先,赛可平是一种处方药物,使用前需要兽医的指导和咨询。其次,使用时需要按照正确的剂量和使用方法给予宠物或畜禽,以确保药物的安全和有效性。此外,使用赛可平的过程中可能会出现一些副作用和不良反应,如皮肤刺激、消化不良等,需要及时与兽医沟通和处理。 总结来说,赛可平是一种常见的药物,主要成分为盐酸赛洛新,具有杀灭和预防寄生虫的作用。它在制药中广泛应用于制备宠物和畜禽的抗寄生虫药物。然而,在使用赛可平时需要注意正确的使用方法和剂量,以确保药物的安全和有效性。
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碱水解的速率定律中对于KB[ML5X][OH-]型的项的解释?
在碱水解的速率定律中,对于KB[ML5X][OH-]型的项的解释长期以来就存在争论。当然,它可以被解释为代表一个真正的SN2过程,OH-对Co作亲核进攻。但是,上面讨论过的SN1CB机理的可能性也必须考虑。两者都有一些证明。自然,可能对于不同的络合物机理是可以变化的。在八面体络合物的碱水解的研究中,至今主要是对Coll的络合物进行的。并且现在已相当地确证了其中占优势的机理是Sx1CB和一个可能是tbp几何构型的中间产物。以下的讨论将主要以Co络合物为中心。但应指出,当金属不是Co时,反应性模型还有机理都可能有很大变化。对这些其它体系的详细研究仍然还在进行。 首先可以指出,Co络合物的碱水解通常比酸水解快得多,即在方程(21-19)中KB>>KA。这本身就提供了反对简单SN2机理的证明,因此也就支持了SN1CB机理,因为没有理由期望OH-是对金属进行亲电进攻的唯一可能。在平面正方形络合物的反应中(见后),已经弄清楚,它原来是对Pt的低劣的亲核试剂。 SN1CB机理的正确性可以由总过程的以下三个方面来检验:(1)反应络合物的酸碱行为。(2)五-配位中间产物的结构。(3)由一个胺基或者H2O配位体失去质子而形成的亚胺基或经基使这样的中间产物稳定化的能力。 当然,SN1CB机理要求反应的络合物在一个非排除的配位体上至少有一个可质子化的氢原子,而且这个氢的反应速率比配位体取代的速率快。已经发现,在许多发生迅速碱水解作用的络合物中,质子交换的速率事实上比水解作用本身要快10°倍[例如在Co(NH3)5 Cl2+和Coen2NH3Cl2+中]。这样的观测与SN1CB机理相一致,但是并不能提供对它的肯定的证明。在络合物(21-L)的情况,发现质子交换和碱水解的速率是差不多的。进一步还发现在产物中交换比反应物多而且这个附加的交换并不是随水解作用之后发生。因此结论是,质子交换形成了碱水解作用一个主要部分。 已经有一些实验支持下述概念,即共碱以离解的方式反应产生一个活性的5-配位中间产物,它的寿命对于使它的反应性与其来源无关是足够的;对于在有用的进入配位体中间辨别出它的特征模型也是足够的。有相当大的立体化学变化是比较简单的Co胺合物体系,例如Coen2AX,的碱水解作用的共同特征。例 如: A-顺式-[Coen2 Cl2] +OH-→[Coen2Cl(OH)-]+Cl- 63%反式 21% A-顺式 16%△-顺式 这类结果最好用一个tbp中间产物来解释,H2O对于它的进攻可以以几种方式发生,每一种进攻导致这些异构体中的一个。一个可能的中间产物和对它的进攻路线表示于图21-10。如X的失去留下一个正方角锥中间产物的话,似乎完全保留立体化学更恰当。在(21-L)的情况,大环配位体的坚固性有利于正方角锥中间产物的形成,事实上反式构型在产物中充分地保留下来了。 最后,有一个为什么共碱那样容易离解而释放出配位体X的问题。考虑到配位的胺的非常低的酸性,共轭碱的浓度是络合物总浓度的很小一部分。因此,它的反应性比仅仅是比率kB/kA要远为更大。可以估计,[Co(NH3)4 NH2Cl]+与[Co(NH3)5Cl]2+的水合作用速率之比必定大于10°。共斩碱的两个特性被认为是对说明这个反应性有用的,第一,有明显的电荷效应。共辄碱比产生它的络合物少1个正电荷。虽然难以建立一个严格的论证,但是靠电荷效应本身说明这个巨大的速率差别似乎是完全不可能的。已经提出了由于在基态的电子排斥和一个兀-键合对于五配位中间产物稳定性的贡献相结合,氨化物配位体可以使排除基X活化,如图21-11所示。但是也有些观测使一些工作者认为与这个解释相矛盾。所以为什么共轭碱是超活性的这个问题仍然没有解决。
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材料科学
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长余辉材料的广泛应用领域是什么?
1.塑料工业中的应用 将稀土夜光粉加人到聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)透明塑料中,经过桥压、造粒、混炼、热压成型后制成稀土光致发光塑料,只需少量夜光粉的加人,就可使PMMA塑料具有较长的余辉时间。新型稀土夜光粉与塑料复合后制成的材料,其余辉的性质随塑料种类的不同而不同,目前已经开发成型的品种有丙烯酸树脂类、聚乙蛹类、聚苯乙媚类、聚丙媚类、聚曦酸酯类、聚氨酯类、聚甲醛类等发光塑料,其用途也相当广泛。此工艺可以制作成各种发光招牌威发光贴膜等,已广泛应用于交通、消防、船舶、路标指示牌以及公共场所的警示牌等,也可以用作夜晚的装饰。 2.涂料工业中的应用 将新型稀土夜光粉与树脂、助剂以及溶剂等混合反应后,可以制成发光涂料或发光漆,如水性丙烯酸类发光涂料,聚氨酯夜光公路行车道漆,丙烯酸发光金属漆等。这些发光涂料可以用于安全标识、防伪、室内装潢、广告招牌、工艺美术等行业,还可以用于道路刻线,停车场和地铁的标识线,以及机床、机器设备、汽车、工具、建筑机械等的表面显示,用于消防标志尤其引人注目。 3.玻璃、陶瓷工业中的应用 在工业上,用各种方法制得的高性能发光玻璃,是一种节能的“绿色"材料,可以广泛应用于军事、民用领域。在器皿玻璃、艺术玻璃、建筑玻璃、灯具玻璃和橱窗广告,以及指示标志、玻璃仪表盘、隐蔽照明和应急照明中,都可以看到长余辉发光玻璃的身影。 4.纺织工业中的应用 长余辉发光材料在纺织工业中的应用,主要是用来生产一些需要 有夜间指示作用的服饰,其中以制服最为常见。比如:消防服、各种不同的夜光背心。当然也会为了满足莱些时尚人士的需要而生产一此 普通的夜光服。 经历了上百年的发展,长余辉材料已自成体系,它以其自身独特的“魅力”在各个领城崭露头角,并且星现出广阔的应用发展前景。目前,针对这方面的研究十分活跃。但是,在其研究和应用中还存在着很多的问题有待解决。对长余辉材料发光的机制研究还不充分:基质材料和激活离子比较单-:发光颜色单调,以绿色为主,缺少蓝色,尤其缺少红色品种:如何用软化学合成的方法取代高温固相反应法电是亟待解决的问题; ...... 有人预言长余辉材料有望应用于储能显示材料、太阳能光电转化材料、光电子信息材料等方面。相信通过控制材料的组成、结构,改进制备工艺,长余辉材料定会在更多的高新技术领城获得更广泛的应用。
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仪器设备
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如何使用荧光分光光度计进行磷光测定?
通过在荧光分光光度计上安装磷光配件,可以实现磷光测定。例如,将待测样品放置在装有液氮的石英杜瓦瓶中,即可进行低温磷光测定。 磷光发射光谱的测定方法如下:将待测样品置于细管中,除气并密封后,将其放入装有液氮的杜瓦瓶中。然后将试样和装有液氮的杜瓦瓶一起放入一个带有两个窗口的圆筒中,该圆筒可以旋转。照射光从一个窗口进入,激发试样产生荧光和磷光。此时,圆筒的另一面没有窗口,荧光和磷光被阻挡,无法进入检测器。当圆筒转过一个位置时,照射光被阻挡,导致荧光不再受到辐射。然而,由于磷光具有较长的寿命,它会继续辐射,并通过窗口到达检测器进行检测。详见图3-12。 在磷光测定中,常使用乙醚、异戊烷和乙醇混合溶剂(比例为5:15:12,简称为EPA)将样品溶解。该混合溶剂在液氮温度下不结晶,呈现透明玻璃状,并且不会散射照射光线,使得样品能够受到光的照射。 磷光分析主要用于测定有机化合物,例如石油产品、多环芳烃、农药和药物等。
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#荧光
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仪器设备
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分配色谱法的基本原理是什么?
在吸附色谱法中已提到,吸附色谱主要适用于亲脂性物质的分离,对于强极性物质,例如脂肪酸或多元醇等在极性吸附剂上的分离很不理想。因这些物质的极性太强,为极性吸附剂所强烈滞留,即使用洗脱能力很强的洗脱剂,也难以将它们洗脱。分配色谱的应运而生,使这些强极性的亲水性物质能很好地分离。 分配色谱法的全称为液-液分配色谱(liquid-liquid partition chromatography),由Martin和Synge于1941年首创分配色谱的理论,并因而获得了诺贝尔奖。 分配色谱具有下列优点:①有较好的重现性;②可根据某些数据(K值)预示分离结果;③由于分配系数在较大的浓度范围内是常数,因而它的洗脱峰一般为对称峰,峰形锐利,较少出现拖尾现象;④能适用于各种类别化合物的分离;⑤在大多数情况下,均能找到一合适的溶剂来进行分离。 基本原理 分配色谱是将某种溶剂涂布在吸附剂颗粒表面,形成一液膜,称为固定液相(liquid stationary phase),吸附剂颗粒称为支持剂(solid support)或载体(carrier)。例如,在硅胶上涂布一层水膜,但以50%为限,太多将会使硅胶变成糊状而不能装柱,溶质就在固定液相和流动液相(liquid mobile phase)之间发生分配,各组分因其分配的不同而获得分离。因而分配色谱的基本原理是分配定律。 1.分配定律 某溶质在两种互不相溶的溶剂中达到平衡时,则其在两溶剂中的浓度之比为常数,称为分配常数(distribution coefficient),以K表示。分配常数与温度有关,它是活度之比。其意义是:当达到平衡时,溶质由一种液相进入另一种液相的速度与由另一种液相出来的速度相等。 as/am=1 ∵ as=Csγs,am=Cmγm ∴ Cs/Cm=γm/γs=K 式中:as和am分别为溶质在固定液相和流动液相中的活度;Cs和Cm分别为溶质在两相中的浓度; γs和 γm 和分别为溶质在两相中的活度系数。 2.分配色谱 同样也存在分配等温线。由于在较大的浓度范围内 γs和 γm 是常数,因而K也是常数。这就说明分配等温线在较大的浓度范围内呈线性,所以分配色谱的洗脱峰峰形对称而锐利。 在分配色谱中,用溶剂的极性来描述分配作用的程度。极性溶剂与极性溶质之间有较强的分子间作用力,而非极性溶剂与非极性溶质之间有较强的分子间作用力,因此,溶解度的“相似者相溶”经验规则可用于分配色谱中溶剂对的选择。此外,关于色谱法基本原理中的一系列方程式在此皆可应用。 支持剂 吸附色谱中的吸附剂是分配色谱中常用的支持制,尽管两者有不少相似之处,但事宽不能等同。对支持剂的要求如下: (1)化学惰性:它对流动相溶剂和分离对象等均不能起任何作用,包括吸附作用。 (2)多孔性:应有较大的表面,且孔径分布要均匀。 (3)与固定液相之间应有较大的吸着力,以形成一层牢固的液膜,保证在洗脱过程中不受破坏。 常用的支持剂有硅胶、硅藻土、纤维素和淀粉等。硅胶膜因操作简便,使用最多。以硅胶为例,支持剂与固定液相的比例为1:0.5~1。装柱时,柱直径与柱长度的比例为1:10~20,对于分配系数比较接近的难分离样品,可增加到1:40以上,即通过增加柱长的方法来提高分离效率。 近来,硅藻土的使用也日益增多;用纤维素作支持剂时,也能获得较好的重现性。
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为什么手表上会有钻石?
你有没有留意过机械手表上的钻石?在手表的盘面上,我们可以看到标注着"17钻"或者"19钻"等字样。这表示手表内部装有17颗或19颗钻石。钻石最初指的是金刚石,后来人们也将其他坚硬的宝石称为钻石。国外生产的手表盘上标注着"17Jewels","Jewel"意为宝石。 手表的钻石数量越多,质量就越好。一般的闹钟没有钻石,而标注着"5钻"、"7钻"的钟就是高品质的手表。那么为什么钟表要使用宝石呢?当我们拆开钟表,会发现里面有许多小齿轮。这些齿轮不断转动,驱动秒针、分针和时针准确地前进。支撑齿轮的轴承必须经受住无数次的摩擦而几乎不损耗变形,以确保钟表报时的准确性。 这些坚硬耐磨的轴承是由人造红宝石制成的。钟表内部的宝石轴承数量越多,就标明手表的钻石数量越多。 自然界中的宝石非常珍贵。它们是在特殊的地质、压力和温度条件下形成的晶体。宝石非常稀有,同时又美丽而坚硬。金刚石是宝石之王,采掘金刚石非常困难。在矿区,通常需要劈开两吨半的岩石才能获得1克拉的金刚石。全世界在1979年挖掘出的金刚石仅有1000多万克拉,仅仅一辆卡车就可以运走。金刚钻非常珍贵,成为稀有的宝物。金刚钻在工业上具有无坚不摧的"切割手"的作用。 "没有金刚钻,莫揽瓷器活",玻璃刀上有一小颗金刚石,它可以切割玻璃。金刚石车刀可以轻松削铁如泥,金刚石钻头可以快速钻孔。闪烁着星光的红宝石和蓝宝石也被称为刚玉宝石。然而,制作手表所需的钻石数量越来越多,因此人们开始思考:能否制造人造宝石呢?要制造宝石,首先需要了解宝石的化学成分。红宝石和蓝宝石的化学成分是非常普通的三氧化二铝。我们脚下的泥土中含有许多三氧化二铝。然而,红宝石和蓝宝石是纯净的三氧化二铝,微量的铬使其呈现出美丽的鲜红色。因此,人们从铝矾石中提炼出纯净的三氧化二铝白色粉末,然后将其放入高温单晶炉中熔融和结晶,同时掺入微量的铬盐,这样就制造出了人造红宝石。人造红宝石不仅用于手表中的"钻"、精密天平的刀口和唱片机中的唱针,还是激光发生器的重要材料,可以产生深红色的激光。激光有着广泛的应用,如激光手术刀、光雷达、光纤通信、激光钻孔等。最古老的装饰品和稀世的珍宝竟然成为工业产品和现代科技中不可或缺的角色。
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如何利用太阳能分解水并储存能量?
科学家们最近发现了一种新的方法,可以利用太阳能将水分子分解成氧原子和氢原子,并将氢原子储存起来,以便在晚上使用。这一方法的核心设计是一种发色团催化剂阵列,它能够在白天吸收太阳能,并通过催化剂将水分子分解。为了加速原子的移动速度,科学家在催化剂阵列的纳米粒子薄板上涂上了一层二氧化钛。此外,薄板上还有一层特殊的保护膜,可以有效地固定粒子。 除了太阳能电池分解水的方法,科学家们还发现了一种有趣的现象:蜗牛可以成为一种“活电池”!美国克拉克森大学的研究小组成功地将生物燃料电池植入蜗牛体内,使其在生命残留的几个月里产生电能。
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为什么无溶剂油漆是油漆的一大革新?
我们平常使用油漆时,总闻到一股汽油或香蕉水的气味。这是因为般油漆中除了含有油料、树脂、颜料和填料外,还含有大量的溶剂,汽油和香蕉水就是油漆的溶剂,由于汽油和香蕉水特别容易挥发,所以在使用油漆时,会闻到它们的气味。当然,油漆的溶剂成分还不止这些,溶剂中还包括甲苯、醇类、酯类、酮类、火油和松节油等等。溶剂在油漆中的比例很高,约占30%~-80%。这么多溶剂不仅带来刺激性气味,还有毒性,造成环境污染,而且容易引起燃烧甚至爆炸事故。在涂漆后,这些溶剂便随着油漆的自然干燥或烘干而全部挥发到空气里。 所以,油漆中所含的大量溶剂,不仅使用时不安全,而且是很不经济的能不能省去溶剂,而又能使油漆保持原有的持性呢?人们试制成功了无溶剂油漆。无溶剂油漆不仅具有有溶剂漆的性能,而且还有许多独特的性能,这是油史上的一大革新无溶剂油漆可以根据不同的需要,分别制成固体粉末状和低黏度的液体状。 固体粉末状的无溶剂漆与加工机件装在一个密封的容器里,在一定的温度下,充入压缩空气。使粉末状的油漆飘散和黏附在机件上,完成了涂刷工艺。低黏度液体状的无溶剂油漆,只需在合成过程中,控制它的分子量,就可以得到较稀的漆液,直接涂刷在机件上。 无溶剂油漆不仅光泽鲜艳,漆膜坚韧,而且能够按照需要控制干燥和固化速度,并节省涂漆次数。另外,它气味少,无毒,并有优异的绝缘性、抗水性、抗油性和耐磨性,从而提高了施工质量,改善了劳动保护。因此无溶剂油漆在工业建设中受到工人的欢迎。 无溶剂油漆,是油漆向着水性化、固体粉末化、无溶剂化方向近出的第一步,目前的生产还处于萌芽状态。由于受到合成材料的品种、产量等因素的限制,所以现在的品种还不多,使用也不普遍,但前景乐观,市场潜力大。
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#溶剂油
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化合价和摩尔?
化合价 化合价是指原子在化合物中的数目和种类。例如,氯化钙(CaCl2)由钙和氯两种原子组成,一个钙原子和两个氯原子结合。 化合反应会使两种物质化合成一种新物质。例如,氯和铁反应生成氯化铁。化学家们发现,氯和钠反应总是生成氯化钠(NaCl),而氯和镁反应总是生成氯化镁(MgCl2)。这意味着一个氯原子只能和一个钠原子结合,而两个氯原子只能和一个镁原子结合。这种结合数目被称为化合价。 元素的化合价可以是正数或负数。氢的化合价是+1,氯的化合价是-1,钠的化合价是+1,铁的化合价是+3。 化合价还遵循一个规则:甲元素的化合价总数必须等于乙元素的化合价总数。例如,P2O5(五氧化二磷)中,磷的化合价乘以磷原子数等于氧的化合价乘以氧原子数。根据元素的化合价,可以书写化合物的分子式。 摩尔 摩尔是用来计量原子、分子等微粒数量的单位,类似于化学家的“打”。1摩尔等于6.02×10^23个微观粒子。 使用摩尔作为计量单位可以方便地表示物质的量。例如,1克水中约含有0.056摩尔的水分子,1克碳中约含有0.083摩尔的碳原子。摩尔的概念由阿伏伽德罗提出,阿伏伽德罗常数即为1摩尔的微粒数量。 用摩尔来表示物质的质量也很方便。1摩尔碳的质量是12克,1摩尔氢的质量是1克,1摩尔铁的质量是55.85克,1摩尔氧的质量是16克。摩尔可以将微粒和可称量的物质联系起来,方便描述化学反应中的数量关系。 例如,1摩尔碳和1摩尔氧气反应会生成1摩尔二氧化碳。
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材料科学
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无机氧化物超导陶瓷的应用领域是什么?
传统陶瓷最明显的一种特性是它具有绝缘性,利用它的这种对电流绝缘和耐热的性质,在日用电器中用陶瓷烧制成小瓷管、电插座和小瓷垫使用,在变电站和传送电能的输电铁塔都用大的绝缘瓷管使电线处在瓷绝缘体的保护之中。 20世纪80年代发现氧化物超导体,它的成分、出现超导的临界温度(Tc)和发现年代如下: (La,Sr)2CuO4 35K 1986 YBa2Cu3O7 95K 1987 Tl2Ba2Ca2Cu3O10 125K 1988 其中Tc达90K以上的Y-Ba-Cu-O系和Tl-Ba-Ca-Cu-O系、Bi-Sr-Ca-Cu-O系的超导陶瓷具有液氮区的超导性,开辟了超导技术应用的广阔前景。对超导陶瓷的配料、结构、性能和应用在世界范围蓬勃发展,其中许多关键性的工作,需要化学家的配合和研究。 生物医用陶瓷的优势是什么? 生物医用陶瓷具有很强的耐腐蚀性、生物相容性和无毒副作用,作为人工骨和假牙等早已使用。它和金属材料和高分子相比,显现出它的优越性。例如不锈钢在常温下是非常稳定的材料,但把它做成人工关节植入体内,三五年后便会出现腐蚀斑,还会有微量铬、镍离子析出。钛合金钢耐腐性好,但价格昂贵。有机高分子材料做成的人工器官容易老化。相比之下,生物医用陶瓷更适合植入人体。医用陶瓷还具有下列优点: (1)陶瓷的化学成分和组成范围可根据实际应用的要求配料和控制烧制工艺,使达到预定性能。 (2)生物医用陶瓷是在高温下烧制形成,具有良好的机械强度和硬度,不会产生疲劳现象;在体内不易溶解、氧化、腐蚀变质,也便于消毒。 (3)烧制前容易成型,可根据需要制成各种形态和尺寸,烧制后表面光洁、耐磨性强,还便于后加工。 (4)如作假牙,可配加适当成分使其着色,利于美容和整容使用。 高温结构陶瓷的应用领域是什么? 由氮化硅、氧化锆、氧化铝和碳化硅等组成的高温结构陶瓷,改善了传统陶瓷的脆性,发挥这些化合物由共价键结合,具有高硬度、高强度和高热稳定性、高电绝缘性等优点,应用日益广泛。将其制成轴承材料,工作温度可达1200℃,比普通轴承的工作温度高一倍以上。运转速度可达普通轴承的10倍,还可以免除润滑剂。 用高温结构陶瓷制造的发动机,工作温度能稳定在1300℃左右,由于燃料能充分燃烧而又不需要水冷系统,使热效率大幅度提高。由于陶瓷的密度低于钢铁,用陶瓷制作的发动机较轻,这对汽车、航空事业颇具吸引力,正致力于研制无冷却式陶瓷发动机。化学在其中发挥重大作用。
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如何用力学方法讨论表面张力?
在以往的文献中,有很多关于用力学方法讨论表面张力的介绍。然而,大多数只是引出了表面张力在力学概念方面的定义,而很少涉及到分子间相互作用。 一种常见的方法是使用皂膜法。这种方法非常简单,可以使用金属弯曲成特定形状,然后在形成的框内形成液膜。为了使系统达到平衡,必须对活动边施加适当的力。然而,施加力后活动边并不移动,这意味着在活动边处存在一个与施加力大小相等、方向相反的力,即表面张力。因此,可以得出表面张力与活动边长成正比的结论。 另一种方法是使用一个半框形的白金丝浸入液体中,然后对白金丝施加垂直向上的拉力。当将白金丝拉出并高于液面一定高度时,外力所做的功应与液体的表面能相等。通过推导可以得出表面张力的传统表示式,即表面张力为作用在金属线的单位长度上的液体表面的收缩力。 需要注意的是,在液体表面区域存在环境外压力和分子内压力。当液体表面面积增加时,环境外压力对液膜的膨胀功没有贡献,而液膜两边的分子内压力只作用于其所在的表面区域内部。因此,表面张力可以通过内压力和界面层厚度的变化来表示。
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日用化工
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精细化工
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日用化工
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为什么氯酸钾和浓盐酸会形成氯醌?
许多芳族化合物在和氯酸钾及浓盐酸共热时,会生成氯醌(四氯-对-苯醌),作为稳定的最终产物。氯醌的形成需要经过氧化、氧化分裂和氯化的过程,这些过程发生在氯酸钾和浓盐酸加热后产生的气态反应产物上。 HClO 3 +5HCl → 3H 2 O+3Cl 2 (1) 4HClO 3 → 4ClO 2 +O 2 +2H 2 O (2) 由于氯酸会被反应(1)和(2)完全破坏,因此要检测可能生成的氯醌,需要加入碘化钾来进行检定(释放出碘),或者更加确定地,在醚萃取后,使用四碱来生成蓝色醌型化合物进行检定。 如何进行操作 用一微量试管,将试液一滴,或固体一撮,和氯酸钾饱和溶液一滴及浓盐酸一滴一起加热。待氯不再放出后,将溶液冷却,加水2或3滴,并用醚5~10滴摇荡。将醚层溶液一滴或两滴,放于滤纸上,用1%四碱的醚溶液一滴点试。醚蒸发(用空气吹风)后,如果留下蓝色斑点,说明存在能够氧化分解成氯醌的芳族化合物。 以下化合物经过试验,反应特别强的都注明鉴定限度: Ⅰ.反应强的,有: 乙酰替苯胺、联苯胺(0.5微克);对-氯苯胺(0.5微克);香豆素;二苯胺(0.25微克);吐根碱;对-羟基苯甲醛(0.25微克);间-羟基苯甲醛;8-羟基喹啉;对-羟基联苯;α-萘酚(10微克);β-萘酚(10微克);靛红(1微克);(碱性)亚甲蓝(1微克);巯基苯并噻唑(10微克);萘胺(5微克);盐酸萘胺;二羟苯磺酸钠;对-硝基苯酚(0.5微克);盐酸罂粟碱;五氯苯酚;酚酞(1微克);苯脲(10微克);苦味酸(5微克);苯醌;色氨酸;水杨甙(2.5微克);水杨酸(1微克);磺胺二甲嘧啶;对-氨基苯磺酸(0.5微克);磺胺吡啶;磺胺噻唑;磺基水杨酸(1微克)。 Ⅱ.反应较弱的,有: 偶氮苯;麻黄碱;异喹啉;刚果红;硝基苯;邻-硝基苯(甲)酸;喹啉;四碱;甲苯。 Ⅲ.无反应的,有: 茜素;蒽醌;蒽;苯(甲)酸;铬变酸;可待因;姜黄素;鞣花酸;六氯(代)苯;桑色素;盐酸吗啡;萘;α-亚硝基-β-萘酚;酞酸;焦棓酚;焦儿茶酚;间苯二酚;醌茜素;盐酸奎宁;糖精;苏丹Ⅲ;许多芳族硝基化合物。 这些发现表明许多(但并非全部)芳族化合物都会对氯醌试验显示反应。然而,将试验结果与其他芳族化合物试验方法的结果联系起来是有用的。需要注意的是,多酚类、羟基蒽醌类、黄酮醇类以及结构简单的化合物如苯(甲)酸和酞酸不会产生氯醌。因此,某些基团和结构因素可能对氯醌的形成负责,这在萘酚磺酸和萘胺磺酸的区分上明显体现出来。
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#氯醌
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弱电解质的电离度和稀释定律?
电离度是弱电解质达到解离平衡时,已解离的浓度与起始浓度的比值,用α表示。 电离度大小可以表示弱电解质的相对强弱。电离度除和电解质的本性有关外,还和溶液的浓度、温度有关。 电离度和解离常数之间存在着一定的关系。 弱电解质AB的解离常数为K θ ,电离度为α,起始浓度为c,则 AB(aq) ? A + (aq) + B - (aq) 起始浓度/mol·dm -3 c 0 0 平衡浓度/mol·dm -3 c(1-α) cα cα K θ =cα·cα/c(1-α)=cα 2 /(1-α) (2-10) 当c/K θ >500时,α很小,可以认为1-α≈1,于是 K θ =cα 2 式(2-11)表明弱电解质溶液的浓度度、电离度和解离常数之间的关系。在一定温度下,弱电解质的电离度α随其浓度的减小而增大,这个关系式称作稀释定律。 一元弱电解质电离出来的离子浓度为 例2-8 计算0.100mo/dm 3 HAc溶液中的pH值及解离度(K θ a =1.74×10 -5 )。 解:因为c/K θ >500;所以1-α≈1 从而 例2-9 计算0.100mol/dm 3 NaAc溶液的OH - 浓度和pH值。 解:Ac - 可作为弱碱,在水中存在如下解离平衡 任何共轭酸碱的解离常数之间都有同样的关系,即K θ b =K θ w /K θ a 。K θ a 、K θ b 互成反比,这体现了共轭酸碱之间的强度的关系,酸酸越强,其共轭碱越弱,强酸(如HCl、HNO 3 )的共轭轭碱(CI - 、NO 3 - )碱性极弱,可认为是中性的。根据前面关系式,也可看出,只要知道共轭酸碱中酸的解离常数K θ a ,便可算算出其共轭碱的解离常数,或已知碱的解离常数K θ b ,便可算出其共轭酸的解离常数K θ a 。例如,已知HAc的K θ a =1.74×10 -5 ,则则Ac - 的K θ b 为:K θ b =5.75×10 -10 。
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鎢的存在和冶炼方式是怎样的?
鎢矿通常存在于气成矿床中,与石英和长石共生,常常与銀矿有密切关系。重要的矿石有黑色的鸽錳铁矿(Fe, Mn)WO?,也被称为黑鸽矿,以及黄灰色的鸽酸钙矿CaWO?,也被称为白鸽矿。 鎢錳铁矿通常通过重力或磁力法进行精选。而鎢酸鈣矿则通过浮选法进行精选。将精选的矿砂与碳酸鈉混合后,在空气中焙烧至800-900°,即会发生下列反应: 4FeWO?+4Na?CO?+O?=4Na?WO?+2Fe?O?+4CO? 6MnWO?+6Na?CO?+O?=6Na?WO?+2Mn?O?+6CO? 将燃烧后的矿砂用水浸出,过滤后用盐酸处理滤液,得到黄色的鎢酸沉淀。将鎢酸加热到500°使其分解为WO?,再用氢气还原三氧化鎢即可得到粉末状的鎢: Na?WO?+2HCl=H?WO?+2NaCI H?WO?=H?O+WO? WO?+3H?=W+3H?O 鎢具有哪些性质和用途呢?鎢粉呈深灰色,紧密块状的鎢则呈银白色并具有金属光泽。纯鎢可以热压成丝,因此适用于制造电灯丝、两极整流管内的电极以及X射线管内的阴极或靶子。鎢还可以与其他金属形成合金,例如高速工具钢中含有8-20%的鎢、2-7%的铬、0-2.5%的钒和1-5%的钴。司太立合金(3-15%的鎢,25-35%的铬,45-65%的钴,0.5-2.75%的碳)具有很高的硬度,耐磨性、抗腐性和耐热性,可用作钻探机或凿岩机的钻头。 在室温下,鎢与空气和水都不发生反应,只有在400°时,鎢才会与氧气反应生成WO?,而在700°以上,鎢才会与水蒸气发生反应: W+3H?O=WO?+3H? 盐酸、硫酸或硝酸无论浓度、温度都不与鎢发生反应。只有氢氟酸和硝酸的混合物才会与鎢缓慢反应。鎢在红热时与氯反应,在1200-1500°时与氮形成氮化物WN?,与碳形成碳化物WC或W?C。
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如何管理腐蚀性危险化学品?
1;腐蚀性危险化学品管理制度 ①明确适用范围。②明确承担主体的职责范围及资格要求。③腐蚀性危险化学品管理应涉及的内容:a.明确各种腐蚀性危险化学品存储库房(棚)的要求(耐火等级、温度、湿度、电气、通风、库房周边、卫生等)或罐区设备设施要求。b.明确储存中的禁忌要求(写明禁配物料名称)和储存方式。c.明确储存中的堆垛要求。d.明确运输要求和运输方法。e.明确安全操作要求。f.明确对腐蚀性危险化学品相关资料、记录管理的要求。 2:危险化学品运输管理制度 ①明确适用范围(涉及与运输有关的人员和单位)。②明确承担主体的职责范围(如司机、押运员等的职责范围)及资格要求。③运输管理具体内容要点:a.审验运输合同文本或任务单、运输单位资格。b.明确运输工具、包装物应符合的要求明确对运输单位和从业人员的告知义务及告知内容(禁忌、标志、防护、应急处理等)。d.明确运输、装卸作业中,应注意的问题。e.明确剧毒化学品运输时的特殊要求和管理规定。 3:废弃危险化学品处理办法 ①明确适用范围(自有仓库和租赁仓库的废弃危险化学品处理环节)。②明确承担主体的职责范围(如从事危险化学品废弃活动的自员、委托单位的人员职责范围)及资格要求。③废 弃危险化学品处理环节管理的具体内容要点:a.审验合同文本(安全责任界定、废弃危险化学品品名是否明确)或任务来源。b.搜集与废弃活动有关的国家法律法规和其他要求。c.明确实施处理地点。d.明确废弃处理环节的具体工作内容。e.明确对废弃处理环节相关资料、记录管理的要求。
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为什么铝是一种奇异的金属?
从远古时代起,人类就一直在使用各种岩石来建造城市、房屋和制作艺术品。然而,几千年来,人们从未发现铝这种金属的宝贵性质,因为在自然界中,铝一直以化合物的形式存在。 经过顽强的努力,人们才成功提取出铝这种奇异的金属。最初,人们通过电解法制取少量的银色金属铝,并将其称为“粘土里提出来的银”。随后,工厂也采用了这种方法,铝的用途迅速扩展。 现在,我们不再从粘土中提取纯净的氧化铝,而是利用含水的氧化铝矿石来制取铝。这种矿石通常与铁的氧化物和二氧化硅混合在一起,形成铝土矿。 铝土矿是工业上制取铝的主要原料,含有大量的氧化铝。科学家们还在研究如何从其他矿物中提取氧化铝。 制取金属铝需要经过两个独立的步骤。首先,将铝土矿处理成纯净的无水氧化铝。然后,将氧化铝放入特制的电解槽中进行电解,从中提取铝金属。 通过利用水力发电,现在可以大量制取铝,而不再像100年前那样困难。
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铵盐的热分解是怎样的反应?
氨与酸反应可得相应的铵盐。铵盐一般是无色的晶体,易溶于水。铵离子半径等于143pm,近似于钾离子(133pm)和铷离子(147pm)的半径。事实上铵盐的性质也类似于碱金属的盐类,而且往往与钾盐、铷盐同晶,并有相似的溶解度,因此,在化合物的分类中,常把铵盐和碱金属盐列在一起。 由于氨的弱碱性,铵盐都有一定程度的水解,由强酸组成的铵盐其水溶液显酸性。 NH4++H2O ? NH3·H2O+H+ 因此,在任何铵盐溶液中,加入强碱并加热,就会释放出氨(检验铵盐的反应)。 NH4++OH-=(加热)NH3↑+H2O 固态铵盐加热时极易分解,一般分解为氨和相应的酸。 NH4HCO3=(常温)NH3↑+CO2↑+H2O NH4Cl=(加热)NH3+HCl 如果酸是不挥发性的,则只有氨挥发逸出,而酸或酸式盐则残留在容器中。 (NH4)2SO4=(加热)NH3↑+NH4HSO4 (NH4)3PO4=(加热)3NH3↑+H3PO4 如果相应的酸有氧化性,则分解出来的NH3会立即被氧化,例如NH4NO3,由于硝酸有氧化性,因此,受热分解时,氨被氧化为一氧化二氮。 NH4NO3=(加热)N2O+2H2O 如果加热温度高于573K,则一氧化二氮又分解为N2和O2。 2NH4NO3=4H2O+2N2↑+O2↑ △H°=-238.6kJ·mol-1 由于这个反应生成大量的气体和热量,大量气体受热,体积大大膨胀,所以如果是在密闭容器中进行,就会发生爆炸。基于这种性质,NH4NO3可用于制造炸药。 总之,铵盐的热分解就是NH4+离子把质子转移给酸根的反应。构型相同的铵盐,若生成它们的酸愈弱(这些酸无氧化性)则铵盐的热稳定性愈差。例如,卤化铵的热定性是按HI-HBr-HCl-HF的顺序而递减。 铵盐中的碳酸氢铵,硫酸铵,氯化铵和硝酸铵都是优良的肥料。氯化铵用于染料工业,原电池以及焊接时用来除去待焊金属物体表面的氧化物,使焊料能更好地与焊件结合。
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安全环保
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为什么保护水资源对人类生存至关重要?
水是人类生存所必需的,人体的大部分由水组成。同时,工农业生产也离不开水。然而,洁净的淡水资源却是一种非常宝贵的社会财富。化学的重要任务之一就是确保为社会提供洁净的淡水。为了实现这一目标,我们需要了解水体受到污染的程度和原因,并针对不同的水质和不同的用途对水进行净化治理。 水体是指水和水中溶解物质、水中悬浮物质、水生生物和泥底的总称。泥底中的杂质会不断向水中扩散,因此也被视为水体的一部分。水体被污染是指水体中污染物的含量超过水体的本来含量及其自净能力,导致水质恶化,破坏水体的正常功能,降低其使用价值。 随着人们生活水平的提高和工农业生产的发展,如果不注意珍惜和保护水资源,很容易导致严重的水体污染问题。水体受污染的途径可以总结如下: (1)城市生活废水和生活垃圾的增加,其中包含许多人和动物的排泄物,其中可能含有有机物甚至病原体。这些废物直接或间接地进入江河湖海,或者堆放在地面上。 (2)农业生产中大量使用化肥和农药,工业生产中排放大量的废水、烟尘、废渣和废液。这些物质有的未经处理直接排入水体,有的通过风吹、雨淋进入水体,有的通过地下水进入水体。 (3)过度砍伐森林、放牧开荒以及破坏草原植被,使雨水直接冲刷土地,夹带大量泥沙和废物,形成浊流进入江河湖海。 (4)用水量的增加使得有限的淡水资源难以为继,破坏了水的正常循环,破坏了生态平衡,超过了水的自净能力。 水体受污染的问题与人们的生活和工农业生产密切相关。首先,它影响人体的健康。目前全世界有2/3的人口的饮用水无法达到安全水平。其次,水的质量会影响工农业生产,对产品的品质和成本产生重大影响。水质不好会增加水处理费用,损坏设备,并导致产品不合格,包括农产品(如蔬菜、鱼虾)的质量下降。 化学的作用首先是对水质进行分析,了解水体中杂质的化学组成及其来源。这是一项不可中断且繁重的工作。一旦检测到污染物的来源,就需要采取各种措施在源头进行处理。其次,根据水的用途和所含杂质制定相应的处理方法。
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什么是极性分子?
在一个成键原子的体系中,如果它的正电荷中心和负电荷中心不重合,我们说它是极性的。离子型化合物如氯化纳(Na+C1-)可以代表极性物质的一种极端情况,在其中钠离子是完全正性的,而氯离子是完全负性的。当具有不同电负性的原子间形成共价键时,电子对将与电负性较高的原子结合得更紧密些,形成的共价键将会有一些极性。我们已经提到过(第4.4节),在氯化氢分子中,氮原子对电子对的吸引要强于氢原子对电子对的吸引。于是氢-氯键是极性的,形成这个化学键时,氯原子多少有些负性,而氢原子多少有些正性。由于正电荷中心和负电荷中心不重合,氯化氢分子在电性上是不对称的。由于电荷中心的分离,把一个用极性键结合起来的分子放在电场中,它将要转动,分子的正电一端将要指向负极,而负电的一端将指向正极(图4-4) 形成化学键的两个原子的电负性差值越大,键的极性越大。因此,在卤化氢分子中键的极性依如下顺序而增大HI<HBr HC1<HIF,这和卤素电负性的增高为相对应:I(2.5),Br(2.8),C1(3.0),和F(4.0)。如如果2个原子的电负性差值足够大,电负性较纸原子的电子将会完全转移给电负性较高的原子,这将会形成离子鍵而不是共价键。当两个相同的原子共用一对电子如HH的情况,将会达成另一个极端情况,在其中的键是没有极性的共价鍵。于是这就显得很清楚,在共价键化合物和离子键化合物之间并没有明显的分界线。在中间状况的分子中的键将既具有一些共价键的性质,又有一些离子键的性质,常称之为 具有部分离子性的共价,或极性共价键 。 可能有这种情况,分子中的价键是极性共价型的,但分子作为一个整体却是非极性的。如果一个分子含有多个极性共价键,但是各键所取的方向使分子成为一个对称分子,那么这个分子是非极性的。可以用HgC12来说明这个问题,在这个分子中每个共价鍵都是极性的,而整个分子却是非极性的。这个分子的正电中心和负电中心是相同的。每个氯原子相对于带正电的汞原子是带负电的,每个汞一氯键都有一些极性。不过由于两个键所指的方向形成了一个电性对称的分子而使键的极性互相抵销了。 C1-_+Hgt_-C1 在常温下共价型化合物可存在为固体、液体或气体。一般来说,它们具有低的熔点和有挥发性。它们在溶液中只要同溶剂发生作用而生成离子时,它们的溶液便能传导电流。
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