第二節(jié)化學(xué)與材料研制

1、鐵器時代鐵器時代石器時代石器時代銅器時代銅器時代信息時代信息時代茅草屋鳥巢高樓現(xiàn)代現(xiàn)代 材料材料-人類文明的基石人類文明的基石 時代進(jìn)步的重要標(biāo)志時代進(jìn)步的重要標(biāo)志 科學(xué)技術(shù)和社會進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)和社會進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)金屬材料金屬材料硅酸鹽材料硅酸鹽材料:玻璃玻璃 水泥水泥 陶瓷陶瓷有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料:合成纖維合成塑料合成橡膠合成纖維合成塑料合成橡膠 羊毛羊毛 棉花棉花 天然橡膠天然橡膠復(fù)合材料復(fù)合材料:玻璃鋼玻璃鋼 混凝土混凝土 汽車外胎汽車外胎 材材料料材材料料天然材料天然材料合成材料合成材料金屬金屬合金合金一一.玻璃是如何制成的玻璃是如何制成的玻璃玻璃1、主要原料：、主要原

2、料： 2、反應(yīng)條件：高溫熔融、反應(yīng)條件：高溫熔融石英砂（石英砂（主要主要成分是成分是SiOSiO2 2）純堿純堿NaNa2 2COCO3 3石灰石石灰石（主要成主要成分是分是 CaCOCaCO3 3)3、原理：、原理：CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2思考：玻璃是純凈物還是混合物？高溫高溫高溫高溫開闊眼界 在制造玻璃的過程中，如果加入某些金屬氧化物，還可以制成有色玻璃，例如：加入氧化鈷后的玻璃呈藍(lán)色，加入氧化亞銅后的玻璃呈紅色。我們看到的普通玻璃，一般呈淺綠色，這是因為原料中混有二價鐵的緣故。玻璃的種類和用途： 種類種類 特性 用途普通玻璃

3、普通玻璃在較低溫度下軟化在較低溫度下軟化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯 石英玻璃石英玻璃膨脹系數(shù)小，耐酸、堿，強(qiáng)膨脹系數(shù)小，耐酸、堿，強(qiáng)度大、濾光度大、濾光 化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈的燈殼等的燈殼等光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃透光性能好，有折光性和色透光性能好，有折光性和色散性散性 眼鏡片；照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)眼鏡片；照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡用于凹凸透鏡等光學(xué)儀器鏡用于凹凸透鏡等光學(xué)儀器 玻璃纖維玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀蛀太空飛行員的宇航服、玻璃鋼等太空飛行員的宇航服、玻璃鋼等

4、鋼化玻璃鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震裂質(zhì)輕、抗震裂 運(yùn)動器材；微波通信器材；汽車、運(yùn)動器材；微波通信器材；汽車、火車窗玻璃等火車窗玻璃等特點：強(qiáng)度大、耐高溫特點：強(qiáng)度大、耐高溫用途：制造門窗、燈罩、茶幾、餐具用途：制造門窗、燈罩、茶幾、餐具鋼化玻璃鋼化玻璃:普通玻璃高溫驟然冷卻形成普通玻璃高溫驟然冷卻形成其機(jī)其機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大械強(qiáng)度比普通玻璃大46倍，不易破碎并倍，不易破碎并耐高溫耐高溫。特點：強(qiáng)度特大特點：強(qiáng)度特大用途：制作汽車門窗、坦克和裝甲車的瞭望孔用途：制作汽車門窗、坦克和裝甲車的瞭望孔防彈玻璃：防彈玻璃：多層玻璃與某種膠片疊合而成多層玻璃與某

5、種膠片疊合而成玻璃纖維用途：用于光導(dǎo)通訊、攝像、診斷、醫(yī)療、制造玻用途：用于光導(dǎo)通訊、攝像、診斷、醫(yī)療、制造玻璃鋼、光導(dǎo)傳感器、環(huán)境監(jiān)測和飛機(jī)導(dǎo)航璃鋼、光導(dǎo)傳感器、環(huán)境監(jiān)測和飛機(jī)導(dǎo)航光導(dǎo)纖維：光導(dǎo)纖維：1964年年8月華裔科學(xué)家高錕首先提月華裔科學(xué)家高錕首先提出用玻璃纖維代替金屬導(dǎo)線，被譽(yù)為出用玻璃纖維代替金屬導(dǎo)線，被譽(yù)為“纖纖維光學(xué)之父維光學(xué)之父”。比頭發(fā)絲還細(xì)的一對光導(dǎo)。比頭發(fā)絲還細(xì)的一對光導(dǎo)纖維上同時傳送纖維上同時傳送3萬門電話且中繼距離長萬門電話且中繼距離長達(dá)達(dá)20Km50Km，保密性能好。它是特種，保密性能好。它是特種光學(xué)玻璃在高溫熔融狀態(tài)下抽成絲制成。光學(xué)玻璃在高溫熔融狀態(tài)下抽成絲

6、制成。廣泛應(yīng)用于光纖通詢。廣泛應(yīng)用于光纖通詢。從沙子到芯片從沙子到芯片 芯片是電腦、芯片是電腦、“智能智能”家電的核心部件，它是用純度極高的單質(zhì)硅家電的核心部件，它是用純度極高的單質(zhì)硅制成的。然而，自然界里并沒有這種高純硅，人們可以利用沙子（主制成的。然而，自然界里并沒有這種高純硅，人們可以利用沙子（主要成分是二氧化硅），通過化學(xué)方法制得要成分是二氧化硅），通過化學(xué)方法制得99.999999999%的高純硅，的高純硅，為計算機(jī)等高技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理為計算機(jī)等高技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理為：為：SiO2+2C = Si+2CO 高溫高溫Si+2

7、Cl2= SiCl4SiCl4+2H2 =Si+4HCl高溫高溫高溫高溫粗硅粗硅(呈液態(tài)呈液態(tài))高純硅高純硅多識一點多識一點 陶器和瓷器陶器和瓷器水泥水泥其他硅酸鹽材料其他硅酸鹽材料二二.”塑料王塑料王”是怎樣誕生的是怎樣誕生的n用有機(jī)高分子化合物制成的材料就是有用有機(jī)高分子化合物制成的材料就是有機(jī)高分子材料。機(jī)高分子材料。n天然天然有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料 如：如：棉花、羊毛棉花、羊毛、天然橡膠。天然橡膠。n合成合成有機(jī)高分子材料（合成材料）有機(jī)高分子材料（合成材料） 如：如：塑料、合成纖維、合成橡膠。塑料、合成纖維、合成橡膠。有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料n大部分有機(jī)高分子化合物是由小分

8、子聚大部分有機(jī)高分子化合物是由小分子聚合成的。如：淀粉合成的。如：淀粉 (C(C6 6H H1010O O5 5) )n n 、聚乙烯塑料聚乙烯塑料等。等。1、塑料是人工合成的有機(jī)高分子材料2、塑料的特點：質(zhì)輕、易加工成型、不導(dǎo)電、不傳熱、抗腐蝕性強(qiáng)3、特氟隆聚四氟乙烯，由四氟乙烯小分子聚合而成的具有特殊性能的塑料，被稱為“塑料王”。塑料：塑料塑料：塑料的品種很的品種很多，用途多，用途也各不相也各不相同。使用同。使用最多的是最多的是聚乙烯塑聚乙烯塑料料。 聚合聚合 乙烯分子乙烯分子(CH(CH2 2=CH=CH2 2) )化學(xué)變化化學(xué)變化聚乙烯分子聚乙烯分子CHCH2 2CHCH2 2 n n

9、聚乙烯聚乙烯保鮮膜保鮮膜吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜特點特點: :耐腐蝕、摩擦系數(shù)非常小耐腐蝕、摩擦系數(shù)非常小應(yīng)用應(yīng)用: :常用來制造容器、管道、閥門等常用來制造容器、管道、閥門等聚四氟乙烯聚四氟乙烯CFCF2 2CFCF2 2 n n （塑料王塑料王 特氟?。┨胤。?內(nèi)表面涂有聚四氟乙烯的不粘鍋內(nèi)表面涂有聚四氟乙烯的不粘鍋 塑料塑料：塑料的品種很多，用途也各不相同。使用最多：塑料的品種很多，用途也各不相同。使用最多的是的是聚乙烯塑料聚乙烯塑料(PE(PE ) )、聚氯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料(PVC)(PVC) 、聚甲基丙聚甲基丙烯酸甲酯烯酸甲酯( (有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃PMMA)P

10、MMA) 、酚醛樹脂、酚醛樹脂( (電木電木PFPF)和聚四氟聚四氟乙烯（塑料王）等乙烯（塑料王）等 。說說塑料有哪些獨(dú)特性能說說塑料有哪些獨(dú)特性能 塑料具有比重輕、強(qiáng)度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、電絕緣塑料具有比重輕、強(qiáng)度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、電絕緣性好、耐摩擦等優(yōu)點。性好、耐摩擦等優(yōu)點。PPPP塑料塑料( (聚丙烯聚丙烯) ) 英文名稱英文名稱:Polypropylene :Polypropylene PEPE塑料塑料 ( (聚乙烯聚乙烯) ) 英文名稱英文名稱:Polyethylene :Polyethylene 聚氯乙烯聚氯乙烯PVC PVC 英文名稱英文名稱:Poly(Vinyl Chloride

11、) :Poly(Vinyl Chloride) PMMAPMMA塑料塑料( (有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃) ) ( (聚甲基丙烯酸甲脂聚甲基丙烯酸甲脂) ) 英文名稱英文名稱:Polymethyl Methacrylate :Polymethyl Methacrylate 交流共享交流共享常用的塑料及性能名稱性能用途聚乙烯聚乙烯 電絕緣性能好，耐化學(xué)腐電絕緣性能好，耐化學(xué)腐蝕，耐寒，無毒蝕，耐寒，無毒 食品袋、藥物包裝材料、日常用食品袋、藥物包裝材料、日常用品、管道、絕緣材料，器皿不宜品、管道、絕緣材料，器皿不宜長時間存放食用油、飲料長時間存放食用油、飲料 聚氯乙烯聚氯乙烯 耐有機(jī)溶劑，耐化學(xué)腐蝕，耐有

12、機(jī)溶劑，耐化學(xué)腐蝕，耐磨，電絕緣性能好，抗耐磨，電絕緣性能好，抗水性好，對人體有毒水性好，對人體有毒日常用品、電線包衣、管道、絕日常用品、電線包衣、管道、絕緣材料、人造革等，薄膜不宜包緣材料、人造革等，薄膜不宜包裝食品裝食品聚苯乙烯聚苯乙烯 電絕緣性能好，透光性好，電絕緣性能好，透光性好，耐水、耐化學(xué)腐蝕，無毒耐水、耐化學(xué)腐蝕，無毒電視機(jī)殼，汽車、飛機(jī)零件，玩電視機(jī)殼，汽車、飛機(jī)零件，玩具，醫(yī)藥衛(wèi)生用品、日常用品具，醫(yī)藥衛(wèi)生用品、日常用品聚四氟乙烯聚四氟乙烯 耐腐蝕，摩擦系數(shù)小耐腐蝕，摩擦系數(shù)小 容器，管道，閥門容器，管道，閥門 分類分類原則原則 類型類型特征和舉例特征和舉例按按樹脂樹脂受熱受

13、熱時時的特征的特征按按應(yīng)用應(yīng)用范圍及范圍及性能性能特特點點其他其他熱塑性塑料熱塑性塑料成分為成分為熱塑性樹脂熱塑性樹脂。可以反復(fù)塑制，?？梢苑磸?fù)塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等熱固性塑料熱固性塑料通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料成分為成分為熱固性樹脂熱固性樹脂。加工成型后為。加工成型后為不熔狀態(tài)，如酚醛、氨基塑料等。不熔狀態(tài)，如酚醛、氨基塑料等。通用性強(qiáng)、用途廣、產(chǎn)量大、價格低。通用性強(qiáng)、用途廣、產(chǎn)量大、價格低。主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，聚丙烯等。聚丙烯等。 機(jī)械性能好、強(qiáng)度高，可以代替金機(jī)械性能好、強(qiáng)度高，可以代替金

14、屬用作工程結(jié)構(gòu)材料。如聚酯、聚屬用作工程結(jié)構(gòu)材料。如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟塑料等。酰胺、聚碳酸酯、氟塑料等。其他分類，分為通用、工程、耐高溫和特種塑料其他分類，分為通用、工程、耐高溫和特種塑料四大類；或通用、工程和其他塑料三大類。四大類；或通用、工程和其他塑料三大類。點撥提升點撥提升 （1）聚乙烯薄膜無毒，可以包裝食品；聚氯乙烯薄膜在使用中分解出對健康有害的物質(zhì)，從而污染食品，不宜用于包裝食品 （2）鑒別聚乙烯和聚氯乙烯可以用燃燒法，兩種塑料薄膜的燃燒現(xiàn)象和燃燒的氣味不同。 （3）要合理使用塑料制品，不要濫用，更不要隨意丟棄，以免造成“白色污染”，要研制和推廣在自然條件下容易分解的新型塑料

15、。討論：塑料的廣泛應(yīng)用，給我們的討論：塑料的廣泛應(yīng)用，給我們的生活帶來了怎樣的影響？生活帶來了怎樣的影響？（從正反兩面進(jìn)行回答）（從正反兩面進(jìn)行回答）生活中白色污染隨處可見生活中白色污染隨處可見生活中白色污染隨處可見生活中白色污染隨處可見塑料給我們的生活帶來很多好處，塑料給我們的生活帶來很多好處，也帶來了一些問題：也帶來了一些問題：如何在生活中減少如何在生活中減少“白色污染白色污染”的產(chǎn)生？的產(chǎn)生？致癌保鮮膜轉(zhuǎn)道中國 o上海上海第一財經(jīng)日報第一財經(jīng)日報等刊登等刊登全球禁用日全球禁用日韓將致癌韓將致癌PVC保鮮膜轉(zhuǎn)道中國銷售保鮮膜轉(zhuǎn)道中國銷售的文章。的文章。報道稱，由于在本國遭禁，日韓的報道稱，

16、由于在本國遭禁，日韓的PVC食品食品保鮮膜大舉進(jìn)入中國。目前中國超市生鮮產(chǎn)品保鮮膜大舉進(jìn)入中國。目前中國超市生鮮產(chǎn)品如蔬菜、水果及熟食包裝中仍在大量使用如蔬菜、水果及熟食包裝中仍在大量使用PVC保鮮膜。保鮮膜。 oPVC保鮮膜在制造時加入了增塑劑。這種增保鮮膜在制造時加入了增塑劑。這種增塑劑對人體內(nèi)分泌系統(tǒng)有很大破壞作用，會擾塑劑對人體內(nèi)分泌系統(tǒng)有很大破壞作用，會擾亂人體的激素代謝，它極易滲入食物，亂人體的激素代謝，它極易滲入食物，PVC保鮮膜中的增塑劑對人體會造成致癌作用，特保鮮膜中的增塑劑對人體會造成致癌作用，特別是會造成內(nèi)分泌、荷爾蒙的紊亂。別是會造成內(nèi)分泌、荷爾蒙的紊亂。如何區(qū)分？如何

17、區(qū)分？PVC保鮮膜和PE保鮮膜PVC保鮮膜和PE保鮮膜的區(qū)分 PVC保鮮膜的透明度、拉伸性都比保鮮膜的透明度、拉伸性都比PE保鮮膜保鮮膜強(qiáng)。強(qiáng)。PVC保鮮膜在火燒時，火焰發(fā)黑，冒有黑保鮮膜在火燒時，火焰發(fā)黑，冒有黑煙，有刺鼻的氣味，不會滴油，離開火源后會煙，有刺鼻的氣味，不會滴油，離開火源后會自動熄滅。而自動熄滅。而PE保鮮膜火焰呈黃色，燃燒時無保鮮膜火焰呈黃色，燃燒時無味，會滴油，且離開火源后可以繼續(xù)燃燒。味，會滴油，且離開火源后可以繼續(xù)燃燒。 動手試一試吧怎樣減少白色污染？怎樣減少白色污染？1、盡可能減少使用白色制品、盡可能減少使用白色制品2、回收廢舊塑料、回收廢舊塑料3、制造和使用降解塑

18、料、制造和使用降解塑料4、制造和使用回收塑料、制造和使用回收塑料回收廢舊塑料的好處：回收廢舊塑料的好處：1、減少廢棄塑料的數(shù)量，減少白色污染、減少廢棄塑料的數(shù)量，減少白色污染2、節(jié)約石油資源、節(jié)約石油資源解決解決“白色污染白色污染”的重要方法之一：的重要方法之一：制造和使用降解塑料制造和使用降解塑料 降解是指聚合物在自然環(huán)境中被微降解是指聚合物在自然環(huán)境中被微生物或光照分解為小分子的過程。大生物或光照分解為小分子的過程。大部分塑料在自然環(huán)境中很難降解，因部分塑料在自然環(huán)境中很難降解，因此，使用一些新型的、可降解的塑料，此，使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解塑料和光降解塑料可有如微生物降

19、解塑料和光降解塑料可有效防止效防止“白色污染白色污染”?？山到馑芰喜粫斐晌廴镜脑蚩山到馑芰喜粫斐晌廴镜脑蚩山到馑芰鲜窃谳^短的時間內(nèi)可降解塑料是在較短的時間內(nèi),在自然條件下能夠自行降解的塑料。在自然條件下能夠自行降解的塑料。可降解的塑料一般分為四大類：可降解的塑料一般分為四大類：光降解塑料光降解塑料 在塑料中摻入光敏劑，在日照下使塑料逐漸分解。在塑料中摻入光敏劑，在日照下使塑料逐漸分解。生物降解塑料生物降解塑料 在微生物的作用下，可完全分解為低分子化合物的塑料。在微生物的作用下，可完全分解為低分子化合物的塑料。光光/生物降解生物降解 光降解和微生物相結(jié)合的一類塑料，它同時具有光和微生光降

20、解和微生物相結(jié)合的一類塑料，它同時具有光和微生物降解塑料的特點。物降解塑料的特點。水降解塑料水降解塑料 在塑料中添加吸水性物質(zhì)，用完后棄于水中即能溶解掉，主在塑料中添加吸水性物質(zhì)，用完后棄于水中即能溶解掉，主要用于醫(yī)藥衛(wèi)生用具方面（如醫(yī)用手套），便于銷毀和消毒處理。要用于醫(yī)藥衛(wèi)生用具方面（如醫(yī)用手套），便于銷毀和消毒處理。開始開始 一個月一個月 2個月個月 2.5個月個月 3個月個月 解決解決“白色污染白色污染”的重要方法之二：的重要方法之二：制造和使用可回收塑料制造和使用可回收塑料塑料的回收從你我做起塑料的回收從你我做起利用回收的廢塑料使之資源化利用回收的廢塑料使之資源化垃圾是放錯了位置的資

21、源垃圾是放錯了位置的資源1 1、直接作為材料、直接作為材料2、制燃料油、制燃料油3、制燃料氣、制燃料氣4、用化學(xué)方法加工制防水材料、用化學(xué)方法加工制防水材料三、玻璃鋼是鋼么三、玻璃鋼是鋼么 在塑料中加入玻璃纖維制成的，在塑料中加入玻璃纖維制成的，既有玻璃般的透明性或半透明性，既有玻璃般的透明性或半透明性，又具有鋼鐵般的高強(qiáng)度。又具有鋼鐵般的高強(qiáng)度。玻璃鋼玻璃鋼制品制品復(fù)合材料：是將兩種或兩種以上復(fù)合材料：是將兩種或兩種以上的材料復(fù)合成一體而形成的材料的材料復(fù)合成一體而形成的材料玻璃鋼玻璃鋼復(fù)合材料特點：質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕復(fù)合材料特點：質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、 變形性變形性小、抗疲勞等優(yōu)點。

22、是一類更為廣闊發(fā)展前景的新型材料。小、抗疲勞等優(yōu)點。是一類更為廣闊發(fā)展前景的新型材料。用途：制滑雪板、游艇、反應(yīng)器、化工管道、用途：制滑雪板、游艇、反應(yīng)器、化工管道、 電機(jī)電器中的絕緣零件電機(jī)電器中的絕緣零件1、玻璃鋼既不是玻璃也不是鋼，而是在塑料中加入玻璃纖維制成的。它既有玻璃般的透明性或半透明性，又有鋼鐵般的高強(qiáng)度。2、復(fù)合材料集中了組成材料的優(yōu)點，并避免了組成材料的弱點，具有綜合性能更優(yōu)異的特點。復(fù)合材料：復(fù)合材料：如鋼筋混凝土如鋼筋混凝土四大人造材料四大人造材料金屬材料金屬材料硅酸鹽材料硅酸鹽材料有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料復(fù)合材料復(fù)合材料 1. 有機(jī)合成材料的出現(xiàn)是材料發(fā)展史上有機(jī)合成材料的出現(xiàn)是材料發(fā)展史上的一次重大突破。下列物質(zhì)屬于有機(jī)合成的一次重大突破。下列物