高中化学第2章化学键与分子间作用力第3节离子键配位键与金属键素材鲁科版选修3

第三节离子键、配位键与金属键
1. 配合物的应用
自然界中大多数化合物是以配合物的形式存在，因此，配合物化学所涉及的范围和应用是非常广泛的。

近年许多基本有机合成，如氧化、氢化、聚合、羰基化等许多重要反应，均可借助于以过渡金属配合物为基础的催化剂来实现。

这些反应称为配位催化反应，目前国内外，利用配位催化生产化工产品已经不少，约占工业催化剂的15%，预示着将来会有更大的发展。

配合物也广泛地用在染料工业上。

生物体中的许多金属元素都是以配合物的形式存在的。

如血红素就是铁的配合物，它与呼吸作用有密切关系。

叶绿素是镁的配合物，是进行光合作用的关键物质。

最近人们已普遍注意到各种金属元素在人体和动植物内部起着很重要的作用。

如各种酶分子几乎都含有以配合物形态存在的金属元素，它们控制着生物体内极其重要的化学作用。

配合物在药物治疗中也日益显示其强大生命力，例如，EDTA的钙是排除人体内铀、钍、钌等放射性元素的高效解毒剂。

顺式二氯·二氨合铂（Ⅱ)、碳铂、二氯茂铁是发展中的第一至第三代的抗癌药物，且后两者对肾的损害作用小，但碳铂难溶于水，影响疗效。

目前证明对人体有特殊生理功能的必需微量元素有Mn、Fe、Co、Mo、I、Zn等；还有初步查明的必需元素有V、Cr、F、Si、Ni、Se、Sn等。

它们是以配合物的形式存在人体内。

微量元素在体内的分布极不均匀，如甲状腺中的碘，血红蛋白中的铁，造血组织中的钴，脂肪组织中的钒，肌肉组织中的锌，它们都具有重要的特异生理功能。

有些微量元素是合成酶的关键成分（如Fe、Cu、Zn等），有些参与激素的作用（如Zn参与促进性腺激素的作用，Ni促进胰腺作用）；有些则影响核酸的代谢作用（如V、Cr、Ni、Fe、Cu等）。

可见微量元素不仅对人体的正常生长、发育是必需的，而且对人体的其他生命活动有着极为重要的作用。

在研究它们的配合物性能和结构方面的确是大有用武之地的。

2. 科学家第一次发现了五重化学键
据报道: 加州大学戴维斯分校的化学家合成了第一种这样一种稳定的化合物：两个金属原子间成五重键。

用铬完成的这一工作可以让科学家对化学键的本质有新的认识。

论文科学杂志已接受。

许多化学家正研究化学键是如何形成和断裂的。

化学很长的一段历史上，只有单键、双键、三键为人所知。

多重键在碳化学中特别重要，但是只有特定的金属在理论上能形成多于
三重的化学键。

该论文重要作者、加州大学戴维斯分校化学教授Philip Power说。

该化合物是一种黑红晶体，是由Philip Power实验室的研究生Tailuan (Peter) Nguyen,合成的。

这种铬基化合物在室温下是稳定的，但是在有水情况下会分解，并且当接触空气时会自燃。

为了合成这种化合物，Nguyen 和 Power把大的碳基分子接到铬原子上来限制铬原子的行为，然后他们就能使铬原子彼此成键。

Power说，就我们所知，自然界中不存在着种多重键化合物。

3. 金属键
所谓金属键化合物，是指金属和金属之间，类金属和金属原子之间以共价键形式结合生成的化合物，其原子的排列遵循某种高度有序化的规律。

金属间化合物是介于高温合金和陶瓷之间的一类新型高温结构材料，它们一般具有比高温合金要低的密度，而又具有比陶瓷材料要高的韧性。

当它以微小颗粒形式存在于金属合金的组织中时，将会使金属合金的整体强度得到提高，特别是在一定温度范围内，合金的强度随温度升高而增强，这就使金属间化合物材料在高温结构应用方面具有极大的潜在优势。

金属间化合物因阻碍晶粒移动，在使材料变脆的同时，也提高了材料的强度和耐热性。

在七八百度的高温下，大多数金属间化合物只会更硬。

然而事物的优劣总是一把双刃剑。

伴随着金属间化合物的高温强度而来的，是它本质上难以克服的室温脆性。

当30年代金属间化合物刚被发现时，它们的室温延性大多数为零，也就是说，一拉就会断。

因此，许多人预言，金属间化合物作为一种大块材料是没有任何实用价值的。

80年代中期，美国科学家们在金属间化合物室温脆性研究上取得了突破性进展，他们往金属间化合物中加人少量硼，可以使它的室温延伸率提高到50%，与纯铝的延性相当。

这一重要发现及其所蕴含的巨大发展前景，吸引了各国材料科学家展开了对金属间化合物的深入研究，使之开始以一种崭新的面貌在新材料天地登台亮相。

目前已有约300种金属间化合物可用，除了作为高温结构材料以外，金属间化合物的其他功能也被相继开发，稀土化合物永磁材料、储氢材料、超磁致伸缩材料、功能敏感材料等相继汹涌而来。

金属间化合物材料的应用，极大地促进了当代高新技术的进步与发展，促进了结构与元器件的微小型化、轻量化、集成化与智能化，促进了新一代元器件的出现。