元素化学和无机材料市公开课获奖课件

1、普通化学第六章 元素化学与无机材料第1页第1页主要内容6.1 单质物理性质6.1.1 熔点、沸点、硬度和晶体结构6.1.2 导电性6.2 单质化学性质6.2.1金属单质还原性6.2.2非金属单质氧化还原性6.3无机化合物物理性质6.3.1卤化物熔点、沸点和离子极化理论6.3.2氧化物熔点、沸点和硬度第2页第2页6.4无机化合物化学性质6.4.1氧化还原性6.4.2酸碱性6.5配位化合物6.5.1配位化合物构成和结构6.5.2配位化合物命名6.5.1配合物及配位化学应用6.6无机材料6.6.1金属和合金材料6.6.2无机非金属材料6.6.3纳米材料和碳纳米管主要内容第3页第3页6.1 单质物理性

2、质6.1.1熔点、沸点和硬度单质物理性质主要与什么原因相关？与它们原子结构或晶体结构相关。金属类型分子晶体离子晶体原子晶体金属晶体作用力分子间力离子键共价键金属键决定原因范德华力 氢键离子半径电荷原子半径空间结构原子半径自由电荷成键电子数单质物理性质最后简化为分子类型： 分子量大小 微粒半径大小半径，分子量，晶体类型都有规律可循，因此单质物理性质也有规律可循第4页第4页6.1.1熔点、沸点和硬度P255： 表6.1 主族与零族元素单质晶体类型单质熔点、沸点和硬度普通都含有相同改变规律P218： 图5.13 元素原子半径同族： 由上而下：小大同周期：由左到右：大小（二三周期） 大小大小（四、五、

3、六周期） 典型金属晶体有效电荷高金属 晶体原子晶体分子晶体 溶、沸点：低高低 硬度： 小大小IA：（典型金属） 由上而下： 物理性质减少VIIA： （分子晶体）由上而下： 物理性质升高第5页第5页6.1.1熔点、沸点和硬度从p253图6.1和p254图6.2、图6.3中看出规律同周期，从左到右 熔、沸点 ：低 高 低 硬度 ：小 大 小 IVB,VB,B熔沸点最高，硬度最大。同族 从上到下A、A、B：熔沸点减少；硬度减小 BB：熔、沸点升高；硬度增大VA、VIA、A、0族 ： 沸点逐步升高。 He熔、沸点是所有物质中最低者，最高是石墨。 非金属中，硬度最大是金刚石。 金属中，熔点最高是W，最低

4、是Hg；硬度最大是Cr，延展性最好是Au。第6页第6页6.1.2 导电性 导体 半导体 绝缘体 电导率（MSm-1） 10 10 10-11 Mg2+Na+O2-Cl-负电荷数越多，变形性越大 O2-Cl-正电荷越多，变形性越小 Na+Mg2+Al3+离子半径 r半径越小，极化力越强Ca2+Na+K+；Ca2+Ba2+半径越大，变形性越大I-Br-Cl-F-；S2-O2-（18+2)e 18e.(9-17)e. 8e 极化力 削弱Pb2+Mg2+；Ag+Na+（18+2). 18e. (9-17)e.8e 变形性 减少K+Ag+；Ca2+MgCl2 ; Fe2O3FeCl3 ; CuOCuCl

5、2 阐明：6.3.2、氧化物熔、沸点和硬度第36页第36页（2）应用：由于一些氧化物含有熔点高、硬度大，对热稳定性高共性。工程中惯用作： 磨料（MgO、Cr2O3、Al2O3）， 耐火材料 （SiO2、MgO、CaO、Al2O3、Cr2O3） 绝热材料（MgO） ， 耐热高温无机涂层材料(Cr2O3） 。6.3.2、氧化物熔、沸点和硬度第37页第37页6.4无机化合物化学性质6.4.1氧化还原性6.4.1氧化还原性（1）KMnO4 Mn 3d54s2 氧化值+1、+2、+3、+4、+5、+6、+7。 常见+2、+3、+4、+6、+7氧化值化合物, 如MnO、 Mn2O3 、 MnO2 、 Mn

6、O42- 、 MnO4-KMnO4是常见氧化剂 第38页第38页比如； KMnO4紫红 Mn2+ 肉色 MnO2 棕褐色 MnO42 - 绿色H+H2OOH-6.4.1氧化还原性第39页第39页 主要锰（）化合物有KMnO4和NaMnO4 。试验工作中惯用钾盐，因钠盐易潮解。高锰酸钾是深紫色晶体，易溶于水，在常温下，每100g水溶解67g KMnO4，KMnO4对热不稳定，加热至200时，就分解而放出氧：2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2其溶液也不十分稳定。在中性溶液中慢慢地分解，析出棕褐色二氧化锰：4MnO4-+4H+ 4MnO2+2H2O+3O2光线对KMnO4分解有增进作用。因此

7、，溶液常保留在棕色瓶里。6.4.1氧化还原性第40页第40页KMnO4其氧化性及被还原产物均与溶液PH值相关MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ （无色）+4H2O (MnO4-/Mn2+) = 1.507(V) (酸性)MnO4-+2H2O+3e-=MnO2（棕褐色）+4OH- (MnO4-/MnO2) = 0.588(V) (中性)MnO4- + e- = MnO42- （绿色） (MnO4-/MnO42-) = 0.564(V) (碱性)在酸性溶液中氧化能力最强。2MnO4- +5SO32- + 6H+ = 2Mn2+5SO42-+3H2O2MnO4- +3SO32- + H

8、2O = 2MnO2(s)+3SO42-+2OH-2MnO4- +SO32- + 2OH- = 2MnO42-+SO42-+ H2O6.4.1氧化还原性第41页第41页 高锰酸钾俗称灰锰氧，溶液有杀菌作用，可作消毒剂。高锰酸钾主要用作氧化剂，在工业上用来漂白纤维和油脂脱色。广泛用于杀菌消毒，亦用作毒气吸取剂。（2）K2Cr2O7 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O 黄 橙酸性溶液中以Cr2O72-存在，碱性溶液中以CrO42-存在Cr2O72-+14H+6e=2Cr3+7H2O = 1.23(V) 橙 兰绿6.4.1氧化还原性第42页第42页常见铬酸盐是K2CrO4和Na2CrO4

9、，它们都是黄色晶状固体；最主要化合物是K2Cr2O7和Na2Cr2O7，它们都是橙红色晶体俗称红矾钾和红矾钠。重铬酸盐在酸性溶液中有强氧化性，重铬酸钾是试验室中惯用氧化剂，能够氧化H2S、H2SO3、FeSO4等许多物质，本身被还原为Cr3+离子：Cr2O72-+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O在分析化学中常利用这个反应来测定试液中Fe2+含量。在加热时，重铬酸钾可氧化浓盐酸，放出氯气：Cr2O72-+6Cl-+14H+ 2Cr3+3Cl2+7H2O6.4.1氧化还原性第43页第43页利用K2Cr2O7在酸性溶液中强氧化性，试验室中常将饱和K2Cr2O7 溶液和浓硫酸混合制得铬

10、酸洗液，用于洗涤玻璃仪器。洗液长期使用后，就会从棕红色转变为暗绿色，此时，Cr()转变为Cr()，洗液即失效。Cr()、Cr()是环境污染物，试验室要慎用。一些重金属离子如Ag+、Pb2+、Ba2+、和K2CrO4溶液反应，能够生成含有特性颜色沉淀：Pb2+CrO42- PbCrO4 黄色（铬黄）Ba2+CrO42- BaCrO4 黄色（柠檬黄）2Ag+ +CrO42- Ag2CrO4 (砖红色)6.4.1氧化还原性第44页第44页(3)亚硝酸盐： 即可作氧化剂，又可作还原剂当NO和NO2等物质量混合溶于冰水中或向亚硝酸盐冷溶液中加酸时，均能生成亚硝酸（ HNO2 ）： HNO2是一个比醋酸略

11、强弱酸，但很不稳定，仅存在于冷稀溶液中，其溶液浓缩或加热时易分解放出NO2 , NO ,H2O,因而气相出现棕色。 6.4.1氧化还原性第45页第45页（4）过氧化氢H2O2氧化性、还原性，尚有本身氧化还原（歧化）作用和不稳定性（低温、高纯度稳定） Cl2 MnO4-+H+2HCl+O2 Mn2+O2+H2O还原性: H2O2氧化性:H2O2+2KI+H2SO4=K2SO4+I2+2H2O本身氧化还原作用: 2H2O2 = 2H2O+O2酸性介质:强氧化剂碱性介质:中档还原剂H2O2 主要作氧化剂 6.4.1氧化还原性第46页第46页6.4.2 酸碱性 1、氧化物及其水合物酸碱性递变规律（a）

12、同周期从左到右.以第4周期主族为例: A A A A A A A K2O CaO Ga2O3 GeO2 As2O5 SeO3 Br2O7 KOH Ca(OH)2 Ga(OH)3 Ge(OH)4 H3AsO4 H2SeO4 HBrO4强碱 中强碱 两性 两性 中强酸 强酸 强酸碱性削弱，酸性增强第47页第47页副族大体与主族改变趋势同，但较缓慢Sc2O3 TiO2 V2O5 CrO3 Mn2O7Sc(OH)3 Ti(OH)4 HVO3 H2CrO4 HMnO4(碱性) (两性) (弱酸) (中强酸) (强酸) 碱性削弱，酸性增强6.4.2 酸碱性第48页第48页（b）同族：从上到下，酸性削弱碱性

13、增强N2O3 HNO2 酸性P2O3 H3PO3 酸性 As2O3 H3AsO3 两性偏酸Sb2O3 Sb(OH)3 两性偏碱Bi2O3 Bi(OH)3 碱性H2CrO4 中强酸H2MoO4 弱酸H2WO4 弱酸酸性削弱碱性增强酸性削弱6.4.2 酸碱性第49页第49页ZnO Zn(OH)2 两性CdO Cd(OH)2 两性偏碱HgO Hg(OH)2碱性碱性增强（c）同一元素不同价态,高价态酸性比低价态强 HClO HClO2 HClO3 HClO4 弱酸 中强酸 强酸 极强酸 CrO Cr2O3 CrO3 碱性 两性 酸性随价态升高、酸性增强，碱性削弱6.4.2 酸碱性第50页第50页 2、

14、R-OH规则： 无论是酸、是碱均可写成 R(OH)n 形式以第三周期为例NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 P(OH)5 S(OH)6 H2SiO3H2O H3PO4H2O H2SO4H2OR(OH)n酸碱性，主要取决于Rn+电荷多少和半径大小ROH 化学键在处断裂为碱性，处断裂为酸性 Rn+电荷越多，半径越小，Rn+与O2-吸引力越强，则易在处断键。Rn+电荷越少，半径越大，Rn+与O2-吸引力越弱，则易在处断键。6.4.2 酸碱性第51页第51页以第三周期为例：Na+ Mg2+ Al3+ Si4+ P5+ S6+ Cl7+ 从左向右电荷增长，半径减小从处断键过渡到处断

15、键6.4.2 酸碱性第52页第52页 3氯化物与水作用 氯化物水解普通规律： （1）活泼金属氯化物：不水解。如：NaCl KCl BaCl2 （2）普通金属氯化物：分级水解。以一级水解为主。如：MgCl2 、FeCl2 、FeCl3 、ZnCl2 、CrCl3 、CuCl2 、AlCl3如：MgCl2 + H2O = Mg(OH)Cl + HCl 镁氧水泥成份（建筑材料、磨 料、砂轮）同周期+3价比+2价金属氯化物水解程度大。如：FeCl3FeCl2 ， AlCl3MgCl26.4.2 酸碱性第53页第53页（3）一些高价态金属氯化物：水解可进行到底。如： GeCl4+4H2O=Ge(OH)4

16、+4HCl GeO2.2H2O （胶状沉淀）（4）一些非金属氯化物水解生成相应含氧酸。如：SiCl4 、PCl3 、 PCl5 PCl5+ 4H2O = H3PO4 + 5HClSiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl6.4.2 酸碱性第54页第54页（5）p区SnCl2 SbCl3 BiCl3与水反应生成碱式盐难溶于水。SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl+HClSbCl3+H2O= SbOCl + HClBiCl3 + H2O = BiOCl + HCl为克制与水反应，配制时先加HCl后加水稀释。配制这类盐溶液，比如： SnCl2水溶液; 加适量酸（HCl）克制水解 加少许锡粒; 预防

17、Sn2+被氧化。6.4.2 酸碱性第55页第55页6.5配位化合物 配位化合物是一类非常主要化合物，绝大多数无机物都是以配合物形态存在。在水溶液中可认为主线不存在简朴金属离子。尤其是由于诸多配合物构成中包括着有机化合物，使配合物更含有广泛而多样特点。当前对配合物研究不但是当代无机化学主要课题，并且也对分析化学，生物化学，电化学，量子化学等方面有主要实际意义。能够讲，配合物化学在整个化学领域内已经成为不可缺乏构成部分。第56页第56页6.5.1配位化合物构成和结构按结构特性配位化合物分三类：简朴配位化合物，螯合物，羰合物1、简朴配位化合物：如：Ag(NH3)2Cl，Cu(H2O)4SO4，HAu

18、Cl4即由一个简朴正离子和几种中性分子或负离子通过配位键结合形成复杂离子叫配离子，含有配离子化合物叫配位化合物。配位键:由一个原子提供电子对为两个原子共用而形成共价键。第57页第57页中心离子：配离子形成体，占据配离子中心位置 离子。配位体：配合剂中与中心离子配合离子或分子。配位原子：配位体中直接与中心离子结合原子。配位数：配位原子总数。配离子电荷：构成它简朴粒子电荷代数和。 =中心离子电荷数+配位体电荷总数 =外界离子电荷数。6.5.1配位化合物构成和结构第58页第58页Cu(NH3)4SO4 H2PtCl6 中心离子 配位体 配位原子 配位数 内界配离子外界离子中心离子电荷: Cu2+ ，

19、 +2 , Pt 4+ ， +4配离子电荷: Cu(NH3)42+ ， +2PtCl62- ，-2 内界配离子 6.5.1配位化合物构成和结构第59页第59页配位体分类: CN- NH3 H2O F- NO2- S2O32- Cl- SCN- I-单齿配体：每个配位体只能提供一个配位原子HOOC-CH2 CH2COOH N-CH2CH2 N HOOC-CH2 CH2COOH H2N CH2CH2NH2乙二胺四乙酸(EDTA)乙二胺(en)多齿配体：含有两个或两个以上配位原子配位体6.5.1配位化合物构成和结构第60页第60页乙二胺四乙酸根离子6.5.1配位化合物构成和结构第61页第61页2.特

20、殊配合物（a）螯合物： Cu(en)22+ H2C-NH2 NH2-CH2 2+ Cu2+ H2C-NH2 NH2-CH2 M(C2O4)22- M: Cu2+, Co3+ , Cd2+ , Al3+ （b）羰合物：Ni(CO)4，Fe(CO)5 中心离子形成体为中性原子， 配位体为CO分子。第B族等金属能与CO直接作用而生成羰合物6.5.1配位化合物构成和结构第62页第62页6.5.1配位化合物构成和结构第63页第63页3、价键理论 当前，把杂化轨道理论应用于研究配合物结构，较好阐明了配合物空间构型和一些性质，从20世纪30年代到50年代，主要应用这个理论讨论配合物中化学键，这就是配合物价键

21、理论。价键理论基本要点下列：（a）中心离子（或原子）有空价电子轨道可接受由配位体配位原子提供孤对电子而形成配位键。（M L）CoNH3NH3NH3NH3NH33+NH3Co3+:3S23P63d6 (4S04P04d0)6.5.1配位化合物构成和结构第64页第64页空价电子轨道起源:1) 离子和原子本身含有空轨道2) 由于配位体影响，使中心离子（原子）价电子发生重排而产生空轨道比如 26 Fe3+ 3S23P63d5电子重排3d56.5.1配位化合物构成和结构第65页第65页价电子轨道：即元素价电子所占据轨道及能量 相近轨道.通常为(n-1)d ns np轨道 常见中心离子为d区，ds区离子：

22、 VB B B B B V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Tc Ru Rh Rd Ag Cd W Re Os Ir Pt Au Hg常见配体： F-,Cl-,Br-,I-,OH-, SCN-,CN-,S2O32- ， H2O,NH36.5.1配位化合物构成和结构第66页第66页（b）形成配合物时，中心离子所提供空轨道进行杂化，形成各种类型杂化轨道，从而使配合物含有一定空间构型。 比如：47 Ag+ 4S24P64d10 (5S05P0)直线型 Ag(NH3)2+ sp杂化 4d 5s5p八面体型FeF63-3d4s4p4dsp3d2杂化Fe3+： 3d 4s4p4d3d54S

23、04P04d06.5.1配位化合物构成和结构第67页第67页6.5.1配位化合物构成和结构第68页第68页Co(NH3)63+Co(en)33+6.5.1配位化合物构成和结构第69页第69页6.5.2、配位化合物命名（1）内外界间服从普通无机化合物命名原则：配离子是正离子:i:外界为复杂离子（如：SO42- 、 CO32- 、 Ac-）则叫某酸某；ii:外界为简朴离子（如：Cl- 、OH-、 S2-）则叫某化某；iii:配离子是负离子:则在后加“酸”字,叫“某酸某” 。（2）配离子命名顺序：配位体数目配位体合中心离子中心离子氧化值（中心离子后用罗马数字标明化合价）。在每种配位体前用二、三、四等

24、数字表示配位体数目如： K4Fe(CN)6 六氰合铁（）酸钾第70页第70页（3）当配体不止一个时，不同配体之间用圆点（）分开，配位体命名次序是：先无机后有机；先负离子后中性分子；同类配位体名称，按配位原子元素符号英文字母次序排列。 比如：CoCl(NH3)5Cl2 二氯化一氯五氨合钴（）CoCl(NH3)2(H2O)2OH 氢氧化一氯二氨二水合 钴（）CoCl3(NH3)3 三氯三氨合钴（）KPtCl3(C2H4) 三氯乙烯合铂（）酸钾Cu(en)2SO4 硫酸二乙二胺合铜（）6.5.2、配位化合物命名第71页第71页Fe(CO)5Na2Zn(OH)4五羰基合铁四羟基合锌（）酸钠KPtCl3

25、NH3三氯一氨合铂（）酸钾 写出下列物质分子式：6.5.2、配位化合物命名第72页第72页19解:(1)二氯化六氨合钴()(2)四硫氰合钴()酸钾(3)六氟合硅()酸钠(4)四羟基合锌()酸钾(5)氯化一氯五氨合钴()(6)二氯二氨合铂()P3126.5.2、配位化合物命名第73页第73页6.5.3 配离子解离平衡 ( p127)1.配离子解离平衡配盐在水中充足解离:如:Ag(NH3)2Cl Ag(NH3)2+ + Cl-配离子在水溶液中解离类似弱电解质:如: Ag(NH3)2+ Ag+ + 2NH3其解离常数为:第74页第74页简化为：对于同一类型配离子来说，Ki越大，配离子越不稳定，Ki(

26、K不稳)称为不稳定常数。 6.5.3 配离子解离平衡 ( p127)第75页第75页配离子生成反应平衡常数：Ag+2NH3 Ag(NH3)2+ 对于同一类型配离子来说， Kf越大，配离子越稳定。Kf称为稳定常数。 6.5.3 配离子解离平衡 ( p127)第76页第76页生成更稳定配离子Fe(SCN)63- Fe3+6SCN- Kf= 103.17 （血红色） +加入NaF 6F- FeF63- Kf=1014.31 (无色)平衡向生成更稳定配离子方向移动。6.5.3 配离子解离平衡 ( p127)2.配离子解离平衡移动第77页第77页同类型配离子可据Kf或Ki来判断反应方向比如： HgCl4

27、2-+4I- HgI42-+4Cl-Ki ： 8.5510-16 1.4810-30 Kf =1.171015 Kf =6.761029 平衡6.5.3 配离子解离平衡 ( p127)第78页第78页改变溶液酸度，形成难解离物质Cu(NH3)42+ Cu2+4NH3 加酸（例硫酸） （深兰） （浅兰） + 4H+ 4NH4+平衡生成难溶解物质Cu(NH3)42+ Cu2+4NH3 平衡 （深兰） + S2- CuS（S） （黑色）6.5.3 配离子解离平衡 ( p127)第79页第79页6.5.4配位化合物应用1.利用配合反应使一些物质溶解: 比如 : AgBr + 2S2O32- = Ag(

28、S2O3)23- + Br- 2.离子定性鉴定和定量分析:利用配离子特殊颜色 用配合反应鉴定溶液中离子比如： Fe3+SCN_-K4Fe(CN)6Fe(SCN)2+（血红）KFe Fe(CN)6 (S) (深兰)普鲁士蓝 第80页第80页6.5.4配位化合物应用第81页第81页3、电镀工业如：镀铜时镀液不用CuSO4,而用K4P2O7,可使镀层细腻。 Cu2+ 2P4O74- =Cu(P4O7)26-4、稀有元素浓缩、富集、分离、提取和纯化 用专门配合剂通过萃取从海水中提取金、铜、铀。6.5.4配位化合物应用第82页第82页6.6 无机材料6.6.1金属和合金材料1. 轻质合金：由镁、铝、钛、

29、锂等金属形成合金（1）铝合金: 铝中加入 Mg. Cu.Zn.Mn.Si （2）钛合金:钛中加入 Al. Cr.V Mn.Mo. Fe2.耐热合金：VBVIIB.VIII高熔点元素形成合金。 合金钢和硬质合金：d区金属含有熔点高、硬度大特点，它们作为合金元素加入碳钢制成合金钢。惯用钛、锆、钒、铌以及p区铝、硅等。3. 低熔合金：惯用低熔金属及其合金有汞、锡、铅、铋等。4.金属电子材料：铜、铝及其合金 超导材料：Nb4Ge ; Y-Ba-Cu-O。第83页第83页6.6.1金属和合金材料第84页第84页5.形状记忆合金形状记忆合金是近代新兴功效材料,用它制造零件变形后,经过一定温度,能够恢复先前

30、形状,顾名思义被称作形状记忆合金 形状记忆合金含有与普通合金不同特性可逆热弹性。塑性形变是不可逆转永久性形变，而形记金属却能在发生塑性变形后，稍加温便象“记住”了自己原有形状而自动复原。其之因此有形状记忆功效，决定于其晶体内部含有特殊结构。形记合金不但含有奇异形状记忆功效，且含有强度高、刚度大、无磁性、耐腐蚀、生物相容性好及低温柔韧等优良性能。因而含有许多特殊应用价值. 6.6.1金属和合金材料第85页第85页形状记忆材料被誉为奇妙功效性材料，形状记忆合金研究、发觉至今为止已有十几种记忆合金体系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu

31、-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。而在这些合金系中，当前仅有Ti-Ni、Cu-Zn-Al及铁基合金得到广泛应用。 6.6.1金属和合金材料第86页第86页Ti-Ni形状记忆合金，Ti-Ni形状记忆合金含有很高塑性,含有较高记忆寿命，TiNi记忆合金还包括TiNi-Cu、TiNi-Co、TiNi-Fe和TiNi-Nb等含有较高实用价值记忆合金，其中Ti50Ni47Fe3合金是制造管接头等紧固件良好材料。 Cu-Zn-Al形状记忆合金是一个含Zn1837% 、Al 28%、余者为铜含

32、有形状记忆效应和伪弹性合金。 NiTi形状记忆合金:已广泛用于牙科、骨科和临床介入等。 比如形状记忆合金系列骨科器械 6.6.1金属和合金材料第87页第87页贵金属功效材料(贵金属指性质稳定地壳中含量少，开采提取困难，故价格高，金、银、铂系。) 贵金属功效材料：包括（1）贵金属特种功效材料：贵金属复合材料、电子材料、测温材料、焊料、钎料、精密管棒材、电接触材料、铂合金网；（2）贵金属信息功效材料：银粉、银浆，金、铂浆、银钯浆；（3）贵金属环境及催化功效材料：贵金属基础化合物、催化剂、催化传感材料等 6.6.1金属和合金材料第88页第88页6.6.2 无机非金属材料 1、半导体材料：单质半导体G

33、e Si Se 化合物半导体 -族化合物 GaAs， -族化合物 ZnS、SeS2、低温材料： 冰、液氨、CS2、CCl43、保护气体： CO2、N2、Ar4、耐火材料： Si C、Si3N4、C（石墨）、 SiO2、MgO、Cr2O3第89页第89页氮化硅 硅和氮气在1300中反应合成：其主要反应 3Si+2N2 = Si3N4 氮化硅基陶瓷(陶瓷是以多晶汇集体为基本结构无机非金属材料 )含有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、地膨胀、自润滑、隔热、电绝缘等一系列优良性能，在航空、航天、电子、冶金、机械、石油、华工、能源、交通、电器等领域有着广泛应用前景。5、耐热高强

34、结构材料 ：SiC、BN、Si3N46.6.2 无机非金属材料第90页第90页第91页第91页氮化硼氮化硼俗称白石墨，特性与石墨相同 而质地洁白 ,存在两种晶型：六方与立方，但通常呈六方结构。在 高温与超高压特殊条件下，可将六方结构晶型转化为立方晶型。粉末由硼，卤化硼或硼酸、硼砂、氧化硼和含氮盐类在氮气或氨气氛中反应合成。其主要反应式为：Na2B4O7+NH4Cl+2NH3=4BN+2NaCl+7H2O6.6.2 无机非金属材料第92页第92页 氮化硼制品主要特性与用途：氮化硼使用范围广泛，其粉末可作优良润滑剂与脱模剂，而陶瓷可用作熔炼蒸发金属坩埚、舟皿、液态金属输送管、火箭喷口，大功率器件底

35、座，半导体元件掺杂源，以及各种高温（高压、高频）绝缘散热部件。而立方氮化硼则为近似于金刚石超硬材料。采用热压法制成氮化硼制品，在N2或Ar气氛中最高使用温度高达2800，而无明显熔点。但在氧化气氛中稳定性差，使用温度仅在900下列。氮化硼还含有特殊性能，在耐火材料使用方面可用作高温热电偶保护管，熔炼金属器皿及宇宙航行中热屏蔽材料等。总之，氮化硼制品在未来高科技产品开发方面显示出辽阔前景。6.6.2 无机非金属材料第93页第93页6.光导纤维光导纤维（简称“光纤”）是一个能利用光全反射作用来传导光线透光度极高光学玻璃纤维。假如将许多根经过技术处理光纤绕在一起就制得我们常说光缆它能将光明暗光点明灭

36、改变等信号从一端传送到另一端。光导纤维是由两种或两种以上折射率不同透明材料经过特殊复合技术制成复合纤维。它基本类型是由实际起着导光作用芯材和能将光能闭合于芯材之中皮层组成。6.6.2 无机非金属材料第94页第94页6.6.3纳米材料和碳纳米管纳米是什么? 纳米（nm）如同厘米、分米和米同样，是度量长度单位，一纳米等于十亿分之一 纳米科技(纳米技术)：在1100nm范围内研究原子、分子结构特性，通过直接操作和安排原子、分子，将其组装成具有特定功能和结构一门高新型技术和前沿科学。纳米材料： 21世纪最有前程新型材料。第95页第95页纳米效应 纳米材料含有老式材料所不具备奇异或反常物理、化学特性，如

37、原本导电铜到某一纳米级界线就不导电，本来绝缘二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界线时开始导电。这是由于纳米材料含有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占百分比大等特点 - 表面效应和体积效应6.6.3纳米材料和碳纳米管第96页第96页纳米材料应用纳米材料大体可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其它三类产品基础。纳米粉末： 又称为超微粉或超细粉，普通指粒度在100纳米下列粉末或颗粒，是一个介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态固体颗粒材料。可用于：高密度磁统计材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料

38、；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂陶瓷，用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等。6.6.3纳米材料和碳纳米管第97页第97页纳米纤维： 指直径为纳米尺度而长度较大线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机主要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。纳米膜： 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小间隙薄膜。致密膜指膜层致密,但晶粒尺寸为纳米级薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁统计材料；光敏材料；平面显示

39、器材料；超导材料等。纳米块体： 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。6.6.3纳米材料和碳纳米管第98页第98页纳米碳管:纳米碳管(Carbon nanotube)是1991年才被发觉一个碳结构。抱负纳米碳管是由碳原子形成石墨烯片层卷成无缝、中空管体。石墨烯片层普通能够从一层到上百层，含有一层石墨烯片层称为单壁纳米碳管(Single walled carbon nanotube, SWNT)，多于一层则称为多壁纳米碳管( Multi-walled carbon nanotube, MWNT)。SWNT直径普通为16 nm，最小直径

40、大约为0.5 nm，长度则可达几百纳米到几种微米。由于SWNT最小直径与富勒烯分子类似，故也有些人称其为巴基管或富勒管。MWNT层间距约为0.34纳米，直径在几种纳米到几十纳米，长度普通在微米量级，最长者可达数毫米。由于纳米碳管含有较大长径比，因此能够把其当作为准一维纳米材料。6.6.3纳米材料和碳纳米管第99页第99页6.6.3纳米材料和碳纳米管第100页第100页6.7化学元素与生命健康6.7.1生命元素 （p377）跟自然界其它物质同样，人体也是由化学元素构成 ， 人体化学元素即生命元素 。到当前为止，人类已知112种元素，在我们身体中就能找到60余种， 依据其在人体内含量多少，可分为宏

41、量元素( 其含量高于 人体体重 万分之一) 和微 量 元素或痕量元素(低于人体体重万分之一)两类。宏 量 元素是人体主要构成部分，是生命机体不可缺乏元素，宏量元素有11种， 占人体总量 99.95% 。 按含量从高到底排列为氧、碳、氢、 氮、 钙、磷、钾、硫、钠、氯和镁，其中: O（61%）、C（23%）、H（10%）、N（2.69%）、Ca（1.49%）、P（1.0%）,从元素周期表中排位来看，它们都是原子序数20号以前轻元素 。 氧、碳、氢是构成人体各种器官主要元素；第101页第101页生命元素与健康钙是骨骼形成主导元素，青少年发育期间常需补钙以增进骨骼正常生长，老年人常因缺钙而使骨骼变脆

42、而容易折断；磷是构成卵磷脂关键元素，卵磷脂是脑思维活动中一个主要物质，是制约智力发展物质原因，氮是蛋白质、氨基酸里关键元素，人们通过食入蛋白质来补充所需元素微量元素含有明显营养作用和生理功效，是维持生物生长发育、生命活动及繁衍不可缺乏，如Fe、Cu、Zn、Mn、Cr、F、I、Se、Si、N、Sn、Mo等14种元素。6.7.1生命元素第102页第102页 宏量元素当然主要，微量元素也不可缺。现已查明，至少有10种元素在人体中不可没有，不然便会削弱人体抵抗能力出现相应病症。十种元素分别是铁、锌、铜、铬、锰、钴、氟、钼、碘和硒缺锌，孕妇就也许生下脊柱裂甚至无脑畸形儿，。锌与人生命攸关，因此被誉为“生命元素”。缺铁会使血液里血红蛋白含量偏低，造成血液携氧能力减少，脑供氧量不足，出现脸色苍白、身体虚弱缺铁性贫血症状；氟有助于牙釉形成,使用含氟牙膏有助于牙齿保