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本章引言

“化学是第二自然的创造者。”
钛酸钾晶须
肽纳米管
秋风细雨灞柳寒
大雪压松
低温合成和分离无机合成和制备
一点不假,合成化学不仅可仿制出许多自然界已存在的物质,而且能更多地创造出自然界不存在的物质。许多合成产品,由于原料丰富易得,制备简单方便,加工方式多样,性能千变万化,对环境无污染,无论在能源、材料、信息还是环境保护、医药卫生、生命科学等领域都显示了无比的优越性,极大地推动了科学技术的迅猛发展和改变了世界。也正是因为这点,许多新的功能材料的合成同时促成了新的合成方法的诞生和成熟。
本章将系统而简洁地介绍低温合成方法,以及它们的一些重要应用。
低温合成和分离无机合成和制备
广东工业大学
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Contents
低温的获得、测量和控制
1
真空的获得、测量和实验室常用的真空装置
2
低温下气体的分离
3
液氨中合成
4
低温下稀有气体化合物的合成
5
低温下挥发性化合物合成的示例
6
低温化学中的低温合成
7
低温合成和分离无机合成和制备

⑴低温的概念
低温技术不仅与人们当代高质量生活息息相关,同时与当今许多尖端科学研究(诸如超导技术、航天与航空技术、高能物理、受控热核聚变、远红外探测、精密电磁计量、生物学和生命科学等)密不可分。在超低温条件下,物质的特性会出现奇妙的变化:空气变成了液体或固体;生物细胞或组织可以长期贮存而不死亡;导体的电阻消失(超导电现象)了,而磁力线不能穿过超导体(完全抗磁现象);液体氦的黏滞性几乎为零(超流现象),而导热性能比高纯铜还好。
低温合成和分离无机合成和制备
超流态
1937年,原苏联物理学家彼得·列奥尼多维奇·卡皮察(1894~1984年)惊奇地发现,当液态氦的温度降到的时候,它就由原来液体的一般流动性突然变化为“超流动性”:它可以无任何阻碍地通过连气体都无法通过的极微小的孔或狭缝(线度约10万分之一厘米),还可以沿着杯壁“爬”出杯口外。我们将具有超流动性的物态称为“超流态”。但是目前只发现低于的液态氦有这种物态。
对于一般液体来说,随着温度降低,密度会逐渐增加。他将液态氦的温度下降,果然,液氦的密度增大了。但是,当温度下降到零下271℃的时候,怪事出现了,液态氦突然停止起泡(氦Ⅰ),变成像水晶一样的透明,一动也不动,好像一潭死水(氦Ⅱ),而密度突然又减小了。
低温合成和分离无机合成和制备
在一根玻璃管里,装着很细的金刚砂,上端接出来一根细的喷嘴。将玻璃管浸到氦Ⅱ中,用光照玻璃管粗的下部,细喷嘴就会喷出氦Ⅱ的喷泉,光越强喷得越高,可高达数厘米。
光照
液氦喷泉
低温合成和分离无机合成和制备
美国北卡罗莱纳州夏洛特市39岁男子克里斯在13岁那年被诊断出患有白血病,克里斯接受放疗前冷冻了一部分自己的精子。多年后克里斯成婚,用冷冻了22年的精子让妻子成功受孕,1986年2月25日他们顺利诞下一名健康女婴。这不但创下了一个医学奇迹,他们的女儿也被媒体称为“来自1986年的超时空女婴”。
低温合成和分离无机合成和制备
物质第五态—超导态和超流态
物质的第五态就是玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einsteincondensation,简称BEC),它是科学巨匠爱因斯坦在80多年前预言的一种新物态:预言当原来不同状态的原子在温度足够低时,会突然聚集在一种尽可能低的能量状态,即处于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态(一般是基态)。
玻色
爱因斯坦
低温合成和分离无机合成和制备
美国因茨大学的物理学家们开发出高分辨率扫描电子显微镜,其空间分辨率远远超过以往使用的任何方法,能以极细电子束扫描超冷原子云,使得最微小的结构都清晰可见,因此可用于绘制“玻色-爱因斯坦冷凝物”中的单个原子。同时,研究人员成功使光晶格的结构变得可见,只要将冷原子置于其中,就可籍调控光晶格来操控原子间的位置。
高分辨率扫描电子显微镜
,ürtz,,,2008,4:949
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