九年级科学新型无机非金属材料.ppt

1、第三节第三节 新型无机非金属材料新型无机非金属材料一、什么是无机非金属材料一、什么是无机非金属材料1 1、材料、材料 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类进步的里程碑。历史上的石器时代、青铜器人类进步的里程碑。历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代主要标志的。时代、铁器时代都是以材料作为时代主要标志的。石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、有机高石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、有机高分子（如塑料等）、单晶材料，每一种新型材料分子（如塑料等）、单晶材料，每一种新型材料的研制成功，都引起人类文化和生活的新变化。的研制成功，都引起人类文化和生活

2、的新变化。没有半导体材料，便不可能有目前的计算机技术；没有半导体材料，便不可能有目前的计算机技术；没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有今没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有今天的宇航工业；没有低损耗的光导纤维，也就没天的宇航工业；没有低损耗的光导纤维，也就没有现代的光通讯；没有有机高分子材料，人们的有现代的光通讯；没有有机高分子材料，人们的生活也不可能像今天这样丰富多彩。生活也不可能像今天这样丰富多彩。(1)(1)按化学组成和特性分按化学组成和特性分无机非金属材料无机非金属材料 传统传统无机非金属材料无机非金属材料 新型新型无机非金属材料无机非金属材料 金属材料金属材料高分子材料：塑料

3、、合成橡胶、合成纤维高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维2 2、材料的几种分类方法、材料的几种分类方法(2)(2)按用途分按用途分结构材料：结构材料：利用材料的力学和理、化性质，利用材料的力学和理、化性质，广泛应用于机械制造、工程建设、广泛应用于机械制造、工程建设、交通运输等各个工业部门交通运输等各个工业部门功能材料：功能材料：利用材料的热、光、电、磁等性利用材料的热、光、电、磁等性能用于电子、激光、通讯、能源能用于电子、激光、通讯、能源和生物工程等许多高新技术领域。和生物工程等许多高新技术领域。3 3、生活中的无机非金属材料、生活中的无机非金属材料玻璃、水泥、陶瓷玻璃、水泥、陶瓷金刚石钻头金

4、刚石钻头手表上的手表上的“19“19钻钻”(”(人造红宝石轴承的数目人造红宝石轴承的数目)玻璃刀（金刚砂）玻璃刀（金刚砂）石英钟表石英钟表煤气炉中的电子打火煤气炉中的电子打火彩电（荧光材料）彩电（荧光材料）海底电缆（光导纤维）海底电缆（光导纤维）电脑的电脑的CPUCPU（单晶硅）单晶硅）隐形飞机（特殊光学材料）隐形飞机（特殊光学材料）(压电陶瓷压电陶瓷)想一想想一想请举出一些你所熟悉的、现代生请举出一些你所熟悉的、现代生产和生活中常见的新型无机非金属材产和生活中常见的新型无机非金属材料的性能和应用。（若有困难，可上料的性能和应用。（若有困难，可上网查找）网查找）一般无机非金属材料具有耐高温、高

5、硬度一般无机非金属材料具有耐高温、高硬度和抗腐蚀等优良工程性能，其主要缺点是抗拉和抗腐蚀等优良工程性能，其主要缺点是抗拉强度低、韧性差。强度低、韧性差。现代科学技术的发展，要求材料具有强度现代科学技术的发展，要求材料具有强度高、耐腐蚀、耐高温和其他一些特殊性能，这高、耐腐蚀、耐高温和其他一些特殊性能，这大大促进了无机非金属材料的发展，使无机非大大促进了无机非金属材料的发展，使无机非金属材料领域除使用传统的硅酸盐材料外，出金属材料领域除使用传统的硅酸盐材料外，出现了氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷等现了氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷等许多具有特殊性能的新型材料，广泛应用于建许多具有特殊性能

6、的新型材料，广泛应用于建筑、冶金、机械及尖端科技领域。筑、冶金、机械及尖端科技领域。4 4、新型无机非金属材料的特征、新型无机非金属材料的特征（1 1）耐高温、强度高）耐高温、强度高（2 2）具有电学性质）具有电学性质（3 3）具有光学性质）具有光学性质（4 4）具有生物功能）具有生物功能 二、几种典型的新型无机非金属材料1 1、结构材料、结构材料2 2、功能材料、功能材料光导纤维（光纤）光导纤维（光纤）高温结构陶瓷高温结构陶瓷1 1、结构材料、结构材料高温结构陶瓷高温结构陶瓷(1)(1)氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷用用 途途 坩埚、高温炉管、坩埚、高温炉管、刚玉球磨机、刚玉球磨机、性性 能能 熔点高

7、熔点高 硬度大硬度大 透明、耐高温透明、耐高温 高压钠灯灯管、高压钠灯灯管、用途示例：钠蒸气放电发光问题早在用途示例：钠蒸气放电发光问题早在19501950年就得以解决，由年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（于没有一种能抵御高温钠蒸气（14001400）强烈腐蚀的特殊材料，）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到所以，直到19651965年才制取第一支高压钠灯。年才制取第一支高压钠灯。高温结构材料与金属材料的性能比较：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。耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。金属材料：金属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用易受

8、腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用 高纯高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品氧化铝陶瓷制品高温结构材料高温结构材料:(2)(2)氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷主要特性主要特性超硬度，耐磨损；超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温抗腐蚀，高温时也抗氧化；时也抗氧化；抗冷热冲击而不碎裂；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；耐高温且不易传热；本身具有润本身具有润滑性滑性 主要用途主要用途 制造轴承、汽轮机叶片、机械密制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等制造柴油机中发动机部件的受热面等如：如：，此外，高温结构陶瓷还有：氮

9、化硼陶瓷、碳化此外，高温结构陶瓷还有：氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、硼陶瓷、等。等。SiSi3 3N N4 4基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承氮化硅陶瓷部件氮化硅陶瓷部件沙漠车沙漠车等等氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷(3)(3)人造宝石人造宝石 红宝石和蓝宝石的主要成分都是红宝石和蓝宝石的主要成分都是AlAl2 2O O3 3（刚刚玉）。玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。化合物。1900 1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量年，科学家曾用氧化铝熔融后

10、加入少量氧化铬的方法，制出了质量为氧化铬的方法，制出了质量为2 2g-4gg-4g的红宝石。的红宝石。现在，已经能制造出大到现在，已经能制造出大到1010g g的红宝石和蓝宝石。的红宝石和蓝宝石。钻石、宝石、玉石的成分是什钻石、宝石、玉石的成分是什么，它们是同一类物质吗？么，它们是同一类物质吗？想一想想一想 钻石就是钻石就是 ，其成分是碳；，其成分是碳；的的主要成分是氧化铝，不同颜色的宝石是因为其中主要成分是氧化铝，不同颜色的宝石是因为其中含少量不同的氧化物杂质；含少量不同的氧化物杂质；的主要成分是的主要成分是 硅酸盐。所以，钻石、宝石、玉石都是价格昂贵硅酸盐。所以，钻石、宝石、玉石都是价格昂

11、贵的的“石头石头”，但它们不是同一类物质。，但它们不是同一类物质。金刚石金刚石宝石宝石玉石玉石 18701870年年，英英国国科科学学家家丁丁达达尔尔做做了了一一个个有有趣趣的的实实验验：让让一一股股水水流流从从玻玻璃璃容容器器的的侧侧壁壁细细口口自自由由流流出出，以以一一束束细细光光束束沿沿水水平平方方向向从从开开口口处处的的正正对对面面射射入入水水中中。丁丁达达尔尔发发现现，细细光光束束不不是是穿穿出出这这股股水水流流射射向向空空气气，而而是是顺顺从从地地沿沿着着水水流流弯弯弯弯曲曲曲曲地地传传播播。这这是是光光的的全全反反射射造成的结果。造成的结果。2 2、功能材料、功能材料光导纤维（光

12、纤）光导纤维（光纤）光导光导原理原理光导纤维（二氧化硅）光导纤维（二氧化硅）主要特性主要特性抗干扰性能好，不发生辐射；抗干扰性能好，不发生辐射；通通讯质量好；讯质量好；质量轻、耐腐蚀质量轻、耐腐蚀主要用途主要用途 除用于通讯外，还用于医疗、信除用于通讯外，还用于医疗、信息处理、息处理、传能传像、遥测遥控、照明传能传像、遥测遥控、照明等。等。是高质量传导光的玻璃纤维，信是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的息高速公路的“基石基石”(1)(1)光导纤维的特点和用途：光导纤维的特点和用途：光光 纤纤 光光 缆缆 普普 通通 电电 缆缆 信息量大信息量大,每根光纤理论上可同每根光纤理论上可同时通过时

13、通过1010亿路电话亿路电话 8 8管同轴电缆每管同轴电缆每条通话条通话18001800路路 原料来源广原料来源广(石英玻璃石英玻璃),),节约有节约有色金属色金属 资源较少资源较少 质量小质量小,每公里每公里27 27 g,g,不怕腐蚀不怕腐蚀,铺设方便铺设方便 每公里每公里1.6 1.6 t t 成本低成本低,每公里每公里1 1万元左右万元左右 每公里每公里2020万元万元 性能好性能好,抗电磁干扰保密性强抗电磁干扰保密性强,能能防窃听防窃听,不发生电辐射不发生电辐射 (2)(2)光纤光缆与普通电缆比较光纤光缆与普通电缆比较 真正的光通信时代。真正的光通信时代。目前的光纤通信，是把声音或图

14、象通过电话机或电目前的光纤通信，是把声音或图象通过电话机或电视摄像机变成电信号，再通过光调制机对激光光源视摄像机变成电信号，再通过光调制机对激光光源进行调制，把电信号变成光信号，由光导纤维传送进行调制，把电信号变成光信号，由光导纤维传送到接收端，接收端的激光接收机通过光电转换器，到接收端，接收端的激光接收机通过光电转换器，把光信号还原成电信号，进入电话机或电视机，重把光信号还原成电信号，进入电话机或电视机，重现发送的声音或图象。未来的光纤通信，可以不用现发送的声音或图象。未来的光纤通信，可以不用电信号，而是将声音或图象直接转换成光信号用光电信号，而是将声音或图象直接转换成光信号用光纤进行传输，

15、电只是作为能源加以使用。到那时电纤进行传输，电只是作为能源加以使用。到那时电话、电报、电视等电通信方式将变成话、电报、电视等电通信方式将变成“光话光话”“”“光光报报”“”“光视光视”等光通信方式，人类将进入一个无限等光通信方式，人类将进入一个无限美好的真正的光通信时代。美好的真正的光通信时代。现代通信用光缆现代通信用光缆光导纤维在医学上的应用光导纤维在医学上的应用光光导导纤纤维维不不但但是是通通信信技技术术中中的的重重要要材材料料，还还是是医医生生的的得得力力助助手手。目目前前在在医医学学领领域域，普普遍遍使使用用着着一一种种连连接接着着许许多多光光纤纤的的胃胃镜镜，光光纤纤胃胃镜镜的的光光

16、源源是是在在体体外外由由光光纤纤传传进进去去的的，它它不不产产生生热热辐辐射射，能能减减轻轻病病人人的的痛痛苦苦。在在光光导导纤纤维维的的一一头头装装着着精精致致小小巧巧的的微微型型镜镜头头，可将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。可将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。光光导导纤纤维维在在医医学学上上的的另另一一个个重重要要应应用用是是通通过过微微细细的的光光纤纤将将高高强强度度的的激激光光输输入入人人体体的的病病变变部部位位，用用激激光光来来切切除除病病变变部部位位。这这种种“手手术术”不不用用切切开开皮皮肤肤和和切切割肌肉组织，而且切割部位准确，手术效果好。割肌肉组织，而且切

17、割部位准确，手术效果好。光学纤维胃镜光学纤维胃镜用用光导纤维做手术，不用开刀光导纤维做手术，不用开刀其他新型无机非金属材料简介其他新型无机非金属材料简介 金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来切削和刻划其他物质，切削和刻划其他物质，被用于钻探、磨削等行业被用于钻探、磨削等行业。但是，由于天然金刚石非常少，远远不能满但是，由于天然金刚石非常少，远远不能满足生产和科研的需要。科学家们通过对石墨和金足生产和科研的需要。科学家们通过对石墨和金刚石同素异形体结构的研究，指出了在一定条件刚石同素异形体结构的研究，指出了在一定条件下使石墨转化为金刚石的可能性。下使石墨转

18、化为金刚石的可能性。1955 1955年，美国首先用石墨合成出金刚石，这年，美国首先用石墨合成出金刚石，这是材料合成领域的一项重大成就。是材料合成领域的一项重大成就。目前，世界上用石墨合成金刚石的研究发展目前，世界上用石墨合成金刚石的研究发展很快，我国在这方面的研究也在飞速发展，许多很快，我国在这方面的研究也在飞速发展，许多城市都建有人造金刚石的工厂和研究所，以满足城市都建有人造金刚石的工厂和研究所，以满足生产发展的需要。生产发展的需要。（1）金刚石）金刚石金金刚刚石石锯锯片片（2）巴基球）巴基球 长长期期以以来来，人人们们总总认认为为碳碳元元素素只只有有两两种种同同素素异异形形体体金金刚刚石

19、石和和石石墨墨，1985年年，科科学学家家发发现现了了由由60个个碳碳原原子子组组成成的的分分子子C60，由由于于对对它它的的结结构构认认识识源源于于建建筑筑师师巴巴克克敏敏斯斯特特富富勒勒所所设设计计的的圆圆拱拱形形屋屋顶顶的的启启示示，人人们们把把它它亲亲切切地地称称为为“巴巴基基球球”。巴巴基球现在已发展成一个大家族，有基球现在已发展成一个大家族，有C60、C70、C90等。等。C60由由于于其其结结构构的的特特殊殊性性，使使它它在在超超导导、磁磁性性、光光学学、催催化化等等方方面面表表现现出出优优异异的的性性能能。当当碱碱金金属属嵌嵌入入C60分分子子间间的的空空隙隙后后形形成成K3C

20、60、Rb3C60 等等，均均为为良良好好的的超超导导体体，具具有有很很高高的的临临界界温度。科学家预言，掺杂的温度。科学家预言，掺杂的C240、C540有可能成为室温超导体。有可能成为室温超导体。C60有有很很强强的的抗抗压压性性、良良好好的的复复原原性性、及及高高度度的的稳稳定定性性，加加上其分子没有棱角，使它成为最优良的润滑剂。上其分子没有棱角，使它成为最优良的润滑剂。将将C60作作为为新新型型功功能能基基团团引引入入高高分分子子体体系系，可可以以得得到到具具有有优优异导电性能和光学性质的新型功能高分子材料。异导电性能和光学性质的新型功能高分子材料。随着对巴基球研究的深入，它的奇异性能和

21、潜在应用价值随着对巴基球研究的深入，它的奇异性能和潜在应用价值相继被发现，人们认为其前途不可限量。相继被发现，人们认为其前途不可限量。（3）纳米材料）纳米材料 纳纳米米材材料料指指的的是是微微粒粒直直径径在在10-710-9m级级的的材材料料，它具有奇特的光、电、磁、热、力和化学性质。它具有奇特的光、电、磁、热、力和化学性质。实实验验上上发发现现如如果果将将金金属属铜铜或或铝铝做做成成几几个个纳纳米米的的颗颗粒粒，一一遇遇到到空空气气就就会会产产生生剧剧烈烈的的燃燃烧烧，发发生生爆爆炸炸。有有人人认认为为用用纳纳米米颗颗粒粒作作新新型型火火箭箭的的固固体体燃燃料料将将会会有有更更大大的的推推力

22、力。另另外外，用用纳纳米米金金属属颗颗粒粒作作催催化化剂剂可可加加快快化化学学反反应应过程，大大提高化工合成的生产效率。过程，大大提高化工合成的生产效率。如如果果把把纳纳米米颗颗粒粒粉粉末末制制成成块块状状金金属属材材料料，它它会会变变得得十十分分结结实实，强强度度比比一一般般金金属属高高十十几几倍倍，同同时时又又可可以以像像橡橡胶胶一一样样富富有有弹弹性性。纳纳米米金金属属有有着着奇奇异异的的性性能能超超塑塑延延展展性性，纳纳米米铜铜在在室室温温下下可可延延伸伸50多多倍倍而而不不折折断断。用用这这种种材材料料制制造造飞飞机机、汽汽车车、轮轮船船，会会使使它它们们的的质质量量减少到减少到1/

23、10。（转下（转下页）页）纳纳米米碳碳管管是是石石墨墨中中一一层层或或若若干干层层碳碳原原子子卷卷曲曲而而成成的的笼笼状状纤纤维维，内内部部是是空空的的，外外部部直直径径只只有有几几到到几几十十纳纳米米。这这样样的的材材料料很很轻轻，但但很很结结实实。它它的的密密度度是是钢钢的的1/6，而而强强度度却却是是钢钢的的100倍倍。用用来来做做防防弹弹背背心心是是再再好好不不过过的的了了。纳纳米米碳碳管管的的细细尖尖极极易易发发射射电电子子，用用于于做做电电子子枪枪，可可做做成几厘米厚的壁挂式电视。成几厘米厚的壁挂式电视。如如果果把把透透明明、防防油油、防防水水的的纳纳米米材材料料颗颗粒粒组组合合在

24、在大大楼楼表表面面或或窗窗玻玻璃璃上上，大大楼楼不不会会被被空空气气中中的的油油污污弄弄脏脏，玻璃也不会沾上水蒸气而永远透明。玻璃也不会沾上水蒸气而永远透明。纳纳米米材材料料在在医医学学上上前前途途不不可可限限量量。用用数数层层纳纳米米材材料料包包裹裹的的智智能能药药物物进进入入人人体体后后可可主主动动搜搜索索并并攻攻击击癌癌细细胞胞或或修修补补损损伤伤组组织织。在在人人工工器器官官外外面面涂涂上上纳纳米米粒粒子子可可预预防防移移植植后后的的排排异异反反应应。使使用用纳纳米米技技术术的的新新型型诊诊断断仪仪器器只只需需检检测测少少量量血血液液，就就能能诊诊断断出出各各种种疾疾病病。纳纳米米颗颗

25、粒粒还还可可用用于于人人体体的的细细胞胞分分离离或或细细胞胞染染色色，也也可可以以用用来来携携带带DNA进行进行DNA治疗基因缺陷症治疗基因缺陷症。(4)智能材料智能材料 功能材料主要利用材料的热、光、电、功能材料主要利用材料的热、光、电、磁等性能，用于电子、激光、通讯、能源磁等性能，用于电子、激光、通讯、能源和生物工程等领域。功能材料的最新发展和生物工程等领域。功能材料的最新发展是智能材料，它具有环境判断功能，自我是智能材料，它具有环境判断功能，自我修复功能和时间轴功能。智能材料既能像修复功能和时间轴功能。智能材料既能像人的五官那样感知客观世界，又能主动对人的五官那样感知客观世界，又能主动对

26、外做功，发射声波、辐射电磁波或热能，外做功，发射声波、辐射电磁波或热能，甚至能促进化学反应和改变颜色等类似有甚至能促进化学反应和改变颜色等类似有生命物质的智慧反应。生命物质的智慧反应。（5）生物材料）生物材料 生生物物材材料料的的目目标标是是对对人人体体组组织织的的矫矫形形、修修复复、再再造造以以维维持持其其原原有有的的功功能能。生生物物材材料料除除了了应应具具有有人人体体的的组组织织或或器器官官的的功功能能外外，还还必必须须有有与与人人体体组组织织的的相相容容性性，对对肌肌体体无无免免疫疫排排异异反反应应，血血液液相相溶溶性性好好，无无溶溶血血、凝凝血血反反应应（如如人人造造血血），不不会会

27、引引起起代代谢谢作作用用异异常常现现象象，对对人人体体无无毒毒、不不致致癌癌。目目前前已已经经发发展展起起来来的的生生物物合合金金、生生物物高高分分子子和和生生物物陶陶瓷瓷（以以生生物物陶陶瓷瓷为为优优）基基本本上上能能满满足足这这些些要要求求，利利用用这这些些材材料料已已经经制制造造出出了了许许多多人人工工器器官官，如如肾肾、肝、肺、骨关节等。肝、肺、骨关节等。（6）超导材料）超导材料 超超导导材材料料是是一一类类在在低低温温下下（23.2K或或更更低低温温度度下下）电电阻阻可可以以完完全全消消失失的的材材料料。用用超超导导材材料料做做成成导导线线，电电阻阻几几乎乎为为零零，可可以以实实现现

28、远远距距离离无无损损耗耗输输电电；超超导导材材料料可可以以产产生生极极强强的的磁磁场场，用用于于制制造造磁磁悬悬浮浮列列车车；用用超超导导材材料料制制成成的的发发电电机机将将会会比比现现有有的的发发动动机机输输出出功功率率高高100倍倍以以上上。由由于于超超导导现现象象发发生生在在很很低低的的温温度度下下，使使其其应应用用受受到到很很大大的的限限制制，因因此此寻寻找找研研制制在在较较高高临临界界温温度度下下具具有有超超导导特特性性的的材材料料成成为为近近30年年来来科科学学家家研研究究的的重重要课题。要课题。1986年年，瑞瑞士士的的IBM公公司司实实验验室室的的J G Bendnorz和和K

29、 A Mtiller首首先先在在高高温温氧氧化化物物超超导导体体的的研研究究中中取取得得了了决决定定性性的的突突破破。在在通通式式为为AxByCuzOw（ALa，Y；BBa，Sr等等）的的钙钙钛钛矿矿结结构构的的体体系系中中，获获得得了了临临界界温温度度Tc达达35K的的超超导导体体，因因此此他他们们获获得得了了1987年年诺诺贝贝尔尔物物理理奖奖。1987年年，美美国国休休斯斯敦敦大大学学的的朱朱经经武武小小组组、中中科科院院物物理理研研究究所所赵赵忠忠贤贤等等发发现现了了临临界界温温度度Tc为为90K的的YBaCuO材材料料，实实现现了在液氧（了在液氧（77K）中的超导性。中的超导性。展望

30、展望2121世纪，材料科学的前景是美好的：世纪，材料科学的前景是美好的：1.1.光电转换材料，分解水的催化材料和储氢材料光电转换材料，分解水的催化材料和储氢材料等能源材料将实现高效化；等能源材料将实现高效化；2.2.集多种功能于一身的复合材料可使我们的生活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（如质量得到进一步改善（如“白色污染白色污染”将被消除）；将被消除）；3.3.高温超导材料进入实用阶段；高温超导材料进入实用阶段；4.4.智能材料和机敏材料将得到广泛应用；智能材料和机敏材料将得到广泛应用；5 5、纳米材料将在治疗癌症、存储信息等领域大、纳米材料将在治疗癌症、存储信息等

31、领域大显神通显神通 社会需要材料社会需要材料,材料离不开化学。开发新材材料离不开化学。开发新材料需要大家学好化学。料需要大家学好化学。传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的特性对比传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的特性对比材材料料传统无机非金属材料传统无机非金属材料 新型无机非金属材料新型无机非金属材料特特性性抗腐蚀、耐高温抗腐蚀、耐高温质脆、经不起热冲质脆、经不起热冲击击耐高温、高强度耐高温、高强度具有电学特征具有电学特征具有光学特性具有光学特性具有生物功能具有生物功能种种类类普通水泥、普通玻璃、普通水泥、普通玻璃、粘土质陶瓷粘土质陶瓷高温结构陶瓷高温结构陶瓷光导纤维光导纤维本课总结

32、本课总结例题例题1 下列叙述中正确的是（下列叙述中正确的是（）A、SiO2属于无机非金属材料属于无机非金属材料B、金属不能作为结构材料金属不能作为结构材料C、玻璃是一种新型的非金属材料玻璃是一种新型的非金属材料D、C60也是一种材料也是一种材料例题例题 【解析】本题主要考查同学们的阅读能力【解析】本题主要考查同学们的阅读能力和理解能力，只要认真阅读本书教材就能准确和理解能力，只要认真阅读本书教材就能准确回答。回答。SiO2可作为光导纤维，是一种新型的无机可作为光导纤维，是一种新型的无机非金属材料。非金属材料。C60是近几年才发现的一种新的是近几年才发现的一种新的碳的同素异形体，它可用于超导体，

33、是一种新碳的同素异形体，它可用于超导体，是一种新型无机非金属材料，所以型无机非金属材料，所以A、D正确。金属也正确。金属也属于结构材料，但耐高温，易腐蚀不宜作高温属于结构材料，但耐高温，易腐蚀不宜作高温材料。玻璃和水泥等只能属于传统的非金属材材料。玻璃和水泥等只能属于传统的非金属材料。料。答案：答案：A、D 例例2、C60与现代足球与现代足球 有很相似的有很相似的结构，结构，下列关于它的说法正确的是下列关于它的说法正确的是 A 它和石墨、金刚石是同素异形体的关它和石墨、金刚石是同素异形体的关系系 B 它可溶于水，不溶于任何有机溶剂它可溶于水，不溶于任何有机溶剂 C 它不溶于水，可溶于某些有机溶

34、剂它不溶于水，可溶于某些有机溶剂 D 它是碳的一种同位素它是碳的一种同位素【解析解析】C60是由是由60个碳原子组成的分子，个碳原子组成的分子，因此，因此，C60是碳是碳元素的一种单质，它和金刚元素的一种单质，它和金刚石、石墨是同素异形体的关系而不是碳元素石、石墨是同素异形体的关系而不是碳元素的一种同位素。的一种同位素。“A”正确，正确，“D”不正确。不正确。C60分子结构对称、电荷分布均匀，整个分子结构对称、电荷分布均匀，整个分子对外不显电性，因此它是非极性分子。分子对外不显电性，因此它是非极性分子。依据依据“相似相溶相似相溶”的原则，可判断：的原则，可判断：C60可可溶于某些非极性的有机溶

35、剂中而不溶于极性溶于某些非极性的有机溶剂中而不溶于极性溶剂水中。所以，溶剂水中。所以，“C”正确，正确，“D”不正确。不正确。答案：答案：A、C 例例3、BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验。它是锗曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验。它是锗酸铋的简称。若知：（酸铋的简称。若知：（1）在）在BGO中，锗处于其最中，锗处于其最高价态，（高价态，（2）在）在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成中，铋的价态与铋跟氯形成的某种共价化合物时所呈的价态相同，在此氯化物的某种共价化合物时所呈的价态相同，在此氯化物中，铋具有最外层电子稳定结构，（中，

36、铋具有最外层电子稳定结构，（3）BGO可看可看成是锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，成是锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。请填空：的总质量相同。请填空：(1)锗和铋的元素符号分别是锗和铋的元素符号分别是_和和_.(2)BGO晶体中的化学式是晶体中的化学式是_.(3)BGO晶体中所含铋氧化物的化学式是晶体中所含铋氧化物的化学式是_.【解解析析】（1）由由所所学学物物质质结结构构知知识识知知：Ge IVA族族元元素素，最外层最外层4个电子，个电子，最高正价最高正价+4；Bi：VA族族元元

37、素素，最最外外层层5个个电电子子，最最高高正正价价+5，常常见见化化合价合价+5、+3。所以，所以，在在BGO中中,Bi为为+3价。价。（3）设设BGO的的化化学学式式为为xBi2O3 yGeO2，根根据据题题目目所所给给条条件，有：件，有：3x=2y x:y=2:3 故故BGO晶晶体体的的化化学学式式为为2Bi2O3 3GeO2，其其所所含含铋铋氧氧化化物物的化学式为的化学式为Bi2O3。答答案案：(1)Ge Bi；(2)2Bi2O3 3GeO2或或Bi4GeO43；(3)Bi2O3 （2）BGO中中，Ge为为+4价价，Bi可可能能为为+5或或+3价价。但但依依据据题题目目所所给给定定条条件

38、件，知知：铋铋的的共共价价氯氯化化物物中中铋铋具具有有最最外外层层8电电子子稳稳定定结结构构，显显然然BiCl5不不成成立立，BiCl3才才符符合合条条件件（满满足足化化合合物物中中原原子子最最外外层层8电电子子结结构构的的条条件件：原原子子的的最最外外层层电电子子数数共共价价键键数数8）。）。例例4、材材料料科科学学是是近近年年来来与与化化学学有有关关的的科科学学研研究究的的热热点点。某某新新型型无无机机非非金金属属材材料料由由两两种种非非金金属属元元素素组组成成，它它的的一一种种超超硬硬物物质质，具具有有耐耐磨磨、耐耐腐腐蚀蚀、抗抗冷冷热热冲冲击击、抗抗氧氧化化的的特特性性。它它是是以以中

39、中学学化化学学中中的的常常见见物物质质为为原原料料来来生生产产的的。下下图图所所示示为为其其生生产产过过程程，其其中中虚虚线线框框内内转转化化是是为为探探究究的的组组成成而而设设，C与与H2O反反应应生生成成E和和F。、均均难难溶溶于于水水且且为为白白色色粉粉末末，E的的水水溶溶液液可可使使紫紫色色石石蕊蕊试试液液变变红红色色；图图中中除除、（均均含含元元素素）外外均均为为中中学学化化学学常常见见物物质质，且且3molM参参加加反反应应可可以以生生成成8molNH3。单质单质单质单质化化 合合 物物化化 合合 物物 M：A(NH2)4KNH3E过量过量NHNH3 3硝酸银溶液硝酸银溶液隔绝空气

40、，隔绝空气，高温高温稀硝酸稀硝酸NaOHNaOH溶液溶液过量过量CO2FGHGIF 请回答下列问题：请回答下列问题：（1）写出化学式：单质）写出化学式：单质，化合物，化合物；（2）写出下列反应的离子反应方程式：反应）写出下列反应的离子反应方程式：反应；反应反应 ；（3）写出反应）写出反应的化学反应方程式：的化学反应方程式：。【解解析析】本本题题是是一一道道关关于于元元素素化化合合物物的的推推断断题题，题题目目给给出出了了一一些些适适当当信信息息和和条条件件。对对此此类类问问题题，如如能能充充分分阅阅读读、理理解解题题目目所所给给信信息息，利利用用题题目目所所给给条条件件进进行行分分析析推推理理

41、，就就能能得得出出正正确确结论。结论。由由题题意意：抓抓特特征征反反应应，E与与AgNO3溶溶液液反反应应生生成成不不溶溶于于稀稀硝酸的白色沉淀硝酸的白色沉淀G，可确定可确定G为为AgCl，E为为HCl。又又，F、H均均为为非非金金属属化化合合物物，且且F、H均均不不溶溶于于水水而而F受受热热分分解解为为H，H可可溶溶于于NaOH溶溶液液。从从而而判判断断F是是一一非非金金属属含含氧氧酸酸H2SiO4（不不溶溶于于水水的的非非金金属属含含氧氧酸酸只只有有H2SiO4），则则H为为SiO2，I为为Na2SiO3。再再依依据据守守恒恒原原则则，进进一一步步确确定定化化合合物物C为为SiCl4，化化

42、合合物物A（NH2）4为为Si（NH2）4，单单质质A为为Si，单单质质B为为Cl2。另另外外，由由题题意意：3Si（NH2）4 K8NH3，可可知知K的的化化学式学式为为Si3N4。答答案案：（1）Si，Cl2；（2）Ag+ClAgCl；2OHSiO2SiO32H2O；（3）3Si（NH2）4 Si3N48NH3 有关阅读资料目录有关阅读资料目录(在上传资料中）在上传资料中）1.1.无机非金属材料分类无机非金属材料分类2.2.纳米材料的发现纳米材料的发现 3.3.制陶制陶历史上最早的化工工艺历史上最早的化工工艺4.4.形形色色的新型玻璃形形色色的新型玻璃5.5.新一代无机非金属材料新一代无机

43、非金属材料赛伦赛伦6.6.人工合成多孔半导体新材料人工合成多孔半导体新材料7.7.方兴未艾的纳米陶瓷方兴未艾的纳米陶瓷 作业作业1.课外练习册课外练习册69-70页；页；2.优化设计优化设计96-100页。页。再见！再见！高纯高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝透明陶瓷管返回氧化铝陶瓷制品氧化铝陶瓷制品返回高压钠灯管高压钠灯管返回1 1灯内温度高达灯内温度高达1400 1400。2 2钠蒸气具有强烈的腐蚀作用。钠蒸气具有强烈的腐蚀作用。SiSi3 3N N4 4基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承返回返回天天然然玛玛瑙瑙矿矿石石玛瑙饰品玛瑙饰品蓝蓝宝宝石石返回返回现现代代通通信信用用光光缆缆返回光光学学纤纤维维胃胃镜镜返回用用光导纤光导纤维做手术，维做手术，不用开刀。不用开刀。返回人人造造金金刚刚石石锯锯片片返回金刚石钻头金刚石钻头返回金刚石金刚石返回氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷返回F-117F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌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、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。重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。返回返回返回返回返回