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2-吡嗪羧酸与金属元素配位行为的热化学研究

作　者: 孔玉霞
导　师: 邸友莹
学　校: 聊城大学
专　业: 物理化学
关键词: 2-吡嗪羧酸配合物低温热容热力学函数溶解焓标准摩尔生成焓
分类号: O621.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

2-吡嗪羧酸是一类重要的含氮杂环配体,它与金属的配合物是重要的有机-无机杂化材料,因其物理性质及结构的多样性而引起化学工作者的浓厚兴趣,成为一个热门的研究领域。这类配合物在选择性催化、分子识别、光电材料、半导体材料、磁性材料等新型功能材料的开发中均显示出诱人的应用前景。这类配合物的合成、结构及性质表征方面的研究已取得了重大进展。然而,为了进一步改进这类配合物及其衍生物的合成工艺以便使其更好的投入于工业生产,开发它们新的应用领域,并且进行相关的理论研究,都需要该类配合物准确的热力学数据作为应用开发和相关理论研究的依据。本论文完成的主要工作如下:1.合成了十种2-吡嗪羧酸与金属的配合物,并对这些配合物进行了元素分析、X-射线单晶衍射和TG/DSC综合热分析,确定了这些配合物的组成、空间结构以及热分解机理。2.利用精密自动绝热量热仪测定了这些配合物在78 400 K温区的摩尔热容。实验表明,大部分化合物在此温区结构稳定,只有少数含水化合物在400 K前出现不同程度的脱水,其结果与热重分析结果一致。用最小二乘法对每种配合物在非脱水温区的实验摩尔热容进行拟合,得到摩尔热容(C_p,m随折合温度（X）变化的多项式方程。依据此方程,计算出配合物在该温区的舒平热容和相对于_298.15K时的热力学函数值[H_T-H_298.15K]、[S_T-S_298.15K]和[G_T-G_298.15K],并以每隔5 K的间隔列表给出。3.依据Hess定律,对配合物设计合理的热化学循环,利用等温环境溶解-反应热量计测量出所设计热化学反应中各反应物和产物的溶解焓,从而计算出该反应的反应焓,再结合反应中其它反应物和产物已知的标准摩尔生成焓,可得到目标配合物的标准摩尔生成焓。另外,利用紫外可见光谱仪和折光仪验证了所设计热化学循环的合理性和可靠性。4.对2-吡嗪羧酸配合物的热容、热力学函数和标准摩尔生成焓等热力学数据随它们分子量的变化情况进行了分析。研究表明,配位方式和空间构型相同的配合物的热力学数据随着分子量的变化呈现规律性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
前言  7-8
第一章绪论  8-19
  1.1 引言  8
  1.2 含氮杂环化合物的发展现状  8-9
  1.3 吡嗪羧酸类配合物的研究概况  9-13
    1.3.1 吡嗪羧酸类配合物的配位与结构特点  10-12
    1.3.2 吡嗪羧酸类配合物的应用  12-13
  1.4 现代量热学概论  13-18
    1.4.1 低温绝热量热法  13-16
    1.4.2 等温环境溶解-反应量热法  16-18
  1.5 本论文的选题依据及主要内容  18-19
第二章 2-吡嗪羧酸系列金属配合物的合成和结构表征  19-38
  2.1 实验试剂及仪器  19
    2.1.1 化学试剂  19
    2.1.2 实验仪器  19
  2.2 配合物的合成  19-21
    2.2.1 配体与碱金属Li, Na和K形成的配合物  19
    2.2.2 配体与碱土金属Ca和Sr形成的配合物  19-20
    2.2.3 配体与过渡金属Mn, Ni, Cu, Zn和Ag形成的配合物  20-21
  2.3 配合物的单晶结构  21-34
    2.3.1 单晶的测定  21-28
    2.3.2 配合物的单晶结构分析  28-34
  2.4 配合物的热分析研究  34-38
    2.4.1 实验仪器及条件  34
    2.4.2 配合物的TG/DSC曲线及热分解机理推测  34-38
第三章配合物的低温热容和热力学性质研究  38-77
  3.1 精密自动绝热量热仪  38-42
  3.2 绝热量热实验测定  42-43
  3.3 配合物的低温热容测量结果及讨论  43-74
    3.3.1 配合物 Li(pyza)(H_2O)的热容结果及讨论  43-46
    3.3.2 配合物 Na_2(pyza)_2 的热容结果及讨论  46-49
    3.3.3 配合物 K(pyza)的热容结果及讨论  49-52
    3.3.4 配合物 Ca(pyza)_2(H_2O)_4 的热容结果及讨论  52-55
    3.3.5 配合物 Sr(pyza)_2(H_2O)_4 的热容结果及讨论  55-58
    3.3.6 配合物 Mn(pyza)_2(H_2O)_2 的热容结果及讨论  58-62
    3.3.7 配合物 Ni(pyza)_2(H_2O)_2 的热容结果及讨论  62-65
    3.3.8 配合物 Cu(pyza)_2(H_2O)_2 的热容结果及讨论  65-68
    3.3.9 配合物 Zn(pyza)_2(H_2O)_2 的热容结果及讨论  68-71
    3.3.10 配合物 Ag(pyza)的热容结果及讨论  71-74
  3.4 本章小结  74-77
第四章 2-吡嗪羧酸系列金属配合物的标准摩尔生成焓  77-92
  4.1 等温环境溶解-反应热量计  77-79
  4.2 溶解-反应量热实验  79-80
  4.3 配合物标准摩尔生成焓的确定  80-90
    4.3.1 Li(pyza)(H_2O)的标准摩尔生成焓  80-83
    4.3.2 Na_2(pyza)_2 的标准摩尔生成焓  83-85
    4.3.3 K(pyza)的标准摩尔生成焓  85-86
    4.3.4 Cu(pyza)_2(H_2O)_2的标准摩尔生成焓  86-88
    4.3.5 Ag(pyza)的标准摩尔生成焓  88-90
  4.4 本章小结  90-92
第五章结论  92-93
参考文献  93-104
致谢  104-105
攻读硕士学位期间已发表和待发表的主要学术论文  105-107
附件  107

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