高中化学物质的非典型聚集状态集锦课件选修3.ppt

第四节几类其他聚集状态的物质 典型的物态是固 液 气三态 在生活中你还见到或实用过其他物态的物质吗 请举几例 玻璃橡胶石蜡沥青 一 非晶态固体 即非晶体 1 定义 内部微粒的排列呈现短程有序而长程无序状态的一类固体 2 类别 通常包括传统的玻璃 非晶态高分子聚合物 非晶态金属及非晶态半导体等 3 示例 玻璃 橡胶 石蜡 沥青 无定形硅等 4 特征 虽无对称性 各向异性和自范性 但却具有一些优良的性能 高强度和硬度 抗腐蚀性等 二 液晶 1 定义 指在一定范围内既有液体的流动性 又有晶体的各向异性特征的一类物质 2 种类 通常按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类 目前已合成了1万多种液晶材料 其中常用的液晶显示材料有上千种 主要有联苯液晶 苯基环己烷液晶及酯类液晶等 3 用途 最主要用于制造显示器 三 纳米材料 1 纳米 它是一种长度单位 1nm 10 9m2 纳米材料 是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围 1 100mm 或由他们作为基本单元构成的材料 其组成是由直径为几个或几十个纳米的颗粒 呈晶体结构 和颗粒间的界面 呈无序结构 两部分3 特征 具有 1 表面与界面效应 这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化 2 小尺寸效应 当纳米微粒尺寸与光波波长 传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度 透射深度等物理特征尺寸相当或更小时 它的周期性边界被破坏 从而使其声 光 电 磁 热力学等性能呈现出 新奇 的现象 例如 铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电 绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电 再譬如 高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬 利用这些特性 可以高效率地将太阳能转变为热能 电能 此外又有可能应用于红外敏感元件 红外隐身技术等等 3 量子尺寸效应例如 有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强 在1 1365千克水里只要放入千分之一这种粒子 水就会变得完全不透明 纳米级金属颗粒近乎黑色故可作为制作隐形飞机上的雷达吸收材料等 4 纳米粒子的制备方法 纳米粒子的制备方法很多 可分为物理方法和化学方法 1物理方法1 1真空冷凝法用真空蒸发 加热 高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体 然后骤冷 其特点纯度高 结晶组织好 粒度可控 但技术设备要求高 1 2物理粉碎法通过机械粉碎 电火花爆炸等方法得到纳米粒子 其特点操作简单 成本低 但产品纯度低 颗粒分布不均匀 1 3机械球磨法采用球磨方法 控制适当的条件得到纯元素 合金或复合材料的纳米粒子 其特点操作简单 成本低 但产品纯度低 颗粒分布不均匀 2化学方法2 1气相沉积法利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料 其特点产品纯度高 粒度分布窄 2 2沉淀法把沉淀剂加入到盐溶液中反应后 将沉淀热处理得到纳米材料 其特点简单易行 但纯度低 颗粒半径大 适合制备氧化物 2 3水热合成法高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成 再经分离和热处理得纳米粒子 其特点纯度高 分散性好 粒度易控制 2 4溶胶凝胶法金属化合物经溶液 溶胶 凝胶而固化 再经低温热处理而生成纳米粒子 其特点反应物种多 产物颗粒均一 过程易控制 适于氧化物和 族化合物的制备 2 5微乳液法两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液 在微泡中经成核 聚结 团聚 热处理后得纳米粒子 其特点粒子的单分散和界面性好 族半导体纳米粒子多用此法制备 纳米颗粒的应用1 脾气爆燥 易燃易爆的纳米金属颗粒金属纳米颗粒表面上的原子十分活泼 实验上发现如果将金属铜或铝作成纳米颗粒 遇到空气就会激烈燃烧 发生爆炸 可用纳米颗粒的粉体作成功固体火箭的燃料 催化剂2 材料世界中的大力士 纳米金属块体金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料 它会变得十分结实 强度比一般金属高十几倍 同时又可以像橡胶一样富于弹性 3 奇妙的碳纳米管碳纳米管是由石墨中一层或若干层碳原子而卷曲而成的笼状 纤维 内部是空的 外部直径只有几到几十纳米 比重只有钢的六分之一 而强度却是钢的100部 轻而柔软又非常结实的材料最好是作防弹背心 如果 用碳纳米管作出绳索 是从月球上挂到地球表面 而唯一不被自身重量所拉断的绳索 如果用它作为地球 月球乘人的电梯 4 善变颜色的纳米氧化物材料氧化物纳米颗粒最大的本领是在电场作用下或在光的照射下迅速改变颜色 作成士兵防护激光枪的眼镜和广告板 在电 光的作用下 会变得更加喧丽多彩 5 刚柔并济的纳米陶瓷纳米陶瓷粉制成的陶瓷有一定的塑性 高硬度和耐高温 使发动机工作在更高的温度下 汽车会跑得更快 飞机会飞得更高 6 爱清洁的纳米材料把透明疏油 疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或窗玻璃上 大楼不会被空气中的油污弄脏 玻璃也不会沾上水蒸气而永远透明 将这种纳米颗粒放到织物纤维中 做成的衣服不沾尘 省去不少洗衣的麻烦 7 法力无边的半导体纳米材料半导体纳米材料的最大用处是可以发出各种颜色的光 可以做成超小型的激光光原 它还可以吸收太阳光中的光能 把它们直接变成电能 8 运送药物的 导弹 把药物制成纳米颗粒或者把药物放入磁性纳米颗粒的内部 这些颗粒可以自由地在血管和人体组织内运动 如果在人体外部加以导向 使药物集中到患病的组织中 那么药物治疗的效果会大大地提高 四 等离子体 1 定义 有大量带电微粒 离子和电子 和中性微粒 原子和分子 所组成的呈现准电中性的一类物质聚集体 2 特征 具有良好的导电性 极高的温度 能量 和流动性 故其用途十分广泛 3 产生方法 对气体进行高温 高能电磁波的照射及大自然的天体现象等 1 96高考 关于晶体的下列说法正确的是 a 在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子b 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子c 原子晶体的熔点一定比金属晶体的高d 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 晶体考查综合练习 a 2 98高考 下列叙述正确的是 a 同主族金属的原子半径越大熔点越高b 稀有气体原子序数越大沸点越高c 分子间作用力越弱分子晶体的熔点越低d 同周期元素的原子半径越小越易失去电 bc 3 下列有关晶体的叙述中正确的是 a 离子晶体中可能含有共价键 b 分子晶体中的分子不会含有离子键 c 分子晶体中的分子内一定含有共价键 d 原子晶体中一定含有非极性键 a 4 02年上海10 水的状态除了气 液和固态外 还有玻璃态 它是由液态水急速冷却到165k时形成的 玻璃态的水无固定形状 不存在晶体结构 且密度与普通液态水的密度相同 有关玻璃态水的叙述正确的是 a水由液态变为玻璃态 体积缩小b水由液态变为玻璃态 体积膨胀c玻璃态是水的一种特殊状态d玻璃态水是分子晶体 c 5 石墨的晶体具有层状结构 在同一层内每个碳原子与相邻的个碳原子以键结合 形成平面网状结构 其中最小的碳环有个碳原子 键角为 晶体中层与层之间以相结合 使层与层之间容易滑动 石墨晶体每一层内碳原子与c c单键数的比是 2 3 3 共价 正六边形 6 1200 分子间作用力 6 96高考29 下左图是石英晶体平面示意图 它实际上是立体的网状结构 其中硅 氧原子数之比为 原硅酸根离子sio44 的结构可表示为上右图 二聚硅酸根离子si2o76 中 只有硅氧键 它的结构可表示为 1 2 形如球状的多面体 如图 该结构的建立基于以下考虑 金刚石 金刚石属原子晶体 而固体c60不是 故金刚石熔点较高 可能 60 12 25 解 设1molni0 97o中含ni3 xmol ni2 0 97 x mol 根据电中性 3xmol 2 0 97 x mol 2 1mol x 0 06 ni2 为 0 97 x mol 0 91mol 离子数之比ni3 ni2 0 06 0 91 6 91 ab 2 有下列晶体 a 水晶b 冰c 氯化钾