前 言0.1 發展簡史和重要作用0.2 無機合成和無機新材料0.3 無機合成化學的研究內容0.4 無機合成的研究方法0.5 無機合成和有機合成的區別前 言0.1 發展簡史和重要作用1. 學科分類1）化學一級學科重要學科2）無機化學二級學科基礎學科3）無機合成三級學科前沿學科4）相關研究方向四級學科不斷拓展2. 學科代碼150 化學150.15 無機化學150.1510 元素化學150.1520 配位化學150.1530 同位素化學150.1540 無機固體化學150.1550 無機合成化學150.1560 無機分離化學150.1570 物理無機化學150.1580 生物無機化學150.1599 無機化學其他學科3. 發展史1）人類古代歷史-以無機材料命名石器時代：人類歷史分期的第一個時代、大約始于距今二三百萬年、止于距今6000至4000年左右。陶器時代：陶器時代的時間跨度約在舊石器時代晚期和新石器時代末期，陶器的大規模使用，是新石器時代的主要標志。銅器時代：介于最早的石器時代和較晩的鐵器時代之間的一個時代，距今約4200年。鐵器時代：是繼青銅時代之后的又一個時代。它以能夠冶鐵和制造鐵器為標志，距今約3400年。煉丹時代：我國自周秦以來就創始和應用了將藥物加溫升華的這種制藥方法，為世界各國之最早者，距今約2500年。火藥時代：歐洲人直到1250年才懂得使用它，在中國則可能要早一些。2）20世紀-新材料時代配位化學-氮分子配合物-50年代化學固氮金屬有機-環戊二烯金屬配合物-1973年諾貝爾化學獎。紅寶石激光材料-80年代YBaCuO高溫超導陶瓷材料-90年代C60無機碳材料- 1996年諾貝爾化學獎石墨烯材料- 2010年諾貝爾化學獎12公元2005年7月12日，英國倫敦佳士得公司拍賣場，一只高27.5厘米、直徑33厘米的中國青花瓷罐，以1568.8萬英鎊(折合2.3億人民幣)的天價成交。由此，一場曠日持久的尋寶熱，席卷中國大地 清雍正官窯粉彩蝠桃壽紋橄欖瓶2004年4150萬港元，全國政協常委、香港中華總商會副會長張永珍，贈給上海博物館清乾隆御制琺瑯彩“古月軒”題詩花石錦雞圖雙耳瓶2005-10-23香港蘇富比秋拍1.1548億港元成交，RMB122,408,800元，收購人香港古董商人翟建民清乾隆外粉青釉浮雕芭蕉葉鏤空纏枝花卉紋內青花六方套瓶2005-5-2紐約蘇富比4492萬港元/RMB47,615,200元0.2 無機合成和無機新材料近代無機合成的主要任務是提供高新技術發展所需求的日益增多的新型無機材料。因此，無機合成亦可稱為無機材料合成。正在快速發展的科學技術與無機合成之間的關系。1. 能源開發生產力和科學技術的發展，消耗了巨大的能源。非再生能源逐漸枯竭。解決的辦法-開源節流。1）開源：開發新型能源，磁流體發電，潮汐發電，風力發電，地熱發電，太陽能發電，染料電池等。2）節流：提高現有能源使用效率，保溫隔熱材料，機械性能好等。解決這些問題都需要一系列無機材料做支撐。2. 空間技術空間技術對軍事，通訊，氣象，資源，衛星，空間實驗室等有重要意義。需要：1）高強度材料 （耐4000 C，20 mPa）2）輕質量材料 （1000 kg 數千萬美元）蛟龍如海 神八和神九返回3. 電子技術電子計算機等由于使用了半導體材料和器件，能夠形成集成電路和大規模集成電路，達到：1）小型化2）高速化3）復合化4）高可靠性什么是云計算？云計算是一種基于因特網的超級計算模式，在遠程的數據中心，幾萬甚至幾千萬臺電腦和服務器連接成一片。因此，云計算甚至可以讓你體驗每秒超過10萬億次的運算能力，如此強大的運算能力幾乎無所不能。用戶通過電腦、筆記本、手機等方式接入數據中心，按各自的需求進行存儲和運算。4. 激光技術計量，檢測，加工，顯示，信息處理，光通訊，光化學，核聚變，醫療，軍事科學等。1）產生激光需要各種寶石類化合物，2）應用激光需要各種電光，聲光，磁光和非線性光學材料等。5. 光電子技術光學和電子學相互交叉的邊緣學科。光通訊，光信息處理，顯示等方面。需要電光晶體，聲光晶體，非線性光學晶體，光導纖維，發光材料等。6. 紅外技術以紅外光學材料為寄出的紅外技術是研究紅外輻射的產生、傳播、轉化和測量及應用的一門新興技術。在軍事和國民經濟各部門有巨大的應用價值。7. 無機藥物1）診斷，磁性金屬配合物造影劑，稀土金屬配合物探針等。2）治療，Pt，Ru，Pd等配合物，抗腫瘤，抗艾滋病等，靶向藥物。8. 催化劑1）提高效率，2）縮短時間，3）降低成本。0.3 無機合成化學的研究內容隨著合成化學、特種合成實驗技術和結構化學、理論化學等的發展，生命、材料、計算機等相鄰學科的交叉、滲透，以及實際應用上的需求，無機合成化學的內涵已被大大擴充。不只局限于傳統的常規合成，開始進入到大量特種實驗技術與方法下的合成(包括了制備和組裝科學)，研究具有特定結構和性能的無機材料的定向設計合成與仿生合成等。同時與其它學科領域的關系也日益密切，從而使其涉及的內容更廣。1. 特定結構或特殊凝聚態的無機材料的合成材料的性能與物質的結構密切相關，結構不同，即使由相同的元素組成的物質其性質也會有明顯的不同，如石墨和金剛石；-Fe2O3和-Fe2O3等。 物質的性質也受聚集狀態調控，如體材料與納米級材料；多晶和單晶材料；球形納米粒子與納米棒、納米線、納米管等。2. 極端條件下無機材料的合成許多物質需要在極端條件下(如超高壓、超高溫、超高真空、超低溫、強磁場或電場、失重、激光、等離子體等)才能被合成。極端條件下合成的物質在性質上往往表現出明顯不同于溫和條件下合成的物質。3. 生物礦化與仿生合成技術從分子層次上實現對化學反應的控制。以模擬生物礦化來制備精密、復雜無機材料的仿生合成成為21世紀合成化學中的前沿領域之一。生物礦化的奇特之處在于其過程是一個天然存在的高度控制過程，受生物機體內在機制調制，可以實現從分子水平到介觀水平上對晶體形狀、大小、結構、取向和排列的精確控制和組裝，從而形成復雜的分級結構，具備特殊的光、磁和力學性能。表 1-1 生物體內主要的無機礦物的種類及其功能礦物化學組成生物體/功能碳酸鈣（方解石）CaCO3 海藻/外骨骼；軟體動物/視網膜碳酸鈣（方石） CaCO3 魚類/魚耳石；軟體動物/殼碳酸鈣（球霰石） CaCO3 海鞘骨碳酸鈣 (無定形) CaCO3nH2O 高等植物/存儲Ca羥磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2 牙齒、骨骼、魚鱗/存儲Ca氟磷灰石Ca10(PO4)6F2 牙齒、軟體動物殼磷酸八鈣Ca8H2(PO4)65H2O 牙齒草酸鈣石CaC2O4H2O 高等植物/存儲Ca水草酸鈣石CaC2O42H2O 高等植物/存儲Ca石膏CaSO4 水母/魚耳石重晶石BaSO4 海藻、蛤殼天青石SrSO4 棘刺蟲無定形二氧化硅SiO2nH2O 海綿骨骼、硅藻細胞壁磁鐵礦Fe3O4 細菌、石鱉牙、牙齒針鐵礦a-FeO(OH) 礪牙纖鐵礦g-FeO(OH) 裸藻、細篦水鐵礦5Fe2O39H2O 動物、高等植物/鐵蛋白黃鐵礦FeS2 細菌磁復鐵礦Fe3S4 細菌黑錳礦Mn3O4 細菌冰 H2O 細菌氯銅礦Cu2(OH)3Cl 蟲嘴金屬單質Ag/Au 細菌硫化鎘CdS 細菌4. 組合化學組合化學是一門將化學合成、組合理論、計算機輔助設計及機械手結合一體，并在短時間內將不同構建模塊用巧妙構思，根據組合原理，系統反復連接，從而產生大批的分子多樣性群體，形成化合物庫（compound library），然后，運用組合原理，以巧妙的手段對庫成分進行篩選優化，得到可能的有目標性能的化合物結構的科學。 組合化學與傳統合成有顯著的不同。傳統合成方法每次只合成一個化合物；組合合成用一個構建模塊的n個單元與另一個構建模塊的n個單元同時進行一步反應，得到nn個化合物；若進行m步反應，則得到（nn）m個化合物。有人作過統計，一個化學家用組合化學方法在26周的工作量，十個化學家用傳統合成方法要花費一年的時間才能完成。所以，組合化學大幅度提高了新化合物的合成和篩選效率，減少了時間和資金的消耗，成為20世紀末化學研究的一個熱點。與傳統的制備方法相比，組合合成法具有可大范圍調控材料的組分，利用最少的步驟同時合成和篩選大量材料，降低材料制備過程的環境污染等方面的優點。5. 節能、潔凈、經濟等綠色合成合理選擇使用無毒性化學品、具有生態相容性的溶劑和可再生材料成為綠色化學研究的重要組成部分。0.4 無機合成化學的研究方法兩大任務：1. 合成未知化合物1）確定研究領域2）查閱多種文獻3）設計適當方法2. 合成已知化合物1）查閱化合物的性質和合成方法2）尋找幾種合成方法，進行比較3）確定