第3節(jié)液晶、納米材料與超分子【課程標(biāo)準(zhǔn)】1.了解液晶、納米材料與超分子的結(jié)構(gòu)特征及特殊性質(zhì)。2．了解液晶、納米材料與超分子的應(yīng)用。【素養(yǎng)目標(biāo)】1.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對材料科學(xué)、生命科學(xué)等許多學(xué)科領(lǐng)域的重大問題解決的支持作用。2．證據(jù)推理與模型認(rèn)知：認(rèn)識(shí)借助實(shí)驗(yàn)獲得證據(jù)進(jìn)而建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的過程，感受化學(xué)研究創(chuàng)新發(fā)展的前沿與方向。概念認(rèn)知·自主學(xué)習(xí)一、液晶定義在一定的溫度范圍內(nèi)既具有液體的_______性，在折射率、磁化率、電導(dǎo)率等宏觀性質(zhì)方面又表示出類似晶體的_________的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出___________，由此在分子長軸的平行方向和垂直方向表現(xiàn)出不同的性質(zhì)用途液晶最大的用途是制造_________器，這種顯示器在電子手表、計(jì)算器、數(shù)字儀表、計(jì)算機(jī)顯示器、電視顯示屏等器材中得到廣泛應(yīng)用可流動(dòng)各向異性有序的排列液晶顯示【質(zhì)疑思考】液晶是晶體嗎？________；原因是________________________________________________________________________。提示：不是。液晶是一種液態(tài)物質(zhì)而不是固體，只是具有晶體的某些性質(zhì)，如各向異性。液晶的性質(zhì)受溫度、壓力、電場等外界因素的影響。二、納米材料結(jié)構(gòu)納米材料由直徑為幾或幾十_____的顆粒和顆粒間的界面兩部分組成性質(zhì)納米顆粒內(nèi)部具有_____結(jié)構(gòu)，原子排列有序，界面為_____結(jié)構(gòu)，因此納米材料具有既不同于微觀粒子又不同于宏觀物體的獨(dú)特性質(zhì)應(yīng)用由于納米材料的顆粒很小和處于___________所占比例較高，使得納米材料在光學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)等方面完全不同于由_________或_________的結(jié)構(gòu)顆粒構(gòu)成的材料納米晶狀無序界面的原子微米量級(jí)毫米量級(jí)實(shí)例(1)家族：_______(C60等球碳)、石墨烯(單層石墨片)和_________。(2)碳納米管：①結(jié)構(gòu)：_____結(jié)構(gòu)，由石墨片圍繞_______按照一定的螺旋角卷繞而成的無縫、中空“微管”。②特性：纖維長、強(qiáng)度高、韌性高。③性能：具有特殊的電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、_____等性能。(3)納米機(jī)器用途：各種各樣_____尺度的微型機(jī)器，可用于消滅傳染性微生物，逐個(gè)殺死癌細(xì)胞，清除血液中的血小板，修復(fù)受損細(xì)胞，吞噬有害物質(zhì)，制造_____大小的超級(jí)計(jì)算機(jī)等富勒烯碳納米管管狀中心軸儲(chǔ)氫納米原子【實(shí)踐探索】磁流體又稱磁性液體，是磁性納米粒子(如Fe3O4、Fe2O3等)的超穩(wěn)定懸浮液，它可以像液體一樣流動(dòng)，在外加磁場作用時(shí)又會(huì)表現(xiàn)出磁性。磁流體可用于磁性流體密封、聲光儀器設(shè)備、磁性靶向藥物等領(lǐng)域。(1)納米是什么單位，1納米等于多少米？(2)納米科學(xué)與技術(shù)是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)與應(yīng)用。它與哪種分散系的粒子大小一樣？提示：納米是長度單位，1nm＝10－9m，它與膠體的粒子大小一致。三、超分子1．概念_____或_____分子“組合”在一起形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的_______。2．結(jié)構(gòu)內(nèi)部分子之間通過_________結(jié)合，包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的_________等。兩個(gè)多個(gè)聚集體非共價(jià)鍵弱配位鍵3．分子梭的變化在鏈狀分子A上同時(shí)含有兩個(gè)不同的識(shí)別位點(diǎn)。在堿性情況下，環(huán)狀分子B與帶有正電荷的位點(diǎn)1的相互作用較強(qiáng)；在酸性情況下，由于位點(diǎn)2的亞氨基結(jié)合H＋而帶正電荷，與環(huán)狀分子B的作用增強(qiáng)。因此，通過加入酸和堿，可以實(shí)現(xiàn)分子梭在兩個(gè)不同狀態(tài)之間的切換。4．冠醚及其作用能與陽離子作用，隨環(huán)的大小不同而與不同金屬離子作用，將陽離子以及對應(yīng)的陰離子都帶入有機(jī)溶劑，成為有機(jī)反應(yīng)的催化劑。5．應(yīng)用進(jìn)行分子識(shí)別、分子組裝，促進(jìn)超分子化