单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,无机非金属材料,无机非金属材料,1,同学们，以下工业建筑及生活用品都是有那些材料构成的？,水泥,同学们，以下工业建筑及生活用品都是有那些材料构成的？,2,无机非金属材料课件6-人教课标版,3,玻璃,玻璃,4,无机非金属材料课件6-人教课标版,5,中国陶瓷珍品之清彩瓷,中国陶瓷珍品之清彩瓷,6,中国陶瓷珍品之清青花,中国陶瓷珍品之清青花,7,唐三彩,唐三彩,8,思考与交流,通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸盐材料？自然界中那些物质是硅酸盐或硅的氧化物？传统硅酸盐产品以什么物质为原料生产？原料又有什么结构特殊性？,陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸盐材料；,沙石、黏土、石英、石棉、高龄石等许多矿物是硅酸盐或硅的氧化物；,传统硅酸盐产品以黏土、钾长石和钠长石为原料。,思考与交流 通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸盐,9,结构中都含有硅氧四面体,特点：稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等,结构中都含有硅氧四面体 特点：稳定性高、硬度高、熔点高,10,1.,陶瓷,(China),主要原料：黏土,传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却,反应原理：复杂的物理、化学变化,主要成分：硅酸盐,主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。,一、传统硅酸盐材料,1.陶瓷(China)主要原料：黏土 传统生产过程：混和、,11,陶瓷器制造过程示意图,陶瓷器制造过程示意图,12,你能说出陶釉的成分吗？,金属及金属氧化物，如红色,Cu,2,O,。,你能说出陶釉的成分吗？金属及金属氧化物，如红色Cu2O。,13,我国古代人民真伟大，向他们学习！,我国古代人民真伟大，向他们学习！,14,二、玻璃,1.,原,料：纯碱、石灰石和石英,2.,主要设备：玻璃熔炉,3.,生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却,4.,反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,二、玻璃1.原 料：纯碱、石灰石和石英 2.主要设,15,5.,主要成分,：,Na,2,SiO,3,CaSiO,3,SiO,2,6.,主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。,（,Na,2,OCaO6SiO,2,）,5.主要成分：Na2SiO3 CaSiO3 SiO,16,玻璃的制造过程,玻璃的制造过程,17,无机非金属材料课件6-人教课标版,18,普通玻璃,普通玻璃,19,光学玻璃,光学玻璃,20,石英玻璃,钢化玻璃,光学玻璃,石英玻璃钢化玻璃光学玻璃,21,钢化玻璃,钢化玻璃,22,无机非金属材料课件6-人教课标版,23,2.,水泥：,主要原料：黏土和石灰石,主要设备：水泥回转窑,生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥,辅助原料：石膏,作用是调节水泥硬化速度,2.水泥：主要原料：黏土和石灰石 主要设备：水泥回转窑生产,24,无机非金属材料课件6-人教课标版,25,水泥回转窑,水泥回转窑,26,主要成分：硅酸三钙,(3CaO,SiO,2,),、,硅酸二钙,(2CaO,SiO,2,),、铝酸三钙,(3CaO,Al,2,O,3,),等,主要性能：水硬性,主要用途：建筑、修路。,如：水泥,砂浆、混凝土、钢筋混凝土。,反应原理：复杂的物理、化学变化,学与问,你听说过豆腐渣工程吗，产生现象的原因很多，但都与水泥标号有关，查阅资料了解水泥标号有关问题。,主要成分：硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2C,27,定 义：,特 性：,种 类：,具有特殊结构和特殊功能（性质）的新材料。,能承受高温、强度大：氮化硅陶瓷（耐,1200,O,C),具有光学特性：光导纤维,具有电学特性：,K,3,C,60,超导体,具有生物功能：如,Ca,3,(PO,4,),2,系陶瓷,用 途：,氮化硅陶瓷,光导纤维,医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑,航空、航天等,二、新型无机非金属材料,定 义：特 性：种 类：具有特殊结构和特殊功能（性质）的新材,28,碳化硅,SiC,俗称金刚砂。熔点高,(2450),硬度大,(9.2),是重要的工业磨料。如其中掺入某些杂质,会使之出现半导体,作为高温半导体,用于电热元件。作为高温结构陶瓷,日益受到人们的重视。它最适宜的应用领域是高温、耐磨和耐蚀的环境,现已用作火箭喷嘴,热电偶保护管,热交换器和耐磨、耐蚀的零件。,碳化硅制成的涡轮叶片,1,、,新型陶瓷,碳化硅SiC,俗称金刚砂。熔点高(2450),硬度大(9.,29,氮化硅陶瓷（,Si,3,N,4,）,是灰白色固体，硬度为,9,，是最硬的材料之一。它的导热性好且膨胀系数小，可经受低温高温、骤冷骤热反复上千次的变化而不破坏，因此是十分理想的高温结构材料。,氮化硅陶瓷（Si3N4）,30,科技人员发现，如果用耐高温的陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金钢制造陶瓷发动机，其工作温度可达,1300,1500,。美国军方曾做过一次有趣的实验：在演习场,200,米跑道的起跑线上，停放着两辆坦克，一辆装有,500,马力的钢质发动机，而另一辆装有同样马力的陶瓷发动机。陶瓷发动机果然身手不凡，那辆坦克仅用了,19,秒钟就首先到达终点，而钢质发动机坦克在充分预热运转后，用了,26,秒才跑完全程。其奥秘就在于陶瓷发动机的热效率高，不仅可节省,30,的热能，而且工作功率比钢质发动机提高,45,以上。另外，陶瓷发动机无需水冷系统，其密度也只有钢的一半左右，这对减小发动机自身重量也有重要意义。,科技人员发现，如果用耐高温的陶瓷，如氮化硅陶瓷等代,31,交流,1,、新兴陶瓷材料具有那些优良的性能？,2,、碳化硅结构同硅相似，分析其可能的性质。,3,、写出制取碳化硅、氮化硅的化学反应方程式。,SiO,2,+3C=SiC+2CO,3Si+2N,2,=Si,3,N,4,3SiCl,4,+2N,2,+6H,2,=Si,3,N,4,+12HCl,原子晶体,交流1、新兴陶瓷材料具有那些优良的性能？SiO2+3C=Si,32,单晶硅,在日常生活中是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车，处处都离不开,单晶硅,材料，,单晶硅,作为科技应用普及材料之一，已经渗透到人们生活中的各个角落。,单晶硅,在火星上是火星探测器中太阳能转换器的制成材料。火星探测器在火星上的能量全部来自太阳光，探测器白天休息,-,利用太阳能电池板把光能转化为电能存储起来，晚上则进行科学研究活动。也就是说，只要有了,单晶硅,，在太阳光照到的地方，就有了能量来源。,单晶硅,在太空中是航天飞机、宇宙飞船、人造卫星必不可少的原材料。人类在征服宇宙的征途上，所取得的每一步进步，都有着,单晶硅,的身影。航天器材大部分的零部件都要以,单晶硅,为基础。离开,单晶硅,，卫星会没有能源，没有,单晶硅,，航天飞机和宇航员不会和地球取得联系，,单晶硅,作为人类科技进步的基石，为人类征服太空作出了不可磨灭的贡献。,单晶硅,在太阳能电池中的应用高纯的,单晶硅,是重要的半导体材料。在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天，利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。,单晶硅在日常生活中是电子计算机、自动控制系统等,33,由硅石粗硅高纯多晶硅（纯度在,9,个,“,9,”,以上,(99.9999999,以上,),单晶硅,（,1,）粗硅的制备：又称工业硅，纯度在,95,99,的硅（反应要点高温,16001800,）,（,2,）,SiHCl,3,的制备多用粗硅与干燥氯化氢在,200,以上反应：,Si,十,3HCl=SiHCl,3,+H,2,（,3,）精馏提纯后的,SiHCl,3,用高纯氢气还原得到多晶硅,SiHCl,3,十,H,2,=Si,十,3HCl,2,、现代信息技术材料,-,单晶硅,SiO,2,(s),十,2C(s),Si(s),十,2CO(g),由硅石粗硅高纯多晶硅（纯度在9个“9”以上(99.999,34,阅读：科学视野,太阳能电池,阅读：科学视野太阳能电池,35,3.,石墨、金刚石、,C60,新材料诞生新技术,讨论,1.,高压合成金刚石的局限性？,2.,化学气相沉积法制造金刚石薄膜的原理是什么？,3.石墨、金刚石、C60新材料诞生新技术讨论1.高压合成金刚,36,注 意：,金刚石 石墨,C,60,之间的关系？,碳的三种物质形态,C,60,金刚石,石墨,注 意：金刚石 石墨 C60 之间的关系？碳的,37,C,60,及其应用前景,C,60,的发现,1985,年，美国科学家克罗托（,H.W.K.kroto),等用质谱仪,严格控制实验条件,得到以,C,60,为主的质谱图。由于受建筑学家布克米尼斯持,富勒（,BuckminsterFuller,）设计的球形薄壳建筑结构的启发，克罗托（,kroto),等提出,C,60,是由,60,个碳原子构成的球形,32,面体，即由,12,个五边形和,20,个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将,C,60,分子命名为布克米尼斯持,富勒烯（,BuckminsterFuller,）。由于,C,60,分子的结构酷似足球，所以又称为足球烯（,Footballene,）除,C,60,外，具有封闭笼状结构的还可能有,C,28,、,C,32,、,C,50,、,C,70,、,C,84,、,C,240,、,C,540,等，统称为,Fullerenes,，中文译名为富勒烯。,C60及其应用前景,38,C,60,的超导性,1991,年，赫巴德（,Hebard,）等首先提出掺钾,C,60,具有超导性，超导起始温度为,18K,，打破了有机超导体（,Et,）,2,CuN,（,CN,）,2,Cl,超导起始温度为,12.8K,的纪录。不久又制备出,Rb,3,C,60,的超导体，超导起始温度为,29K,。表,1-1,列出了已合成的各种掺杂,C,60,的超导体和超导起始温度，说明掺杂,C,60,的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了,K,3,C,60,和,Rb,3,C,60,的超导体，超导起始温度分别为,8K,和,28K,。有科学工作者预言，如果掺杂,C,240,和掺杂,C,540,，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。,C60的超导性,39,人们对,C60,的研究还在继续，希望同学们加油，将来的某一天你也会在这方面获得,巨大成功。,人们对C60的研究还在继续，希望同学们加油，将来的某一天你也,40,1.,普通玻璃是,玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。这是因为玻璃不是,，而是一种,物质，没有固定,。,混合物,混合物,纯净物,溶沸点,1.普通玻璃是 ,41,2.,制水泥和玻璃时都需要用的原料是（）,（,A,）黏土（,B,）石英（,C,）石灰石（,D,）纯碱,C,2.制水泥和玻璃时都需要用的原料是（）C,42,3.,下列说法正确的是（）,（,A,）,SiO,2,是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何酸,（,B,）,SiO,2,是制造玻璃的主要原料之一，它在常温下与,NaOH,溶液不反应,（,C,）因高温时,SiO,2,与,Na,2,CO,3,反应放出,CO,2,，所以,H,2,SiO,3,酸性比,H,2,CO,3,强,（,D,）,CO,2,通入水玻璃中可得原硅酸,D,作业：复习题、质量检测,3.下列说法正确的是（）D作业：复习题、质量检测,43,再 见,再 见,44,在我的印象里，他一直努力而自知，每天从食堂吃饭后，他总是习惯性地回到办公室看厚厚的专业书不断提升和充实自己，他的身上有九零后少见的沉稳。同事们恭喜他，大多看到了他的前程似锦，却很少有人懂得他曾经付出过什么