淺談無機物的合成

申巧紅

山東化工技師學院 山東 棗莊 277500

無機化合物的種類很多，各類化合物的合成方法不同，甚至存在很大差異，即使同一種化合物也有多種合成方法。無機物的制備(合成)是通過某些方法利用化學反應，從一種或幾種物質得到另外一種或幾種無機物質的過程。隨著科技的不斷進步，無機物的合成為新技術和高科技合成出了新的配合物、金屬有機化合物和納米材料等新材料。無機合成化學在國民經(jīng)濟、國防建設、資源開發(fā)、新技術發(fā)展以及人們的衣食住行等方面廣泛應用。為了制備出較純凈的物質，通過無機制備技術得到的“粗產(chǎn)物”往往需要純化。

一、無機物合成的基本原則

無機物在合成中，應遵循以下原則：

(1)安全性：實驗所用原料與實驗合成產(chǎn)品毒性小，實驗方案和實驗過程相對安全，堅持綠色化合成原則，做到安全環(huán)保。

(2)可行性：合成路線與實驗方法合理可行，實驗原料與試劑易得，能滿足產(chǎn)品合成的實驗條件。

(3)科學性：符合化學反應的規(guī)律，實驗方案合理、實驗原理正確，不能主管臆造，要有相應的理論基礎。

(4)有效性：反應時間短，產(chǎn)物的產(chǎn)率高。

(5)簡約性：實驗裝置簡單，實驗操作容易。

二、無機物合成的方法

無機化合物的制備方法很多，其中常見的現(xiàn)代制備方法主要有以下幾種：

1.高溫合成：該方法一般用于無機固體材料的合成，主要包括高溫爐、高溫測量與高溫合成的類別三個部分，其中高溫合成的類別是高溫合成的核心。

2.電解合成：一般用于制備氧化性或還原性較強的物質，該方法是在通電的條件下而發(fā)生氧化還原反應進行合成的。主要有水溶液電解和熔融鹽電解兩種形式，制備不活潑的金屬單質或者化學方法難以制備的氧化性或還原性較強的化合物通常采用水溶液電解，強還原性的金屬單質一般采用熔融鹽電解方法制備。

3.非水溶劑合成：對于反應物與產(chǎn)物與水反應的物質，在合成中需要除掉水分，因此適用于該方法合成。有些化合物遇水強烈水解，所以不能從水溶液中制得，需要在非水溶液中制備。液氨、冰醋酸、硫酸、液態(tài)氟化氫、氯仿、二硫化碳等。制備SnI4時，不能在水溶液中進行，而是將一定量的錫和碘，用冰醋酸和醋酸酐作溶劑，加熱使之反應，而后冷卻就可得到橙紅色的SnI4晶體。

4.水溶液中的離子反應合成：利用該方法制備化合物時，可根據(jù)產(chǎn)物的不同狀態(tài)采取不同的方法來獲得最終產(chǎn)品。若合成產(chǎn)物溶于水，可采用結晶法獲得產(chǎn)物；若合成產(chǎn)物是沉淀，可以沉淀形式從其他化合物中分離出來即可獲得產(chǎn)品；若產(chǎn)物是氣體的話，則可采用收集氣體的形式獲得產(chǎn)物。

5.分子間化合物的化合：含結晶水化合物如膽礬CuSO4，氨合物如CaCl2.8NH3，復鹽如K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O，配合物如[Cu(NH3)4]SO4，這些化合物都是由簡單化合物按一定化學計量關系結合而成的化合物，稱之為分子間化合物。例如硫酸亞鐵銨[FeSO4.(NH4)2SO4.6H2O]的制備，首先將金屬鐵溶于稀硫酸，制備硫酸亞鐵，根據(jù)FeSO4的量，加入與其等物質的量的(NH4)2SO4，二者發(fā)生反應，經(jīng)過蒸發(fā)、濃縮、冷卻等過程，可得到溶解度較小的復鹽硫酸亞鐵銨晶體。

6.由礦石制備：選擇合適的礦石，根據(jù)礦石的性質，通過酸溶或堿熔浸取、氧化或還原、灼燒等處理，進而得到所合成化合物。例如KMnO4的合成，是由軟錳礦MnO2首先與過量固體KOH和KClO3在高溫共融條件下氧化成K2MnO4，然后K2MnO4在水溶液中發(fā)生歧化反應，K2MnO4轉化為MnO2和KMnO4，并生成OH-。在實際生產(chǎn)中，常加入二氧化碳氣體，來中和反應生成的OH-，使歧化反應更容易進行。

三、無機物合成方法的選擇依據(jù)

無機物的合成方案有多種，但我們需根據(jù)物質的通性和特殊性考慮所設計的方案是否可行，在設計方案時應考慮如下幾個方面：(1)反應進行的可能性，即熱力學因素；(2)反應速率，即動力學因素；(3)制備工藝的先進性；(4)環(huán)境污染和產(chǎn)品純度。在選擇無機物的合成方法時，首先應從熱力學觀點考慮其方法的可行性，但重要的是應該考慮工藝條件的要求，需要綜合考慮以上各方面的因素，然后確定一個生產(chǎn)簡單、價格低廉、效益較高、安全無毒、質量好、環(huán)境污染小而且可行的工藝路線與方法。

結語

綜上所述，無機物的合成是化學實驗中比較重要的內容之一，是由較簡單的無機物通過化學反應得到較復雜的無機物，以及從天然物質中提取出某一組分對天然物進行加工和處理的過程。通過了解物質的制備技術，可以進一步理解怎樣以最基本的原料得到生活中所必需的化工產(chǎn)品，為化工產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工打下良好的基礎，在生產(chǎn)實際中具有重要的意義。