1、第六章 元素化學(xué)與無(wú)機(jī)材料第1頁(yè)第1頁(yè) 本章內(nèi)容6.1 單質(zhì)物理性質(zhì)6.1.1 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度和晶體結(jié)構(gòu)6.1.2 導(dǎo)電性6.2 單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)6.2.1 金屬單質(zhì)還原性6.2.2 非金屬單質(zhì)氧化還原性6.3 無(wú)機(jī)化合物物理性質(zhì)6.3.1 鹵化物熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和離子極化理論6.3.2 氧化物熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度第2頁(yè)第2頁(yè)6.4 無(wú)機(jī)化合物化學(xué)性質(zhì)6.4.1 氧化還原性6.4.2 酸堿性6.5 配位化合物6.5.1 配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)6.5.2 配位化合物命名6.5.1 配合物及配位化學(xué)應(yīng)用6.6 無(wú)機(jī)材料6.6.1 金屬和合金材料6.6.2 無(wú)機(jī)非金屬材料6.6.3 納米材料和碳納米管6.7 化學(xué)

2、元素與生命健康第3頁(yè)第3頁(yè) 本章重點(diǎn)1. 單質(zhì)及化合物物性改變規(guī)律性及其與晶體結(jié)構(gòu)關(guān)系2. 氧化物及其水合物酸堿性遞變規(guī)律3. 氯化物水解普通規(guī)律4. 離子極化理論解釋物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律5. 配合物構(gòu)成、命名、配離子解離平衡及平衡移動(dòng)。第4頁(yè)第4頁(yè)晶體類(lèi)型分子晶體離子晶體原子晶體金屬晶體作用力分子間作用離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵決定原因范德華力氫鍵離子半徑電荷原子半徑空間構(gòu)型原子半徑有效電荷成鍵電子數(shù)6.1 單質(zhì)物理性質(zhì)單質(zhì)物理性質(zhì)主要與什么原因相關(guān)？與它們?cè)咏Y(jié)構(gòu)或晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)。單質(zhì)物理性質(zhì)最后可簡(jiǎn)化為：晶體類(lèi)型所屬、 分子量大小 或微粒半徑大?。ǚ肿恿看蠓肿娱g作用強(qiáng)）（半徑大化學(xué)鍵弱）半徑、分子量、

3、晶體類(lèi)型都有規(guī)律可循，因此，單質(zhì)物理性質(zhì)也應(yīng)有一定規(guī)律性。第5頁(yè)第5頁(yè)主族元素晶體類(lèi)型IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0 H2 分子H2 分子He分子Li金屬Be金屬B近原子C金剛石,原子 石墨,層狀 N2 分子O2 分子F2 分子Ne分子Na金屬M(fèi)g金屬Al金屬Si原子P分子,層狀S分子,鏈狀 Cl2 分子Ar分子K金屬Ca金屬Ga金屬Ge原子As分子,層狀Se分子,鏈狀 Br2 分子Kr分子Rb金屬Sr金屬I(mǎi)n金屬Sn原子,金屬Sb分子,層狀Te鏈狀I(lǐng)2 分子X(jué)e分子Cs金屬Ba金屬Tl金屬Pb金屬Bi層狀,近金屬Po金屬AtRn分子附表6.1 主族元素晶體類(lèi)型第6頁(yè)第6頁(yè)6.1

4、.1 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度半徑遞變規(guī)律： P218圖5-13同族：由上到下，小大同周期：由左到右，大?。ǘ芷冢?大小大 ?。ㄋ奈辶芷冢?； 典型金屬晶體有效電荷數(shù)高金屬晶體、 原子晶體分子晶體 熔沸點(diǎn)：低 高 低 硬 度：小 大 小 如：IA，典型金屬，由上到下，物性減少；如：VIIA，分子晶體，由上到下，物性升高。單質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度普通含有相同改變趨勢(shì)，即熔點(diǎn)高，沸點(diǎn)普通也高，硬度也較大。第7頁(yè)第7頁(yè)1. 單質(zhì)熔點(diǎn)圖6.1 單質(zhì)熔點(diǎn)(C)第8頁(yè)第8頁(yè)2. 單質(zhì)沸點(diǎn)圖6.2 單質(zhì)沸點(diǎn)(C)第9頁(yè)第9頁(yè)3. 單質(zhì)硬度圖6.3 單質(zhì)硬度(莫氏)第10頁(yè)第10頁(yè)IVB、VB、B熔沸點(diǎn)平均最高，硬

5、度最大熔、沸點(diǎn)最低：He熔點(diǎn)最高：石墨硬度最大：金剛石金屬中：熔點(diǎn)最高：W熔點(diǎn)最低：Hg硬度最大：Cr延展性最好：Au第11頁(yè)第11頁(yè)6.1.2 單質(zhì)導(dǎo)電性 位于P區(qū)斜對(duì)角線兩邊單質(zhì)多是半導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體 電導(dǎo)率（Sm-1） 1010 10-11 Na+ 陽(yáng)離子以極化力為主。取決于電場(chǎng)強(qiáng)度，影響原因下列： 離子電荷：正電荷數(shù)越多，極化力越強(qiáng)。 Fe2+Fe3+第27頁(yè)第27頁(yè)離子變形性大小與離子結(jié)構(gòu)相關(guān)，主要取決于： 電荷：隨正電荷減少或負(fù)電荷增長(zhǎng)，變形性增大。Si4+Al3+Mg2+Na+F-O2- 半徑: 半徑增大，變形性增大。F-Cl-Br-I-； O2-S2- 外層電子構(gòu)型: 18

6、、917等電子構(gòu)型離子變形性較大，含有2、8電子構(gòu)型離子變形性小。K+Ag+ ； Ca2+MgCl2; Fe2O3FeCl3; CuOCuCl2 如氯化物相同理解即可，注意兩點(diǎn)：第30頁(yè)第30頁(yè)6.4 無(wú)機(jī)化合物化學(xué)性質(zhì)科學(xué)研究和實(shí)際工程中應(yīng)用較多高錳酸鉀、重鉻酸鉀、亞硝酸鹽、過(guò)氧化氫為代表，簡(jiǎn)介氧化還原性、介質(zhì)影響及產(chǎn)物普通規(guī)律。6.4.1 氧化還原性第31頁(yè)第31頁(yè)6.4.2 酸堿性1、氧化物及其水合物酸堿性：（a）同周期從左到右，堿性削弱，酸性增強(qiáng) 副族大體與主族改變趨勢(shì)同，但較緩慢A A A A A A A K2O CaO Ga2O3 GeO2 As2O5 SeO3 Br2O7 KOH

7、 Ca(OH) Ga(OH)3 Ge(OH)4 H3AsO4 H2SeO4 HBrO4 強(qiáng)堿 中強(qiáng)堿 兩性 兩性 中強(qiáng)酸 強(qiáng)酸 強(qiáng)酸第32頁(yè)第32頁(yè)（b）同族：從上到下，酸性削弱堿性增強(qiáng)ZnO Zn(OH)2 兩性CdO Cd(OH)2 兩性偏堿HgO Hg(OH)2 堿性N2O3 HNO2 酸性P2O3 H3PO3 酸性 As2O3 H3AsO3 兩性偏酸Sb2O3 Sb(OH)3 兩性偏堿Bi2O3 Bi(OH)3 堿性（c）同一元素不同價(jià)態(tài)，高價(jià)態(tài)比低價(jià)態(tài)酸性強(qiáng)HClO HClO2 HClO3 HClO4 弱酸 中強(qiáng)酸 強(qiáng)酸 極強(qiáng)酸CrO Cr2O3 CrO3堿性 兩性 酸性H2CrO4

8、 中強(qiáng)酸H2MoO4 弱酸H2WO4 弱酸第33頁(yè)第33頁(yè)Rn+電荷多少、半徑大小Rn+電荷越多，半徑越小，Rn+與O2-吸引力越強(qiáng)，易在處斷鍵Rn+電荷越少，半徑越大，Rn+與O2-吸引力越弱，易在處斷鍵2、R-OH規(guī)則：I 堿式解離II 酸式解離以第三周期為例Na+ Mg2+ Al3+ Si4+ P5+ S6+NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Si(OH)4 P(OH)5 S(OH)6 H3AlO3 H2SiO3H2O H3PO4H2O H2SO4H2OR(OH)n酸堿性，主要取決于第34頁(yè)第34頁(yè) 3氯化物與水作用（1）活潑金屬氯化物：不水解。如：NaCl、KCl、BaCl2（2

9、）普通金屬氯化物：分級(jí)水解，以一級(jí)水解為主。如：MgCl2、AlCl3、FeCl3、ZnCl2、CuCl2如：MgCl2 + H2O = Mg(OH)Cl + HCl 鎂氧水泥成份（建筑材料、磨料、砂輪）水解程度：FeCl3FeCl2，AlCl3MgCl2（3）一些高價(jià)態(tài)金屬氯化物：水解可進(jìn)行到底。如：GeCl4+4H2O=Ge(OH)4+4HCl （ GeO2.2H2O-膠狀沉淀） （4）多數(shù)非金屬氯化物水解生成相應(yīng)含氧酸。如：SiCl4、PCl3、 PCl5 （煙霧劑）如：SiCl4 + 3H2O = H2SiO3+ 4HCl（蘸氨水玻棒檢查漏氣）配制SnCl2水溶液：加適量鹽酸、加少許錫

10、粒？ZnCl2濃溶液：清洗鐵銹、電路板等？第35頁(yè)第35頁(yè)順鉑結(jié)構(gòu)Cu2+NH3NH3H3NH3N6.5 配位化合物6.5.1 配位化合物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)Cu(DABT)Cl2 (70K下列呈鐵磁性質(zhì))配合物是由中心離子(或中心原子)通過(guò)配位鍵與配位體形成化合物。第36頁(yè)第36頁(yè)OCaOONONCOH2CH2CCH2CH2CCCH2CH2COOO第37頁(yè)第37頁(yè)1、簡(jiǎn)樸配合物：如：Ag(NH3)2Cl，Cu(H2O)4SO4，HAuCl4依據(jù)配位體不同，配合物分為三類(lèi)：簡(jiǎn)樸配合物、特殊配合物（如螯合物、羰合物）內(nèi)界（配離子）：Ag(NH3)2+、Cu(H2O)42+、AuCl4-外界：Cl-、SO4

11、2-、H+中心離子：Ag+、Cu2+、Au3+，位于配離子中心，金屬及其離子均可作中心離子。配位體：NH3、H2O、Cl-配位原子：與中心離子直接結(jié)合原子，N、O、Cl配位數(shù)：配位原子數(shù)目。 普通為2、4、6；通常中心離子電荷越多，吸引配體能力越大，配位數(shù)越高。第38頁(yè)第38頁(yè)中心離子電荷： +1 +2 +3 +4常見(jiàn)配位數(shù)： 2 4 6 6單齒配體：每一個(gè)配位體只能提供一個(gè)配位原子配位體。如：F-、Cl-、Br-、I-、OH-(羥基)、SCN-(硫氰基)、CN- (氰基) 、H2O、NH3多齒配體：每一個(gè)配體含二個(gè)或二個(gè)以上配位原子配體。如：C2O42- 乙二胺 H2NCH2CH2NH2 乙

12、二胺四乙酸根（EDTA）離子：第39頁(yè)第39頁(yè)2、特殊配合物螯合物：由多齒配體配位形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)配合物羰合物：中性金屬原子為配位中心、CO為配體配合物Ni(CO)4 Fe(CO)5OCaOONONCOH2CH2CCH2CH2CCCH2CH2COOO第40頁(yè)第40頁(yè)（1）內(nèi)外界間服從普通無(wú)機(jī)化合物命名原則：外界為復(fù)雜離子（SO42-、CO32-、Ac-）則叫某酸某；外界為簡(jiǎn)樸離子（Cl-、OH-、S2-）則叫某化某。配位體數(shù)目配位體合中心離子中心離子氧化值中心離子氧化值：中心離子后，羅馬數(shù)字標(biāo)明配位體數(shù)目：配位體前，二、三、四等標(biāo)明（2）配離子命名順序：如： K4Fe(CN)6 Ag(NH3)2C

13、l六氰合鐵（）酸鉀氯化二氨合銀（I）3、配位化合物命名：第41頁(yè)第41頁(yè)不同配體之間用（中圓點(diǎn)）分開(kāi)，配位體次序以下：先無(wú)機(jī)后有機(jī)；先負(fù)離子后中性分子；同類(lèi)配位體，按配原子元素符號(hào)英文字母次序。（3）當(dāng)配體不止一個(gè)時(shí)：如： Br-、Cl-、NH3、H2O、en順序？第42頁(yè)第42頁(yè)CoCl(NH3)5Cl2 二氯化氯五氨合鈷（）CoCl(NH3)2(H2O)2OH 氫氧化一氯二氨二水合鈷（II）CoCl3(NH3)3 三氯三氨合鈷（）KPtCl3(C2H4) 三氯(乙烯)合鉑（）酸鉀Cu(en)2SO4 硫酸二(乙二胺)合銅（） PtCl(NO2)(NH3)4CO3 碳酸氯硝基四氨合鉑()第4

14、3頁(yè)第43頁(yè)Cr(NH3)3(H2O)Cl2OHFe(CO)5Na2Zn(OH)4氫氧化二氯三氨一水合鉻（）五羰基合鐵四羥基合鋅（）酸二鈉KPtCl3NH3三氯一氨合鉑（）酸鉀 寫(xiě)出下列物質(zhì)分子式：第44頁(yè)第44頁(yè) 4、價(jià)鍵理論配合物中心離子（或原子）與配位體間化學(xué)鍵是配位鍵?；疽c(diǎn)：（1）中心離子（或原子）有空價(jià)電子軌道，可接受由配位體配位原子提供孤對(duì)電子，形成配位鍵（ML）CoNH3NH3NH3NH3NH33+NH3Co3+：3s23p63d6 (4s04p04d0)第45頁(yè)第45頁(yè)價(jià)電子軌道：(n-1)d ns np nd軌道 常見(jiàn)中心離子為d區(qū)、ds區(qū)離子：B B B B B B V

15、 Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Tc Ru Rh Rd Ag Cd W Re Os Ir Pt Au Hg常見(jiàn)配原子：X、O、S、N常見(jiàn)配體：F-, Cl-, Br-, I-, OH-, SCN-, CN-, S2O32-， H2O, NH3第46頁(yè)第46頁(yè)Ag+：4s24p64d105s05p0（2）形成配合物時(shí)，中心離子所提供空軌道進(jìn)行雜化，形成各種類(lèi)型雜化軌道，從而使配合物含有一定空間構(gòu)型。sp雜化 4d 5s5pFe3+：3d4d FeF63- 3d 4s4p4dsp3d2雜化3d54s04p04d0八面體型Ag(NH3)2+ 4d 5p第47頁(yè)第47頁(yè)配位數(shù)雜化軌道

16、 空間構(gòu)型實(shí)例2sp 直線形Ag(NH3)2+, AuCl2-4sp3四周體形Zn(NH3)42+, Cu(CN)42-, HgI42-, Ni(CO)4dsp2平面四邊形Ni(CN)42-, Cu(NH3)42+, AuCl4-, PtCl42-6d2sp3正八面體Fe(CN)63-, PtCl62-, Cr(CN)63-sp3d2FeF63-, Cr(NH3)63+, Ni(NH3)62+表6.6 配合物雜化軌道與空間構(gòu)型第48頁(yè)第48頁(yè)Ag(NH3)2+Ni(CN)42-Zn(NH3)42+Co(NH3)63+第49頁(yè)第49頁(yè)Co(NH3)63+Co(en)33+第50頁(yè)第50頁(yè)6.5.

17、2 配離子解離平衡 (P127)1.配離子解離平衡配鹽在水中充足解離：如：Ag(NH3)2Cl = Ag(NH3)2+ + Cl-配離子在水溶液中解離類(lèi)似弱電解質(zhì)：如：Ag(NH3)2+ Ag+ + 2NH3其解離常數(shù)為：第51頁(yè)第51頁(yè)簡(jiǎn)化解離常數(shù)為：同一類(lèi)型配離子：Ki越大，配離子越不穩(wěn)定，Ki（K不穩(wěn)）稱(chēng)為不穩(wěn)定常數(shù)。 配離子生成反應(yīng)：Ag+2NH3 Ag(NH3)2+ 其平衡常數(shù)：同一類(lèi)型配離子： Kf越大，配離子越穩(wěn)定。Kf 稱(chēng)為穩(wěn)定常數(shù)。 Ag(NH3)2+ Ag+ + 2NH3第52頁(yè)第52頁(yè) Fe(SCN)63- Fe3+ + 6SCN- Kf = 103.17 （血紅色） 加

18、入NaF： 平衡向生成更穩(wěn)定配離子方向移動(dòng)2. 配離子解離平衡移動(dòng)+6F- FeF63- Kf =1014.31 (無(wú)色)Fe(SCN)63- + 6F- FeF63- + 6SCN- 生成更穩(wěn)定配離子第53頁(yè)第53頁(yè)同類(lèi)型配離子可據(jù) Kf 或 Ki 來(lái)判斷反應(yīng)方向如： HgCl42- + 4I- HgI42- + 4Cl-Ki：8.5510-16 1.4810-30 Kf：1.171015 6.761029 平衡第54頁(yè)第54頁(yè) 生成難溶解物質(zhì)Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4NH3（深藍(lán)）平衡加入Na2S： + S2- CuS（黑色）第55頁(yè)第55頁(yè)1. 離子定性鑒定 濃氨水鑒定Cu2

19、+ Cu(NH3)42+ （深藍(lán)） KSCN鑒定Fe3Fe(SCN)2+ （血紅） K3Fe(CN)6鑒定Fe2 Fe3Fe(CN)62 （滕氏藍(lán)） K4Fe(CN)6鑒定Fe3 Fe4Fe(CN)63（普魯士藍(lán)） 丁二肟鑒定Ni2+鮮紅色二(丁二肟)合鎳內(nèi)配鹽6.5.3 配合物及配位化學(xué)應(yīng)用第56頁(yè)第56頁(yè)2. 電鍍工業(yè)方面電鍍銅，不直接用CuSO4溶液作電鍍液，而常加入配位劑焦磷酸鉀(K2P2O7)，使形成Cu(P2O7)26-配離子。電鍍液中存在下列平衡：Cu(P2O7)26 = Cu2+ 2P2O74Cu2+保持恒定低濃度水平，在鍍件上Cu析出電勢(shì)代數(shù)值減小，同時(shí)析出速率也可得到控制，

20、有助于得到較均勻、較光滑、附著力較好鍍層。第57頁(yè)第57頁(yè)3. 冶金工業(yè)方面用適當(dāng)配體溶液直接把金屬?gòu)牡V物中浸取出，再用適當(dāng)還原劑將配合物還原為金屬濕法冶金。如提金：4Au + 8CN- + 2H2O + O2 4Au(CN)2- + 4OH- 2Au(CN)2- + Zn 2Au + Zn(CN)42- 第58頁(yè)第58頁(yè)能進(jìn)行光合作用葉綠素是大環(huán)Mg2+配合物；能輸送O2血紅素是Fe2卟啉配合物；Fe2+與CO生成更穩(wěn)定配合物即煤氣中毒；植物固氮酶是鐵和鉬蛋白質(zhì)配合物；順鉑Pt(NH3)2Cl2含有抗癌作用；EDTA鈣鈉鹽是排除人體內(nèi)Hg、Pb、Cd等有毒金屬和U、Th、Pu等放射性元素高效

21、解毒劑4. 生物醫(yī)學(xué)方面Pb2+ + Ca(edta)2- = Pb(edta)2- + Ca2+ 解Pb中毒第59頁(yè)第59頁(yè)習(xí)題 : p312 12, 14, 16, 17, 3(2), 18, 19, 20第60頁(yè)第60頁(yè) 6.6 無(wú)機(jī)材料6.6.1金屬和合金材料1. 輕質(zhì)合金：由鎂、鋁、鈦、鋰等金屬形成合金（1）鋁合金: 鋁中加入 Mg. Cu.Zn.Mn.Si （2）鈦合金:鈦中加入 Al. Cr.V Mn.Mo. Fe2.耐熱合金：VBVIIB.VIII高熔點(diǎn)元素形成合金。 合金鋼和硬質(zhì)合金：d區(qū)金屬含有熔點(diǎn)高、硬度大特點(diǎn)，它們作為合金元素加入碳鋼制成合金鋼。慣用鈦、鋯、釩、鈮以及p

22、區(qū)鋁、硅等。3. 低熔合金：慣用低熔金屬及其合金有汞、錫、鉛、鉍等。4.金屬電子材料：銅、鋁及其合金 超導(dǎo)材料：Nb4Ge ; Y-Ba-Cu-O。第61頁(yè)第61頁(yè)第62頁(yè)第62頁(yè)第63頁(yè)第63頁(yè)5.形狀記憶合金 形狀記憶合金是近代新興功效材料,用它制造零件變形后,通過(guò)一定溫度,能夠恢復(fù)先前形狀,顧名思義被稱(chēng)作形狀記憶合金 形狀記憶合金特性可逆熱彈性。 塑性形變是不可逆轉(zhuǎn)永久性形變，而形記金屬卻能在發(fā)生塑性變形后，稍加溫便象“記住”了自己原有形狀而自動(dòng)復(fù)原。其之因此有形狀記憶功效，決定于其晶體內(nèi)部含有特殊結(jié)構(gòu)。形記合金不但含有奇異形狀記憶功效，且含有強(qiáng)度高、剛度大、無(wú)磁性、耐腐蝕、生物相容性好

23、及低溫柔韌等優(yōu)良性能。因而含有許多特殊應(yīng)用價(jià)值。 第64頁(yè)第64頁(yè) 形狀記憶材料被譽(yù)為奇妙功效性材料，形狀記憶合金研究、發(fā)覺(jué)至今為止已有十幾種記憶合金體系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-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。而在這些合金系中，當(dāng)前僅有Ti-Ni、Cu-Zn-Al及鐵基合金得到廣泛應(yīng)用。 第65頁(yè)第65頁(yè)NiTi形狀記憶合金：已廣泛用于牙科、骨科和臨床介入等。 比如形狀記憶合金系列骨科器械。Cu-Zn-

24、Al形狀記憶合金含Zn18.37%、Al 28%、余者為銅，含有形狀記憶效應(yīng)和偽彈性合金。Ti-Ni形狀記憶合金其成份為 49-51at%Ni，Ti-Ni形狀記憶合金含有很高塑性，含有較高記憶壽命，TiNi記憶合金還包括TiNi-Cu、TiNi-Co、TiNi-Fe和TiNi-Nb等含有較高實(shí)用價(jià)值記憶合金，其中Ti50Ni47Fe3合金是制造管接頭等緊固件良好材料。 第66頁(yè)第66頁(yè)貴金屬功效材料 (貴金屬指性質(zhì)穩(wěn)定地殼中含量少，開(kāi)采提取困難，故價(jià)格高，金、銀、鉑系) 貴金屬功效材料，包括：（1）貴金屬特種功效材料：貴金屬?gòu)?fù)合材料、電子材料、測(cè)溫材料、焊料、釬料、精密管棒材、電接觸材料、鉑合

25、金網(wǎng)；（2）貴金屬信息功效材料：銀粉、銀漿，玻璃漿，金、鉑漿，釕漿、銀鈀漿；（3）貴金屬環(huán)境及催化功效材料：貴金屬基礎(chǔ)化合物、催化劑、催化傳感材料等第67頁(yè)第67頁(yè)6.6.2 無(wú)機(jī)非金屬材料 1、半導(dǎo)體材料：?jiǎn)钨|(zhì)半導(dǎo)體Ge Si Se 化合物半導(dǎo)體 -族化合物 GaAs， -族化合物 ZnS、SeS2、低溫材料： 冰、液氨、CS2、CCl43、保護(hù)氣體： CO2、N2、Ar4、耐火材料： Si C、Si3N4、C（石墨）、 SiO2、MgO、Cr2O3第68頁(yè)第68頁(yè)5、耐熱高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料 ：SiC、BN、Si3N4氮化硅 硅和氮?dú)庠?300中反應(yīng)合成，其主要反應(yīng)： 3Si+2N2 = Si3N

26、4氮化硅基陶瓷（陶瓷是以多晶匯集體為基本結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)非金屬材料）具密度小、高強(qiáng)、高硬、高韌性、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、地膨脹、自潤(rùn)滑、隔熱、電絕緣等一系列優(yōu)良性能，在航空、航天、電子、冶金、機(jī)械、石油、華工、能源、交通、電器等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。第69頁(yè)第69頁(yè)第70頁(yè)第70頁(yè)第71頁(yè)第71頁(yè)氮化硼氮化硼俗稱(chēng)白石墨，特性與石墨相同而質(zhì)地潔白，存在兩種晶型：六方與立方，但通常呈六方結(jié)構(gòu)。在高溫與超高壓特殊條件下，可將六方結(jié)構(gòu)晶型轉(zhuǎn)化為立方晶型。粉末由硼、鹵化硼或硼酸、硼砂、氧化硼和含氮鹽類(lèi)在氮?dú)饣虬睔夥罩蟹磻?yīng)合成。其主要反應(yīng)式為：Na2B4O7 + NH4Cl + 2NH3= 4BN +

27、2NaCl + 7H2O第72頁(yè)第72頁(yè)氮化硼制品主要特性與用途：氮化硼，其粉末可作優(yōu)良潤(rùn)滑劑與脫模劑，而陶瓷可用作熔煉蒸發(fā)金屬坩堝、舟皿、液態(tài)金屬輸送管、火箭噴口，大功率器件底座，半導(dǎo)體元件摻雜源，以及各種高溫（高壓、高頻）絕緣散熱部件。而立方氮化硼則為近似于金剛石超硬材料。采用熱壓法制成氮化硼制品，在2或r氣氛中最高使用溫度高達(dá)，而無(wú)明顯熔點(diǎn)。但在氧化氣氛中穩(wěn)定性差，使用溫度僅在下列。氮化硼還含有諸多特殊性能，僅在耐火材料使用方面可用作高溫?zé)犭娕急Ｗo(hù)管，熔煉金屬器皿及宇宙航行中熱屏蔽材料等?？傊?，氮化硼制品在未來(lái)高科技產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面顯示出遼闊前景。第73頁(yè)第73頁(yè)7.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱(chēng)“

28、光纖”）是一個(gè)能利用光全反射作用來(lái)傳導(dǎo)光線透光度極高光學(xué)玻璃纖維。假如將許多根經(jīng)過(guò)技術(shù)處理光纖繞在一起就制得我們常說(shuō)光纜它能將光明暗光點(diǎn)明滅改變等信號(hào)從一端傳送到另一端。光導(dǎo)纖維是由兩種或兩種以上折射率不同透明材料經(jīng)過(guò)特殊復(fù)合技術(shù)制成復(fù)合纖維。它基本類(lèi)型是由實(shí)際起著導(dǎo)光作用芯材和能將光能閉合于芯材之中皮層組成。第74頁(yè)第74頁(yè)6.6.3納米材料和碳納米管納米是什么? 納米（nm）如同厘米、分米和米同樣，是度量長(zhǎng)度單位，一納米等于十億分之一 納米科技(納米技術(shù))：在1100nm范圍內(nèi)研究原子、分子結(jié)構(gòu)特性，通過(guò)直接操作和安排原子、分子，將其組裝成具有特定功能和結(jié)構(gòu)一門(mén)高新型技術(shù)和前沿科學(xué)。納米材

29、料： 21世紀(jì)最有前程新型材料。第75頁(yè)第75頁(yè)納米效應(yīng) 納米材料含有老式材料所不具備奇異或反常物理、化學(xué)特性，如原本導(dǎo)電銅到某一納米級(jí)界線就不導(dǎo)電，本來(lái)絕緣二氧化硅、晶體等，在某一納米級(jí)界線時(shí)開(kāi)始導(dǎo)電。這是由于納米材料含有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占百分比大等特點(diǎn) - 表面效應(yīng)和體積效應(yīng)第76頁(yè)第76頁(yè)納米材料應(yīng)用 納米材料大體可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類(lèi)。其中納米粉末開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其它三類(lèi)產(chǎn)品基礎(chǔ)。納米粉末： 又稱(chēng)為超微粉或超細(xì)粉，普通指粒度在100納米下列粉末或顆粒，是一個(gè)介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)固體顆粒材料。可用

30、于：高密度磁統(tǒng)計(jì)材料；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料；微芯片導(dǎo)熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進(jìn)電池電極材料；太陽(yáng)能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂陶瓷，用于陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等）；人體修復(fù)材料；抗癌制劑等。第77頁(yè)第77頁(yè)納米纖維： 指直徑為納米尺度而長(zhǎng)度較大線狀材料?？捎糜冢何?dǎo)線、微光纖（未來(lái)量子計(jì)算機(jī)與光子計(jì)算機(jī)主要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等。納米膜： 納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細(xì)小間隙薄膜。致密膜指膜層致密,但晶粒尺寸為納米級(jí)薄膜?？捎糜冢簹怏w催化（如汽車(chē)尾氣

31、處理）材料；過(guò)濾器材料；高密度磁統(tǒng)計(jì)材料；光敏材料；平面顯示器材料；超導(dǎo)材料等。納米塊體： 是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到納米晶粒材料。主要用途為：超高強(qiáng)度材料；智能金屬材料等。第78頁(yè)第78頁(yè)納米碳管 納米碳管(Carbon nanotube)是1991年才被發(fā)覺(jué)一個(gè)碳結(jié)構(gòu)。抱負(fù)納米碳管是由碳原子形成石墨烯片層卷成無(wú)縫、中空管體。石墨烯片層普通能夠從一層到上百層，含有一層石墨烯片層稱(chēng)為單壁納米碳管(Single walled carbon nanotube, SWNT)，多于一層則稱(chēng)為多壁納米碳管( Multi-walled carbon nanotube, MWNT)。 SW

32、NT直徑普通為16 nm，最小直徑大約為0.5 nm，長(zhǎng)度則可達(dá)幾百納米到幾種微米。由于SWNT最小直徑與富勒烯分子類(lèi)似，故也有些人稱(chēng)其為巴基管或富勒管。MWNT層間距約為0.34納米，直徑在幾種納米到幾十納米，長(zhǎng)度普通在微米量級(jí)，最長(zhǎng)者可達(dá)數(shù)毫米。由于納米碳管含有較大長(zhǎng)徑比，因此能夠把其當(dāng)作為準(zhǔn)一維納米材料。第79頁(yè)第79頁(yè)碳納米管 碳納米管既可作為最細(xì)導(dǎo)線被用在納米電子學(xué)器件中,也能夠被制成新一代量子器件,還可用作掃描隧道顯微鏡或原子力顯微鏡探針。尤其是碳納米管頂端很銳,有助于電子發(fā)射,它可用做電子發(fā)射源,推動(dòng)壁掛電視發(fā)展。第80頁(yè)第80頁(yè)第81頁(yè)第81頁(yè)第82頁(yè)第82頁(yè)6.7化學(xué)元素與生

33、命健康 6.7.1生命元素 跟自然界其它物質(zhì)同樣，人體也是由化學(xué)元素構(gòu)成 ， 人體化學(xué)元素即生命元素 。到當(dāng)前為止，人類(lèi)已知112種元素，在我們身體中就能找到60余種， 依據(jù)其在人體內(nèi)含量多少，可分為宏量元素( 其含量高于 人體體重 萬(wàn)分之一) 和微 量 元素或痕量元素(低于人體體重萬(wàn)分之一)兩類(lèi)。宏 量 元素是人體主要構(gòu)成部分，是生命機(jī)體不可缺乏元素，宏量元素有11種， 占人體總量 99.95% 。 按含量從高到底排列為氧、碳、氫、鈣、氮、磷、鉀、硫、鈉、氯和鎂，其中: O（61%）、C（23%）、H（10%）、N（2.69%）、Ca（1.49%）、P（1.0%）,從元素周期表中排位來(lái)看，它

34、們都是原子序數(shù)20號(hào)以前輕元素 。 氧、碳、氫是構(gòu)成人體各種器官主要元素；第83頁(yè)第83頁(yè)鈣是骨骼形成主導(dǎo)元素，青少年發(fā)育期間常需補(bǔ)鈣以增進(jìn)骨骼正常生長(zhǎng)，老年人常因缺鈣而使骨骼變脆而容易折斷；磷是構(gòu)成卵磷脂關(guān)鍵元素，卵磷脂是腦思維活動(dòng)中一個(gè)主要物質(zhì)，是制約智力發(fā)展物質(zhì)原因，氮是蛋白質(zhì)、氨基酸里關(guān)鍵元素，人們通過(guò)食入蛋白質(zhì)來(lái)補(bǔ)充所需元素微量元素含有明顯營(yíng)養(yǎng)作用和生理功效，是維持生物生長(zhǎng)發(fā)育、生命活動(dòng)及繁衍不可缺乏，如Fe、Cu、Zn、Mn、Cr、F、I、Se、Si、N、Sn、Mo等14種元素。生命元素與健康 第84頁(yè)第84頁(yè) 宏量元素當(dāng)然主要，微量元素也不可缺?，F(xiàn)已查明，至少有10種元素在人體中不可沒(méi)有，不然便會(huì)削弱人體抵抗能力出現(xiàn)相應(yīng)病癥。十種元素分別是鐵、鋅、銅、鉻、錳、鈷、氟、鉬、碘和硒缺鋅，孕婦就也許生下脊柱裂甚至無(wú)腦畸形兒，。鋅與人生命攸關(guān)，因此被譽(yù)為“生命元素”。缺鐵會(huì)使血液里血紅蛋白含量偏低，造成血液攜氧能力減少，腦供氧量不足，出現(xiàn)臉色蒼白、身體虛弱缺鐵性貧血癥狀；氟有助于牙釉形成,使用含氟牙膏有助于牙齒保健。假如缺碘則會(huì)引起“甲狀腺腫大”，第85頁(yè)第85頁(yè)缺食鹽中鈉和氯則全身乏力，甚至出現(xiàn)“白毛男”和“白毛女”。銅元素，在機(jī)體運(yùn)營(yíng)中含有特殊作用，是機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)和酶主要構(gòu)成部分，許多主要酶需要銅元素參與和活化。有研究表明，營(yíng)養(yǎng)性貧血、白癜風(fēng)、骨質(zhì)松脆和胃癌食