由金属元素组成的单质。金属具有特殊的金属光泽（对可见光强烈反射）、富有延性和展性，是电和热的良导体等性质。金属的上述特性都跟金属晶体里含有自由电子有关。在金属晶体中有中性原子、金属阳离子和自由电子。自由电子能在整个晶体中自由移动。①当光线照射到金属表面时，自由电子吸收所有频率的可见光，然后很快发射出大部分所有频率的可见光，这就使绝大多数金属显出银白色或钢灰色的光泽。金属在粉末状态时，晶体排列不规则，可见光吸收后难以发射出去，所以金属粉末一般呈暗灰色或黑色。少数金属如金、铝等，它们的粉末仍保持原有的颜色和光泽。②自由电子在金属晶体里作不规则的运动，在外电场的作用下，自由电子会作定向移动，形成电流，这就是金属容易导电的原因。③当金属的一部分受热时，受热部分的自由电子的能量增加，运动加剧，不断跟金属离子碰撞而交换能量，把热量从一部分传向整块金属，因而金属有良好的导热性。④当金属受到外力作用时，金属晶体内某一层金属原子、离子跟另一层金属原子、离子发生相对滑动，由于自由电子的运动，各层间仍保持着金属键的作用力，所以金属具有良好的延展性。只有少数金属，如锑、铋、锰性质比较脆。金属在通常状

有机物通常指含碳元素的化合物，或碳氢化合物及其衍生物总称为有机物。有机物是有机化合物的简称。目前人类已知的有机物达900多万种，数量远远超过无机物。早先，人们已知的有机物都从动植物等有机体中取得，所以把这类化合物叫做有机物。到19世纪20年代，科学家先后用无机物人工合成许多有机物，如尿素、醋酸、脂肪等等，从而打破有机物只能从有机体中取得的观念。但是，由于历史和习惯的原因，人们仍然沿用有机物这个名称。有机物一般难溶于水，易溶于有机溶剂，熔点较低。绝大多数有机物受热容易分解、容易燃烧。有机物的反应一般比较缓慢，并常伴有副反应发生。有机物种类繁多，可分为烃和烃的衍生物两大类。根据有机物分子中所含官能团的不同，又分为烷、烯、炔、芳香烃和醇、醛、羧酸、酯等等。根据有机物分子的碳架结构，还可分成开链化合物、碳环化合物和杂环化合物三类。有机物对人类的生命、生活、生产有极重要的意义。地球上所有的生命体中都含有大量有机物。

描述电子在原子核外运动状态的4个量子数之一，习惯用符号n表示。它的取值是正整数，n=1，2，3，……主量子数是决定轨道（或电子）能量的主要量子数。对同一元素，轨道能量随着n的增大而增加。在周期表中有些元素会发生轨道能量“倒置”现象。例如，在2O号Ca元素处，K（19号）的E 3d ＞E 4s ，不符合n越大轨道能越高的规律。而Sc（21号）的E 3d ＜E 4s 。其他如4d/5s，5d/6s，……等也有类似情况。在同一原子内，主量子数相同的轨道，电子出现几率最大的空间范围几乎是相同的，因此把主量子数相同的轨道划为一个电子层，并分别用电子层符号K、L、M、N、O、P对应于n=1，2，3，4，5，6等。n越大，表示电子离核的平均距离也越大。每个电子层所能容纳的电子数可按2n 2 计算。轨道能虽有局部倒置现象，但用n 0.7l（l为角量子数）的值作为填充电子次序的规则却是十分方便和基本正确的。此外，根据n的大小可以预测轨道的径向分布情况：即当n、l确定后，轨道应有（n-l）个径向极值和（n-l-1）个径向节面（节面上电子云密度为O）。对于相同l的轨道来说，n越

由同种分子结合成较复杂的分子，但又不引起化学性质改变，这种现象叫做分子缔合。 HF 、NH 3 、H 2 O等分子容易发生分子缔合，主要原因是形成了氢键。形成的分子叫缔合分子。分子发生缔合时放热。水分子发生缔合，xH 2 O缔合（H 2 O）x 热量。在固态时，大量水分子以氢键互相连接成巨型缔合分子。其中每个氧原子跟两个氢原子紧靠，形成O－H键（键长为101pm，键角为109°28' ，比原来104.5°稍稍扩张），而跟另外两个氢原子相距很远，形成键长276pm的氢键。这个结构向空间无限周期性地延伸，就形成冰晶体。冰的结构比较疏松，出现密度比水小的特殊性质。当冰熔化成液态水时，部分氢键遭到破坏，部分缔合作用消除，但仍有许多运动自由的、以氢键结合的小集团（x=2，3，4，…），不断地变动、改组，且可堆积得较为紧密。因此冰熔化时体积反而缩小。在气态时，缔合作用完全消失，水就以单个分子存在。分子缔合作用除了形成氢键的原因外，还可以通过极性分子中偶极的相互作用，以及通过形成配位键（如AlCl 3 二聚体）而缔合。

晶格能又叫点阵能。它是在OK时 1mol离子化合物中的正、负离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量。用化学反应式表示时，相当于下面反应式的内能改变量。 aM z (气） bXz- (气）→ Ma Xb （晶体） U（晶格能） 晶格能也可以说是破坏 1mol晶体，使它变成完全分离的自由离子所需要消耗的能量。晶格能越大，表示离子键越强，晶体越稳定。 晶格能的数值有两个来源。第一是理论计算值。它是根据离子晶体模型，考虑其中任一离子跟周围异号离子间的吸引作用，以及跟其他同号离子间的排斥作用推导出下列近似公式计算得到的。 式中 Z是离子价数， R0 是一对离子间的平均距离， A是跟一定的晶格类型有关的常数， NA 是阿佛加德罗常数， m是跟离子的电子层构型有关的常数，它的值可取 5～ 12，ε 0 是真空电容率（ 8.85419× 10-12 库 -2 ·牛 -1 ·米 -2 ）。例如，氯化钠晶体的 Z =Z- =1， R0 =2.814× 10-10 m， m=8，

晶体中，阳、阴（或正、负）离子间的 “ 接触 ” 半径。由于电子的波动性，离子不可能有确切的界面，所以很难确定它的真正半径。又因离子具有（或近似具有）球对称电子云，通常把阳、阴离子不等径圆球相切时的核间距作为两个离子的离子半径的和。因此，离子半径指离子在晶体中的 “ 接触 ” 半径。离子并非钢性圆球。为了使阳、阴离子在晶体中各跟尽可能多的异号离子接触，从而使体系的能量尽可能低，阳、阴离子必须在不同晶体中采用不同的密堆积方式。同一种离子在不同晶型中表现的 “ 接触 ” 半径也有不同。一般所说的离子半径，是以 NaCl 型离子晶体为标准的数值。阳离子是由原子失去电子而形成的，它的半径总比相应原子半径小（ r Na ＝ 95pm ， r Na ＝ 157pm ）。阴离子半径因最外层电子数增多，它比相应的原子半径大（如 r Cl- ＝ 181pm ， r Cl ＝ 99pm ）。一般来说，阳离子半径较小，阴离子半径较大。周期表中各元素的离子半径变化规律有：（ 1 ）同一周期中阳离子半径随价数增加而减小，而阴离子半径随价数降低略有减小。（ 2 ）同族元素的离子半径从上到下逐渐增大。

高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对制造大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学的最基本的研究内容。 高分子化学的发展历程 早在19世纪中叶高分子就已经得到了应用，但是当时并没有形成长链分子这种概念。主要通过化学反应对天然高分子进行改性，所以现在称这类高分子为人造高分子。比如1839年美国人 G oodyear发明了天然橡胶的硫化；1855年英国人 P arks由硝化纤维素（guncotton）和樟脑（camphor）制得赛璐珞（celluloid）塑料；1883年法国人 d e Chardonnet发明了人造丝 r ayon等。可以看到正是由于采用了合适的反应和方法对天然高分子进行了化学改性，使得人类从对天然高分子的原始利用，进入到有目的地改性和使用天然高分子。 回顾过去一个多世纪高分子化学的发展史可以看到，高分子化学反应和合成方法对

工业生物技术是以微生物或酶为催化剂进行物质转化，大规模生产人类所需的化学品、医药、能源和材料等，是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段。它为医药生物技术提供下游支撑，为农业生物技术提供后加工手段。 工业生物技术的核心是生物催化。生物催化剂与普通化学催化剂（通常为强酸和强碱等）相比，具有以下特点：催化效率高，如每千克天冬氨酸转氨酶可以催化生产本身重量10万倍的天冬氨酸；专一性强，酶只选择催化某种反应并获得特定的产物，其位点专一性、化学专一性和立体专一性强；原子经济性好，如生物催化法可以完成甾醇化合物的C-11位羟基化反应，而化学催化法则几乎无法完成；环境友好，因为生物催化剂——酶与微生物的本质是蛋白质，在使用后可方便地被消除。另外，其反应条件温和，一般在常温常压下进行，能耗和水耗也低。因此可以断言，生物催化技术是绿色化学与绿色化工发展的重要趋势之一。

　　1886年范特荷甫（van’t Hoff）根据实验数据得出一条规律：对稀溶液来说，渗透压与溶液的浓度和温度成正比，它的比例常数就是气体状态方程式中的常数R。这条规律称为范特荷甫定律。用方程式表示如下： πV=nRT 或π=cRT 　　式中π为稀溶液的渗透压，V为溶液的体积，c为溶液的浓度，R为气体常数，n为溶质的物质的量，T为绝对温度。 　　上式称为范特荷甫公式，也叫渗透压公式。常数R的数值与π和V的单位有关，当π的单位为kPa，V的单位为升（L）时，R值为8.31kPa•L•K-1 •mol-1 。 　　范特荷甫公式表示，在一定温度下，溶液的渗透压与单位体积溶液中所含溶质的粒子数（分子数或离子数）成正比，而与溶质的本性无关。 　　对于稀溶液，c近似于质量摩尔浓度，因此上式又可写成 π＝mB RT 　　对于相同cB的非电解质溶液，在一定温度下，因为单位体积溶液中所含溶质的粒子（分子）数目相等，所以渗透压是相同的。如0.3mol•L-1 葡萄糖溶液与0.3mol•L-1 蔗糖溶液的渗透压相同。但是，相同cB的电

生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系：品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等，在太阳能直接转换的各种过程中，光合作用是效率最低的，光合作用的转化率约为0.5％-5％，据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5％-2.5％，整个生物圈的平均转化率可达3％-5％。生物质能潜力很大，世界上约有250000种生物，在提供理想的环境与条件下，光合作用的最高效率可达8～15%，一般情况下平均效率为0.5%左右。 据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011 t，含能量达3x1021 J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每

　　生化柴油（Biodiesel），又称脂肪酸甲酯（Fatty Acid Ester）是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类（甲醇、乙醇）经交酯化反应（Transesterification reaction）获得。生物柴油具有许多优点：①原料来源广泛，可利用各种动、植物油作原料。②生物柴油作为柴油代用品使用时柴油机不需作任何改动或更换零件。③可得到经济价值较高的副产品甘（Glycerine）以供化工品、医药品等市场。④相对于石化柴油，生物柴油贮存、运输和使用都很安全（不腐蚀溶器，非易燃易爆）；热值高（一般可达石化燃料油的80%）：可再生性（一年生的能源作物可连年种植收获，多年生的木本植物可一年种维持数十年的经济利用期入现实效益高；可在自然状况下实现生物降解，减少对人类生存环境的污染。生化柴油因其甲酯的运用性质与石化柴油类同，目前最常用的制取方法是将植物油脂与甲醇予以交酯化反应，并使用氢氧化钠（对油脂重量的1%）或甲醇钠（Sodium methoxide）做为触媒，大约混合搅拌反应2小时，即可制得。由于原料不同，生物柴油的生产工艺和标准亦不

键合相色谱法是由液－液色谱法即分配色谱发展起来的。键合相色谱法将固定相共价结合在载体颗粒上，克服了分配色谱中由于固定相在流动中有微量溶解，及流动相通过色谱柱时的机械冲击，固定相不断损失，色谱柱的性质逐渐改变等缺点。键合相色谱法可分为正常相色谱法和反相色谱法。 1.正常相色谱法 　　在正常相色谱法中共价结合到载体上的基团都是极性基团，如一级氨基、氰基、二醇基、二甲氨基和二氨基等。流动相溶剂是与吸附色谱中的流动相很相似的非极性溶剂，如庚烷、已烷及异辛烷等。由于固定相是极性，因此流动溶剂的极性越强，洗脱能力也越强，即极性大的溶剂是强溶剂。固定相与流动相的这种关系正好与液－固色谱法相同，称这种色谱法为正常相色谱法。尽管如此，正常相色谱法的分离原理主要根据化合物在固定相及流动相中分配系数的不同进行分离，它不适于分离几何异构体。 2.反相色谱法 　　在反相色谱法中共价结合到载体上的固定相是一些直链碳氢化合物，如正辛基等。流动相的极性比固定相的极性强。反相色谱法在高效液相色谱法中应用最广泛。 在反相色谱法中，使溶质滞留的主要作用是疏水作用，在高效液相色谱中又被称为疏溶剂作用。所谓疏水作用

在生物体内，许多大分子AKSJDHFKLSDFHKLSDJ具有与某些相对应的专一分子可逆结合的特性。例如抗原和抗体、酶和底物及辅酶、激素和受体、RNA和其互补的DNA等，都具有这种特性。生物分子之间这种特异的结合能力称为亲和力，根据生物分子间亲和吸附和解离的原理，建立起来的色谱法称亲色谱法。亲和色谱中两个进行专一结合的分子互称对方为配基。如抗原和抗体，抗原可认为是抗体的配基，反之抗体也可认为是抗原的配基。将一个水溶性配基在不伤害其生物学功能的情况下与水不溶性载体结合称为配基的固相化。 亲和色谱法的基本过程是： 1.配基固相化。将与纯化对象有专一结合作用的物质，连接在水不溶性载体上，制成亲和吸附剂后装柱（称亲和性）。 2.亲和吸附。将含有纯化对象的混合物通过亲和柱，纯化对象吸附在柱上，其他物质流出色谱柱。 3.解吸附。用某种缓冲液或溶液通过亲和柱，把吸附在亲和柱上的欲纯化物质洗脱出来。

等电点聚焦就是在电泳槽中放入载体两性电解质，当通以直流电时，两性电解质即形成一个由阳极到阴极逐步增加的pH梯度，当蛋白质放进此体系时，不同的蛋白质即移动到或聚焦于与其等电点相当的pH位置上，电聚焦的优点是：有很高的分辨率，可将等电点相差0.01-0.02pH单位的蛋白质分开；一般电泳由于受扩散作用的影响，随着时间和所走的距离加长，区带越走越宽，而电聚焦能抵消扩散作用，使区带越走越窄；由于这种电聚焦作用，不管样品加在什么部位，都可聚焦到其电点，很稀的样品也可进行分离；可直接测出蛋白质的等电点，其精确度可达0.01pH单位。电聚焦技术的缺点是：一是电聚焦要求用无盐溶液，而在无盐溶液中蛋白质可能发生沉淀，二 是样品中的成分必需停留于其等电点，不适用在等电点不溶或发生变性的蛋白质。 电聚焦技术要求有稳定的pH梯度，要求极防止对流和防止已分离区带再混合的措施，其办法有三：密度梯度，聚丙烯酰胺凝胶和区带对流聚焦，以第一种方法为常用。

密度梯度是用以防止对流保持pH梯度，避免已分离物质再混合的重要措施则由重溶液和轻溶液以梯度混合形成。用做密度梯度的溶质应具有以下条件：溶解度高，粘度低；密度大，得到的密度差不低于0.12克/厘米3，不与样品蛋白质起反应，不解离。最常用的是蔗糖（分析纯），它对蛋白质不仅无害还有保护作用。重溶液含蔗糖50%（W/V)，这时柱上和柱下最大密度差为0.2克/厘米3，浓度太高则粘度过大适用。蔗糖在高pH值时会分解，影响pH梯度及pI值测定，这种情况下可改用甘油，也可用甘露醇，山梨醇，右旋糖酐等。 　　在测定未知蛋白时，可先采用pH3-10的载体，经初步测定后改用较窄的以提高分辨率，在使用pH7以上或以下范围时，因缺少中性载体，在聚焦过程中载体与电极之间在pH7部位就会形成纯水区带，纯水的电导极低，必须避免此现象。凡使用离开中性的pH范围的载体时应加入相当于0.1载体量的pH6-8或pH3-10的载体。在用pH低于3的范围时，可加有机酸如一氯醋酸，二氯醋酸，甲酸，乙酸，pH离于10时，可补加胺使pH增加到11。载体在pH6附近电导较低，可以与蔗糖密度梯度互相补偿，蔗糖浓度高时电导低，所以可把

1 载体两性电解质必需具备的条件 （i）在等电点处必需有足够的缓冲能力，以便能控制pH梯度，而不致被样品蛋白质或其他两性物质的缓冲能力改变pH梯度的进程。 （ii）在等电点必需的足够高电导，以便使一定的电流通过，而且要求具备不同pH值的载体有相同的电导系数，使整个体系中的电导均匀，如果有局部电导过小，就会产生极大的电位降，从而其他部分电压就会太小，以致不能保持梯度，也不能使应聚焦的成分进行电迁移，达到聚焦。 （iii）分子量要小，便于与被分离的高分子物质用透析或凝胶过滤法分开。 （iv）化学组成应不同于被分离物质，不干扰测定。 （v）应不与分离物质反应或使之变性。总起来说，当一个两性电解质的等电点介于两个很近的pk值之间时，它在等电点的解离度大，缓冲能力强，而且电导系数高，这 就是好的载体两性电解质。 2 理想的载体两性电解质的合成 　　用具有几个pH值很相近的多乙烯多胺（如五乙烯六胺）为原料，与不饱和酸（如丙烯酸）发生加合反应：加合反应优先加在α、β饱和酸的β碳原子上，调节胺和酸的比例可以加上一个或多个羧基，这种合成方法与一般有机会合

宏观物质在一定的压力下随温度升高由固态变成液态，再变为气态(有的直接变成气态)。当温度继续升高，气态分子热运动加剧。当温度足够高时，分子中的原子由于获得了足够大的动能，便开始彼此分离。分子受热时分裂成原子状态的过程称为离解。若进一步提高温度，原子的外层电子会摆脱原子核的束缚成为自由电子。失去电子的原子变成带电的离子，这个过程称电离。发生电离(无论是部分电离还是完全电离)的气体称之为等离子体(或等离子态)。等离子体是由带正、负电荷的粒子组成的气体。由于正负电荷总数相等，故等离子体的净电荷等于零。 等离子态与固、液、气三态相比无论在组成上还是在性质上均有本质区别。首先，气体通常是不导电的，等离子体则是一种导电流体。其次，组成粒子间的作用力不同。气体分子间不存在净的电磁力，而等离子中的带电粒子间存在库仑力，并由此导致带电粒子群的种种特有的集体运动。另外，作为一个带电粒子系，等离子体的运动行为明显的受到电磁场的影响和约束。 根据离子温度与电子温度是否达到热平衡，可把等离子体分为平衡等离子体和非平衡等离子体。在平衡等离子体中，各种粒子的温度几乎相

溶液是由两种或多种组分组成的均匀体系。所有溶液都是由溶质和溶剂组成，溶剂是一种介质，在其中均匀地分布着溶质的分子或离子。 溶质和溶剂只有相对的意义。通常将溶解时状态不变的组分称作溶剂，而状态改变的称溶质。如，糖溶于水时，糖是溶质，水是溶剂。若组成溶液的两种组分在溶解前后的状态皆相同，则将含量较多的组分称为溶剂。如在 100 mL 水中加入 10 mL 的酒精组成溶液，水是溶剂。若体积掉换一下，则酒精为溶剂。有时两种组分的量差不多，此时可将任一种组分看作是溶剂。 所有溶液都具有下列特性：①均匀性；②无沉淀；③组分皆以分子或离子状态存在。 物质在溶解时往往有热量的变化和体积的变化，有时还有颜色的变化。例如，硫酸溶于水放出大量的热，而硝酸铵溶于水则吸收热量。酒精溶于水体积缩小。无水硫酸铜是无色的，它的水溶液却是蓝色的。这些都表示在溶解过程中溶质和溶剂间有某种化学作用 ( 溶剂化作用 ) 发生。但溶液中的组分还多少保留原有的性质，所以溶解过程既不完全是化学过程也不单纯是物理过程，而是一个复杂的物理化学过程。 溶液有许多不同种类。将一种气体溶解在另外一种

相同元素两原子间形成的共价键为非极性键，不同元素原子间形成的共价键为极性键。极性键中，共用的电子对偏向电负性大的原子，因此电负性大的原子带部分负电荷 ( δ - ) ，而电负性小的原子则带部分正电荷 ( δ ) 。电负性差异越大，键的极性将越大。多原子分子的极性除了与各键的极性有关外，还决定于分子空间构型。若分子对称性很高，使各键极性相互抵消，则分子将无极性。如 C — O 是极性键，但 CO 2 是直线型对称分子，两键极性相消是非极性分子。 H 2 O 中 H — O 是极性键，它是 V 型结构，键的极性不能抵消，因而 H 2 O 分子有极性，是极性分子。 极性分子可视作偶极子，其极性用偶极矩μ =qd 来衡量，即正或负电荷电量 (q) 与电荷中心间距 d 的乘积。μ一般在 10 -30 C · m 数量级。μ =0 的分子为非极性分子，μ越大，分子极性越大。测定分子偶极矩是确定分子结构的一种实验方法。德拜 (P ． J ． W Debye ，荷 ) 因创立此方法而荣获 1936 年诺贝尔化学奖。 极性分子相互靠近时，因分子的固有偶极之间同极

由于分子中电子和原子核不停地运动，非极性分子的电子云的分布呈现有涨有落的状态，从而使它与原子核之间出现瞬时相对位移，产生了瞬时偶极，分子也因而发生变形。分子中电子数愈多、原子数愈多、原子半径愈大，分子愈易变形。瞬时偶极可使其相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极，且两个瞬时偶极总采取异极相邻状态，这种随时产生的分子瞬时偶极间的作用力为色散力 ( 因其作用能表达式与光的色散公式相似而得名 ) 。虽然瞬时偶极存在暂短，但异极相邻状态却此起彼伏，不断重复，因此分子间始终存在着色散力。无疑，色散力不仅存在于非极性分子间，也存在于极性分子间以及极性与非极性分子间。 这 3 种分子间力统称为范德华力。它是在人们研究实际气体对理想气体的偏离时提出来的。分子间力有以下特点：①分子间力的大小与分子间距离的 6 次方成反比。因此分子稍远离时，分子间力骤然减弱。它们的作用距离大约在 300 ～ 500pm 范围内。分子间既保持一定接触距离又“无”电子云的重叠时，相邻两分子中相互接触的那两个原子的核间距之半称原子的范德华半径。氯原子的范德华半径为 180pm ，比其共价半径 99pm 大得多。