1、第二节 化学与材料,原始人居住的洞,以下是社会发展中人类住所的变化图,请注意它们各自的构成材料。,用茅草搭起来的房屋,用木头造的房屋,用石头砌起来的房屋,高楼大厦,现代居室,材料是人类社会发展的里程碑。化学为人类提供更丰富的材料。材料的应用和发展与人类文明的进步紧密相关。人们对材料的认识、制造和利用，经历了从天然材料到人工合成材料、为特定需求设计材料的发展过程。,讨论：厨房材料有哪些？,自来水管：,水槽、水龙头：,橱窗：,墙壁：,抽油烟机外壳：,橱门外层：,桌台面：,复合材料,镀锌管 不锈钢玻璃瓷砖 塑料 涂料、漆 人造大理石,一、金属材料,纯金属,合 金,金属材料应用,1、主要金属材料的使用
2、史,青铜器时代：青铜,铁器时代：生铁和钢,近现代：铝,铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅是100多年前的事情。现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。铝有较好的延展性可制成0.01mm的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的用途,铝合金门窗,铝合金用途,我们发现在金属利用的过程中,首先利用青铜,然后开始使用铁及钢制品,到近现代才开始利用铝制品。请你思考一下：金属的利用顺序与那些因素有关?,1、与金属活动性顺序有关。Cu、Fe、Al的金属活动性依次增强，活动性弱的金属，被先利用。,2、与冶炼金属工艺的难易程度有
3、关。Al需要电解，冶炼要求最高，所以后利用。,2、几种新型合金,钛合金,储氢合金,“形状记忆”合金,钛合金,储氢合金,记忆合金,钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨。,钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等,（1）新型合金钛合金（未来的金属）,（2）新型合金储氢合金（会“呼吸”的金属）,重要应用：方便地储存、释放氢气。（可以贮存比其本身体积大1000 13
4、00倍的氢）,储氢合金可用于以H2为燃料的汽车,(3)新型合金:形状记忆合金（“永不忘本”的神奇金属）,形状记忆合金材料是一种新型的功能材料，其特点是：在一定的外力作用下可以改变其形态(形状和体积)，但当温度升高到某一定值时，它又可完全恢复原来的形态。,“形状记忆”合金用途,全程Ti-Ni记忆合金花,形状记忆合金被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。,形状记忆合金的用途,在航空上的应用月球上的“奇葩”,在室温下用形状记忆合金制成抛物面天线，然后把它揉成直径5厘米以下的小团，放入阿波罗11号的舱内，在月面上经太阳光的照射加热使它恢
5、复到原来的抛物面形状。这样就能用空间有限的火箭舱运送体积庞大的天线了。,用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线,“形状记忆”合金在医疗临床上的应用,（a）预压缩,（b）受热扩张后,（c）植入腔道内效果,医用腔内支架的应用原理示意,使病人手术的愈合期也大大缩短。,消化道内支架,胆道内支架,血管内支架,二、无机非金属材料,在我们周围的环境中，有哪些无机非金属材料？它们有哪些用途？,二、无机非金属材料,无 机 非 金 属 材 料,传统无机非金属材料(砖瓦、陶瓷、水泥、玻璃）,新型无机非金属材料（高温陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、光导纤维等）,陶瓷在我国有悠久的历史，在新石器时代，我们的祖先就已能制造陶器
6、，到唐宋时期，制造水平已经很高，唐朝时的“唐三彩”，宋朝时的“钧瓷”等闻名于世，流传至今。陶瓷的制造是人类材料发展史上第一次重大突破。作为陶瓷的故乡，我国陶都宜兴的陶器和瓷都景德镇的瓷器，在世界上都享有盛誉。,1、陶瓷,古代的陶器,新石器时代马家窑文化螺旋纹彩陶双耳瓮,新石器时代半坡文化陶俑壶,秦兵马俑是陶制品,古代的瓷器,清光绪 青花云纹瓶,唐 骆驼载乐俑,北宋 白釉刻花梅瓶,现代日常生活中的陶瓷器制品,陶瓷器制造过程示意图（制造陶瓷器的主要原料是黏土）,2、水泥,水泥是非常重要的建筑材料,高楼大厦和各种建筑工程都离不开它。,水泥厂,3、玻璃,玻璃是我们每天都可以见到的一种硅酸盐材料，一般住
7、宅的窗玻璃就是最常见的玻璃，被称为普通玻璃。还有有色玻璃、钢化玻璃、特殊玻璃。,钾玻璃,质坚,主要用于雕刻玻璃,工艺装饰品,玻璃,玻璃包括普通玻璃（钠玻璃）、有色玻璃、钢化玻璃、特殊玻璃。,传统无机非金属材料具有_、_等许多优点，但也有_、_等弱点。,抗腐蚀,耐高温,质脆,经不起热冲击,小结：,氮化硅(Si3N4)陶瓷在1200左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。,高强度陶瓷,新型无机非金属材料：新型陶瓷,高温陶瓷氧化铝陶瓷,高压钠灯,在空气中可耐受1980的高温，还可耐受酸、碱等化学物质的侵蚀,新型陶瓷生物陶瓷,据新华社墨西哥城2004年1月20日电墨西
8、哥科学院日前发表的一份材料说，该国科研人员经过10年的努力，成功开发出一种可供移植的新型陶瓷骨。研究者强调说，这种陶瓷骨具有组织相容性和生物稳定性好等特点。它不会导致排异反应，有利于诱导骨质的生长。这种人工骨富含钙、锌，有利于手术后伤口皮肤更快愈合,陶瓷膝关节假体,陶瓷髋关节假体,某些新型陶瓷具有压电效应：,如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻产生一个电火花，将机械能转变成电能。医用B超发生器的心脏也是一块压电陶瓷，它实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机械振动，产生超声波。,光导纤维,新型无机非金属材料的特性,1、_2、_3、_4、_,能承受高温、强度高,具有电学特性,具有光学特性,具
9、有生物功能,三、合成材料（有机合成材料）,有机合成材料,塑料,合成橡胶,合成纤维,有机合成材料的诞生，结束了人类只能依靠天然材料的历史。,天然纤维,化学纤维,动物纤维：蚕丝、羊毛等,植物纤维：棉花、麻、稻草等,人造纤维：粘胶丝（人造棉）、人造丝等,合成纤维：锦纶、涤纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶等,1、纤维分类,(一)纤维,2、合成纤维与人造纤维的区别：,（1）合成纤维：不含纤维素。用石油产品、煤、石灰石、水、空气等为原料，通过一系列化学反应制造而成,（2）人造纤维：含有纤维素。利用竹、木材等经化学加工和纺织而制成的纤维,棉花纤维,羊毛纤维,合成纤维,几种纤维的性质比较实验,3.合成纤维的性能和用
10、途：,性质：具有强度高、耐磨、弹性好和耐化学腐蚀等优点,但吸水性和透气性不如天然纤维优良。用途：供人类穿着外在生产和国防上有很多用途。,涤纶,尼龙,腈纶,“神州”五号航天员穿的航天服，是用一种 特殊的高强度涤纶制成的（头盔和手套除外）,纺纶纤维织成的防弹衣腈纶,认识服装标签,一般包括服装的号型、面料的纤维种类及含量、洗涤熨烫说明等内容。,中温熨烫,（二）塑料,聚乙烯（PE）聚氯乙烯（PVC）聚苯乙烯（PS）有机玻璃（PMMA）电木塑料（bakelite）,常见塑料,聚乙烯（PE）,无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料,保鲜膜,聚氯乙烯（PVC）,化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，在使用时会分
11、解出对健康有害的物质而污染食品，不宜用于包装食品。（使用时温度不宜超过60，在低温下会变硬）,高温易变型，低温会变硬,有机玻璃,酚醛塑料（俗称电木）具有耐热性,简易鉴别聚乙烯与聚氯乙烯塑料的方法？,步骤：各取一小块，点燃，观察燃烧情况及产生气体的气味,实验现象：,聚乙烯：易燃烧，火焰上端黄色，下端蓝色，燃烧时有滴油现象，离开火源后不会熄灭。,聚氯乙烯：不易燃烧，火焰呈黄色，边缘带绿色，冒黑烟，无滴油现象，有刺激性气味，离开火源后会熄灭。,合成材料的应用与发展大大方便了人类的生活，但是，合成材料的废弃物的急剧增加也带来了环境问题，废弃塑料带来的“白色污染”尤为严重。所以我国从2008年6月1日起
12、，将限制使用塑料袋，以减少污染和节约资源。,白色污染,1、白色污染的危害,（1）在自然界中，这些垃圾难以分解。填埋作业是目前处理城市垃圾的一个主要方法，但塑料垃圾埋在土壤中经久不烂，长此下去会破坏土壤结构，降低土壤肥效，污染地下水。（2）焚烧废气物会释放出多种有毒的化学气体，严重污染环境，既威胁人类的健康，又影响市容面貌。,2、白色污染的治理,（1）减少使用不必要的塑料制品。如用布袋代替塑料袋等；（2）重复使用某些塑料制品。如塑料袋、塑料盒等；（3）使用一些新型的、可降解的塑料。如微生物降解和光降解塑料等；（4）回收各种废弃塑料。,可降解塑料的降解过程,塑料包装制品回收标志,（三）橡胶,天然橡
13、胶,合成橡胶,合成橡胶的性能和用途：它具有高弹性、绝缘性、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于农业、国防、交通及日常生活中。,讨论：橡胶，在日常生活有哪些应用，有哪些性质。,天然橡胶：夏天易软化、冬天易发硬,橡胶产品,不同材料的性能,1、金属材料强度大，但不耐腐蚀。,2、陶瓷材料耐高温，但脆性大。,3、合成材料强度大、密度小，但不耐高温。,问题,在航天、航空工业需要密度小、耐高温、高强度的特殊材料，怎样才能获得呢？,四、复合材料,1定义：是将两种或者两种以上的材料复合成一体而形成的材料，具有更优异的综合性能。2主要几种复合材料（1）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）和混凝土（无机非金属材料）的复合材料
14、；（2）机动车轮胎：合金钢（金属材料）和合成橡胶（合成材料）的复合材料；（3）玻璃钢：塑料（合成纤维）和玻璃纤维（无机非金属材料）的复合材料；（4）碳纤维,航空飞机各部分耐温图,隐形战斗机,表面为具有良好吸波性能的碳纤维复合材料,固体火箭发动机复合材料喷管,汽车尾气催化净化器,玻璃钢,是玻璃纤维与一种或数种热固性或热塑性树脂(一种塑料)复合而成的材料,3、复合材料的性能及用途,性能：具有强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀等优异性能。用途：广泛应用在宇航工业、汽车工业、机械工业、体育用品甚至人类健康等方面。,练习,1、用羟基磷酸钙为原料生产的陶瓷与人骨的生物相容性非常好，可用于制造人工骨，人工关节及
15、人造假牙。已知PO4为-3价，关于羟基磷酸钙的化学式正确的是（）A.Ca5(OH)2(PO4)3 B.Ca4(OH)(PO4)3 C.Ca5(OH)(PO4)3 D.Ca4(OH)3(PO4)2,C,根据化合物化合价代数和为零 52+1（-1）+3（-3）=0,2、纳米(nm)是一种长度单位，1nm=10-9m，纳米科技开辟了人类认识世界的新层面。纳米材料科技是纳米科技最基本的组成部分，把固体物质加工到纳米级(1nm100nm)的超细粉末，即可得到纳米材料。这种加工过程属于()A、物理变化 B、化学变化 C、既有物理变化又有化学变化 D、既不是物理变化又不是化学变化,3、人类使用金属的历史，由
16、早到晚的顺序正确的是（）A、铁铜铝B、铜铝铁C、铜铁铝 D、铁铝铜,A,C,4、下图是某服装标签的部分说明。下列说法正确的是（）A、该服装布料的成分是纯棉 B、该服装面料具有防火功能 C、该服装面料的透气性较好 D、该服装面料成分都属于合成纤维,合格证品名：夹克号型：175/92A面料：尼龙18.5%棉81.5%等级：合格品,C,5、下列生活用品由有机合成材料制成的是（）A、尼龙袜子 B、砂锅 C、铁锅 D、瓷碗,6、要解决“白色污染”问题，下列方法不可行的是（）A、尽可能减少使用塑料制品 B、回收废旧塑料 C、研制和推广使用在自然条件下容易分解的新型塑料 D、禁止使用任何塑料制品,7、有这样一幅彩图：把一个装有小鸟的笼子浸入鱼缸中，让小鸟与笼外的小鱼“共同生活在一起”。制作这个笼子的材料是用碳及碳的化合物合成的，你认为这个笼子的材料必须具有的性能是()。A、透气、隔水 B透气、透水 C透水、隔气 D隔气、隔水,A,D,A,再见,该课件来源于网上，有改动,
