《无机非金属材料》PPT课件.ppt

第三节第三节 无机非金属材料无机非金属材料 第一课时第一课时 硅酸盐材料硅酸盐材料 Silicate material 2006-5-9大通湖一中化学组 硅酸盐工业的特点： (1)原料：含硅的物质、碳酸盐等。 （2）反应条件：高温。 (3)反应原理：复杂的物理、化学变化。 (4)生成物：硅酸盐。 2006-5-9大通湖一中化学组 二、玻 璃 一、水 泥 三、陶 瓷 2006-5-9大通湖一中化学组 水泥工业 原料 设备 主要性质 反应条件 水泥 成分 水泥应用 硅酸三钙、硅酸二钙、 铝酸三钙 石灰石、黏土、辅助原料 水 泥 回 转 窑 高温 水硬性 建筑粘合剂 水泥砂浆 混凝土 2006-5-9大通湖一中化学组 5、主要成分： 硅酸三钙(3CaOSiO2)、 硅酸二钙(2CaOSiO2)、 铝酸三钙(3CaOAl2O3)等 2006-5-9大通湖一中化学组 水泥回转窑水泥回转窑2006-5-9大通湖一中化学组 3CaO + Al2O3 = 3CaOAl2O3 2CaO + SiO2= 2CaOSiO2 3CaO + SiO2 = 3CaOSiO2 水泥生料煅烧成熟料的物理化学变化的过程 高温 高温 高温 2006-5-9大通湖一中化学组 玻璃工业 2、原料 3、反应原理 主要原料：纯碱、石灰石和石英。主要原料：纯碱、石灰石和石英。 1、组成：CaO Na2O 6SiO2 4、反应设备 5、几种常见的玻璃 玻璃窑玻璃窑 2006-5-9大通湖一中化学组 主要化学反应： Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温 设问这两个反应是否违反了复分解反应规律？ 复分解反应规律仅适用于溶液，不能套用 于高温条件下的反应。 2006-5-9大通湖一中化学组 普通玻璃普通玻璃 有色玻璃有色玻璃 2006-5-9大通湖一中化学组 石英玻璃石英玻璃 2006-5-9大通湖一中化学组 无碱玻璃纤维无捻粗纱布(以下简称为方格布)， 是由2000孔漏板拉制的直接无捻粗纱织造而成的 增强制品，主要用于手糊成型、模压成型等玻璃 钢成型工艺，典型产品有船艇、汽车配件、贮罐、 大型板材、家具等玻璃钢制品。 2006-5-9大通湖一中化学组 钢化玻璃钢化玻璃 2006-5-9大通湖一中化学组 光学玻璃光学玻璃 2006-5-9大通湖一中化学组 几种特殊玻璃 (1) 石英玻璃：膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光 (2) 光学玻璃： 透光性能好、有折光和色散性(铅玻璃) 用途：眼镜片；望远镱用凹凸透镜等光学仪器 (3) 有色玻璃： 金属氧化物均匀地分散到玻璃态物 质里，使玻璃呈现特征颜色。 蓝色(Co2O3) 红色 (Cu2O) 淡绿色 (FeO) PbO 用途： 光导纤维等 2006-5-9大通湖一中化学组 (4) 钢化玻璃：玻璃在电炉里加热软化，再 急速冷却得钢化玻璃。 耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗 震裂 ，破碎时无尖锐棱角不易伤人。 用途：运动器材；微波通讯器材； 2006-5-9大通湖一中化学组 玻璃纤维 玻璃在熔化状态下抽成丝成为玻璃纤维，玻璃 纤维用合成树脂一层层胶合压制成一定形状，并在 加压下加热固化，形成玻璃钢，强度大如钢，比钢 轻。玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、 隔热、吸声、防虫蛀等。 注意：有机玻璃、水玻璃都不是玻璃。 玻璃钢(5 ) 与 2006-5-9大通湖一中化学组 几种玻璃的特性和用途 种种类类类类特性 特性用途用途 石英玻璃 光学玻璃 玻璃纤维 普通玻璃 钢化玻璃 高温下易软化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃 杯等 膨胀系数小、耐 酸碱、强度大、 滤光 化学仪器；高压水银灯、 紫外灯等的灯壳； 光导纤维、压电晶体等 透光性能好、有 折光和色散性 眼镜片；凹凸透镜 等光学仪器 电子、通讯、核能、 航空等 耐高温、抗腐蚀、比重 较小、延展小、绝缘好 具有高的机械强度、良 好的热稳定性、安全性 能强 门窗、幕墙、雨棚、采光顶 、家具、家电、电扶梯等 2006-5-9大通湖一中化学组 三、陶瓷(China) 1、主要原料：黏土 2、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却 3、反应原理：复杂的物理、化学变化 4、主要成分：硅酸盐 5、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、 易成型等优点。 现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了，考 虑到环境保护、降低制作成本和提高成功率等方面因 素，不论是仿古陶瓷、艺术瓷类，还是日用陶瓷的瓷 器都在电脑的控制下用汽窑烧制而成。 2006-5-9大通湖一中化学组 、主要种类：、主要种类： 土器：砖瓦 红瓦（自然冷却，Fe2O3含量较多） 青瓦(淋水冷却，Fe3O4、FeO较多) 陶器： 江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑 瓷器：青瓷、中国宋代瓷窑 炻器：水缸、砂锅 2006-5-9大通湖一中化学组 陶瓷工业陶瓷工业 唐三彩唐三彩 2006-5-9大通湖一中化学组 宋代钧瓷宋代钧瓷 2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 新型无机非金属材料 1、新型无机非金属材料的特征 （1）耐高温、强度高 （2）具有电学性质 （3）具有光学性质 （4）具有生物功能 2006-5-9大通湖一中化学组 2、几种典型的新型无机非金属材料 1、结构材料高温结构陶瓷 2、功能材料光导纤维(光纤) 2006-5-9大通湖一中化学组 1、结构材料高温结构陶瓷 (1) 氧化铝陶瓷 性 能 用 途 熔点高 坩埚、高温炉管 硬度大 刚玉球磨机 透明、耐高温 高压钠灯灯管 高温结构材料与金属材料的性能比较 耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用 2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 (2) 氮化硅陶瓷 氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高 硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、 抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等一系列 优良性能。 2006-5-9大通湖一中化学组 Si3N4基陶瓷球轴承 2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 制造发动机部位的受热面，提 高柴油机的质量，节省燃料(不用 水冷却，减少热散失)。 2006-5-9大通湖一中化学组 (3) 氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷 2006-5-9大通湖一中化学组 氧化锆陶瓷 2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 人造宝石 红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物； 蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。 1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬 的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。现在， 已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。 红宝石和蓝宝石及人造宝石 (4)人造宝石 2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 1870年，英国科学家丁达尔做了一个有趣的实 验：让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出， 以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水 中。丁达尔发现，细光束不是穿出这股水流射向空 气，而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播。这是光 的全反射造成的结果。 2、功能材料光导纤维(光纤) 2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 (3)光导纤维的用途： 光纤除了可以用于退通讯外，还用于医疗 、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许 多方面。 (2)光纤光缆与普通电缆比较(见下页) (1) 是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公 路的“基石” 2006-5-9大通湖一中化学组 光 纤 光 缆 普 通 电 缆 信息量大,每根光纤理论上可同时通 过10亿路电话 8管同轴电缆每 条通话1800路 原料来源广(石英玻璃),节约有色金 属 资源较少 质量小,每公里27 g,不怕腐蚀,铺设 方便 每公里1.6 t 成本低,每公里1万元左右 每公里20万元 性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃 听,不发生电辐射 光学纤维胃镜现代通信用光缆 用光导纤维做手术，不用开刀2006-5-9大通湖一中化学组 现 代 通 信 用 光 缆 2006-5-9大通湖一中化学组 光 学 纤 维 胃 镜 2006-5-9大通湖一中化学组 用光导纤维 做手术，不 用开刀 2006-5-9大通湖一中化学组 展望21世纪，材料科学的前景是美好的： 1.光电转换材料，分解水的催化材料和储氢材料等 能源材料将实现高效化； 2.集多种功能于一身的复合材料可使我们的生活质 量得到进一步改善（如“白色污染”将被消除）； 3.高温超导材料进入实用阶段； 4.智能材料和机敏材料将得到广泛应用； 5、纳米材料将在治疗癌症、存储信息等领域大显 神通 社会需要材料,材料离不开化学。 2006-5-9大通湖一中化学组 高纯氧化铝透明陶瓷管 2006-5-9大通湖一中化学组 人 造 金 刚 石 锯 片 2006-5-9大通湖一中化学组 金刚石钻头 2006-5-9大通湖一中化学组 金刚石2006-5-9大通湖一中化学组 氧化铝陶瓷制品 2006-5-9大通湖一中化学组 F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌 火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要 地、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 2006-5-9大通湖一中化学组 1 1光电转换材料，分解水的催化材料和光电转换材料，分解水的催化材料和 储氢材料等能源材料将实现高效化；储氢材料等能源材料将实现高效化； 2 2集多种功能于一身