第十二单元课题有机合成材料.ppt

第十二单元课题有机合成材料现在学习的是第1页，共38页一、有机化合物一、有机化合物活活动动与与探探究究化合物化合物化学式化学式组成元素组成元素相对分子质量相对分子质量甲烷甲烷乙醇乙醇葡萄糖葡萄糖淀粉淀粉几万到几十万几万到几十万蛋白质蛋白质几万到几十万几万到几十万硫酸硫酸氢氧化钠氢氧化钠氯化钠氯化钠根据上表讨论：根据上表讨论：(1)甲烷甲烷,乙醇乙醇,葡萄糖葡萄糖,淀粉和蛋白质的组成元素有什么共同点？淀粉和蛋白质的组成元素有什么共同点？(2)甲烷，乙醇和葡萄糖的相对分子质量与淀粉和蛋白质的相对分子质量相比有什么甲烷，乙醇和葡萄糖的相对分子质量与淀粉和蛋白质的相对分子质量相比有什么不同不同?CH4C2H5OHC6H12O6NaOHH2SO4NaCl(C6H10O5)nC、HC、H、OC、H、OC、H、OC、H、O、NH、S、ONa、O、HNa、Cl.现在学习的是第2页，共38页有机化合物：有机化合物：无机化合物无机化合物:（含碳元素的化合物）（含碳元素的化合物）小分子：如小分子：如CHCH4 4、C C2 2H H5 5OHOH、C C6 6H H1212O O6 6等等高分子：蛋白质、淀粉等高分子：蛋白质、淀粉等但但CO、CO2、H2CO3、碳、碳酸盐等除外酸盐等除外一般不含碳，如：一般不含碳，如：H H2 2SOSO4 4,NaOH,NaCl,NaOH,NaClFeFe2 2O O3 3，COCO、COCO2 2、H H2 2COCO3 3、碳酸盐等、碳酸盐等化化合合物物 在有机物中，碳原子不但可以和氢、氧、氮等原子直接结合，而且碳在有机物中，碳原子不但可以和氢、氧、氮等原子直接结合，而且碳原子之间还可以互相连接起来，形成碳链或碳环。原子之间还可以互相连接起来，形成碳链或碳环。有机物种类异常庞大，目前已发现逾有机物种类异常庞大，目前已发现逾3000万种有机物。万种有机物。1.化合物的分类化合物的分类现在学习的是第3页，共38页有机物与无机物的主要区别有机物与无机物的主要区别 性质和反应性质和反应有机物有机物无机物无机物溶解性溶解性 多数不溶于水，多数不溶于水，易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂有些溶于水，而不有些溶于水，而不溶于有机溶剂溶于有机溶剂耐热性耐热性多数不耐热，熔点较多数不耐热，熔点较低，一般在低，一般在400400以下以下 多数耐热，难熔化，多数耐热，难熔化，熔点一般比较高熔点一般比较高可燃性可燃性多数可以燃烧多数可以燃烧多数不能燃烧多数不能燃烧电离性电离性多数是非电解质多数是非电解质多数是电解质多数是电解质化学反应化学反应 一般比较复杂，副反一般比较复杂，副反应多，反应速率较慢应多，反应速率较慢一般比较简单，副反一般比较简单，副反应少，反应速率较快应少，反应速率较快现在学习的是第4页，共38页、生活中常见的有机物、生活中常见的有机物(1)最简单的有机物最简单的有机物CH4（甲烷）（甲烷）-天然气天然气(2)最常喝的有机物最常喝的有机物C2H5OH（乙醇）（乙醇）-酒酒(3)醋酸醋酸CH3COOH-食醋食醋(4)蔗糖蔗糖C12H22O11-白糖、红糖、甘蔗白糖、红糖、甘蔗(5)蛋白质、淀粉、维生素等蛋白质、淀粉、维生素等-谷类、薯类谷类、薯类(6)塑料、纤维、橡胶等塑料、纤维、橡胶等-生活用品生活用品现在学习的是第5页，共38页、有机物的共性、有机物的共性（1）大多数有机物）大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂；难溶于水，易溶于有机溶剂；（2）大多数有机物）大多数有机物熔沸点较低熔沸点较低；（3）绝大多数有机物绝大多数有机物受热易分解、易燃烧；受热易分解、易燃烧；（4）不易导电不易导电（绝缘）（绝缘）现在学习的是第6页，共38页二、有机合成材料二、有机合成材料有机高分子化合物制成的材料有机高分子化合物制成的材料o、有机高分子材料、有机高分子材料 （）天然有机高分子材料（）天然有机高分子材料棉棉花花，羊羊毛毛，蚕蚕丝丝和和天天然然橡橡胶胶等等都都属属于于天天然然有有机机高高分分子子材材料料现在学习的是第7页，共38页塑塑料料儿儿童童水水壶壶(2)(2)合成高分子材料合成高分子材料现在学习的是第8页，共38页塑塑料料瓶瓶(2)(2)合成高分子材料合成高分子材料现在学习的是第9页，共38页尼尼龙龙的的分分子子结结构构模模型型 尼尼龙龙软软底底毛毛靴靴 历史上首先发明的一种合成纤维历史上首先发明的一种合成纤维尼龙：尼龙：（2 2）合成高分子材料）合成高分子材料现在学习的是第11页，共38页合成橡胶合成橡胶（2 2）合成高分子材料）合成高分子材料现在学习的是第12页，共38页二、有机合成材料二、有机合成材料有机高分子化合物制成的材料有机高分子化合物制成的材料o、有机高分子材料、有机高分子材料 （1 1）天然有机高分子材料）天然有机高分子材料 （2 2）合成有机高分子材料）合成有机高分子材料 塑料塑料 合成纤维合成纤维 合成橡胶合成橡胶三大合成材料三大合成材料现在学习的是第13页，共38页、有机高分子材料的结构与性质由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被称为以也常被称为 。例如，聚乙烯分子是由成千上。例如，聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。聚合物聚合物现在学习的是第14页，共38页当小分子连接构成高分子时，有的形成很长的链当小分子连接构成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链状结成网状。状，有的由链状结成网状。（）（）链状结构的高分子材料链状结构的高分子材料（如聚乙烯塑料）加热时熔化，冷却后变成固体，（如聚乙烯塑料）加热时熔化，冷却后变成固体，加热后又可以熔化，因而加热后又可以熔化，因而具有热塑性具有热塑性。这种高分子材料。这种高分子材料可以反复加工可以反复加工，多次多次使用使用，能制成薄膜、拉成丝或压制成所需要的各种形状，用于工业，农业和，能制成薄膜、拉成丝或压制成所需要的各种形状，用于工业，农业和日常生活等。如：日常生活等。如：聚乙烯（聚乙烯（PE），聚丙烯（），聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸）、聚甲基丙烯酸甲酯（甲酯（PMMA，俗称，俗称有机玻璃有机玻璃）、聚氯乙烯（）、聚氯乙烯（PVC）（）（）网状结构的高分子材料网状结构的高分子材料（如酚醛塑料，俗称电木）（如酚醛塑料，俗称电木）具有热固性具有热固性。一经加工。一经加工成型就不会受热熔化。成型就不会受热熔化。现在学习的是第15页，共38页热塑性的聚乙烯制成的塑料薄膜大棚热塑性的聚乙烯制成的塑料薄膜大棚 现在学习的是第16页，共38页、常见的有机合成材料的性质和用途、常见的有机合成材料的性质和用途 （）塑塑料料：塑塑料料的的品品种种很很多多，用用途途也也各各不不相相同同。使使用用最最多多的的是是聚聚乙乙烯烯塑塑料料和和聚聚氯氯乙乙烯烯塑塑料料。现在学习的是第17页，共38页（）合成纤维：（）合成纤维：合成纤维合成纤维的的强度高、弹性好、耐磨和耐强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀化学腐蚀，但它的，但它的吸水性和透吸水性和透气性较差气性较差。因此，合成纤维。因此，合成纤维常常与棉纤维或羊毛纤维混常常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒合纺织，使衣服穿起来既舒适又挺括。常见的合成纤维适又挺括。常见的合成纤维有涤纶（的确良）、锦纶有涤纶（的确良）、锦纶（尼龙）、腈纶等（尼龙）、腈纶等 、常见的有机合成材料的性质和用途、常见的有机合成材料的性质和用途现在学习的是第18页，共38页合成纤维制成的物品合成纤维制成的物品现在学习的是第19页，共38页超超细细合合成成纤纤维维制制成成的的衣衣服服现在学习的是第20页，共38页 （）合成橡胶：（）合成橡胶：人们人们常用的合成橡胶有常用的合成橡胶有丁丁苯橡胶苯橡胶，顺丁橡胶和顺丁橡胶和氯丁橡胶氯丁橡胶等。合成橡等。合成橡胶与天然橡胶相比，胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活国防、交通及日常生活中。中。、常见的有机合成材料的性质和用途、常见的有机合成材料的性质和用途合成橡胶表带合成橡胶表带合成橡胶鞋底合成橡胶鞋底现在学习的是第21页，共38页危危 害害塑料垃圾对大自然的污染塑料垃圾对大自然的污染 白色污染白色污染三、合成材料带来的问题及解决问题的措施三、合成材料带来的问题及解决问题的措施现在学习的是第22页，共38页“白色污染”的危害视觉污染：视觉污染：在城市、旅游区、水体在城市、旅游区、水体和道路旁散落的废旧塑料包和道路旁散落的废旧塑料包装物给人们的视觉带来不良装物给人们的视觉带来不良刺激，影响城市、风景点的刺激，影响城市、风景点的整体美感，破坏市容、景观。整体美感，破坏市容、景观。现在学习的是第23页，共38页潜在危害：潜在危害：o混在土壤中，影响农作物吸收养分混在土壤中，影响农作物吸收养分 和水和水分，将导致农作物减产；分，将导致农作物减产；o抛弃水中，被动物吞入，导致动物死抛弃水中，被动物吞入，导致动物死亡；亡；o填埋处理长期占用土地，混有塑料的生填埋处理长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥；活垃圾不适用于堆肥；o分拣出来的废塑料，因无法保证质量而分拣出来的废塑料，因无法保证质量而很难回收利用。很难回收利用。“白色污染”的危害现在学习的是第24页，共38页 减少使用不必要的塑料制品，如可用减少使用不必要的塑料制品，如可用布袋代替塑料袋等；布袋代替塑料袋等；重复使用某些塑料制品，如塑料袋、塑重复使用某些塑料制品，如塑料袋、塑料盒等；料盒等；使用一些新型的、可降解的塑料；使用一些新型的、可降解的塑料；回收各种废弃塑料。回收各种废弃塑料。如何解决如何解决“白色污染白色污染”这个问题？我这个问题？我们每个公民应该如何做？们每个公民应该如何做？现在学习的是第25页，共38页可降解塑料可降解塑料现在学习的是第26页，共38页、解决回收废弃塑料的障碍、解决回收废弃塑料的障碍分类分类我国制定的塑料包装制品我国制定的塑料包装制品的回收标志事例的回收标志事例三、合成材料带来的问题及解决问题的措施三、合成材料带来的问题及解决问题的措施、合成材料废弃物对环境危害严重、合成材料废弃物对环境危害严重、解决、解决“白色污染白色污染”问题的措施：问题的措施：塑料回收不仅可以减少废弃塑料的数塑料回收不仅可以减少废弃塑料的数量，而且节约资源，由于合成塑料的量，而且节约资源，由于合成塑料的材料种类繁多，造成材料种类繁多，造成塑料的分类塑料的分类是回是回收和再利用的一大障碍。收和再利用的一大障碍。现在学习的是第27页，共38页现在学习的是第28页，共38页辩论：辩论：塑料制品对人类及大自然的影响塑料制品对人类及大自然的影响塑料的制造成本较低,而且耐用、防水。塑料容易被塑制成不同的形状。有些塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸或碱发生反应。大部分塑料不会腐烂，也不会被细菌分解，容易造成“白色污染白色污染”。塑料一般不导热、不导电，是良好的绝缘体。回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不划算。塑料是石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。现在学习的是第29页，共38页、新型合成材料、新型合成材料环境友好的新材料环境友好的新材料近年来，为了解决使用合成材料带来的环境问题，新型有机合近年来，为了解决使用合成材料带来的环境问题，新型有机合成材料逐渐向环境友好的方向发展。此外为满足计算机、生物成材料逐渐向环境友好的方向发展。此外为满足计算机、生物工程、海洋工程和航空航天工业等尖端技术发展的需要，人们工程、海洋工程和航空航天工业等尖端技术发展的需要，人们还研制了许多新型有机合成材料如：还研制了许多新型有机合成材料如：功能材料功能材料隐身材料隐身材料复合材料复合材料现在学习的是第30页，共38页学完本课题我们应该知道学完本课题我们应该知道有机化合物都含有碳元素，但含有碳元素的化合物并不都是有有机化合物都含有碳元素，但含有碳元素的化合物并不都是有机化合物。机化合物。有机高分子化合物是相对分子质量很大的有机化合物。有机高分子化合物是相对分子质量很大的有机化合物。塑料、合成纤维和合成橡胶塑料、合成纤维和合成橡胶等是重要的有机合成材料。有等是重要的有机合成材料。有机合成材料的出现是对自然资源的一种补充，化学在有机机合成材料的出现是对自然资源的一种补充，化学在有机合成材料的发展中起着重要的作用。新型有机合成材料必合成材料的发展中起着重要的作用。新型有机合成材料必将为人类创造更加美好的未来。将为人类创造更加美好的未来。使用有机合成材料会对环境造成影响，如使用有机合成材料会对环境造成影响，如“白色污染白色污染”。现在学习的是第31页，共38页课题3 有机合成材料一、有机化合物一、有机化合物 1.分类：分类：无机化合物：(一般不含碳元素)如：H2SO4,NaOH,NaCl,NaHCO3,CuO 有机化合物：含碳元素的化合物（如:CH4,C2H5OH,CH3COOH,HCHO)2.生活中常见的有机物生活中常见的有机物 3.有机物的共性有机物的共性二、有机合成材料二、有机合成材料 1.有机高分子材料有机高分子材料 （1）天然有机高分子材料：棉花，羊毛，蚕丝和天然橡胶等）天然有机高分子材料：棉花，羊毛，蚕丝和天然橡胶等 （2）合成有机高分子材料）合成有机高分子材料 a.塑料：热塑性塑料：加热可重新熔化，如：PE、PVC、PP、PS、PMMA 热固性塑料：一旦成型就不再受热熔化，如：电木,电玉 b.合成纤维：如：涤纶(的确良),锦纶(尼龙),腈纶 c.合成橡胶：如丁苯橡胶，顺丁橡胶，氯丁橡胶 2.合成材料带来的环境问题及解决问题的措施合成材料带来的环境问题及解决问题的措施 3.新型合成材料新型合成材料-环境友好的新材料环境友好的新材料现在学习的是第32页，共38页1.下列物质属于塑料的是下列物质属于塑料的是（）A、棉花、棉花 B、纤维、纤维 C、尼龙、尼龙 D、聚苯乙烯、聚苯乙烯课堂练习课堂练习2.下列物质中，属于合成纤维的是下列物质中，属于合成纤维的是（）A、的确良、的确良 B、棉花、棉花 C、聚乙烯、聚乙烯 D、羊毛、羊毛3.下列材料中属于合成高分子的是下列材料中属于合成高分子的是（）A、棉花、棉花 B、羊毛、羊毛 C、粘合剂、粘合剂 D、蚕丝、蚕丝DAC现在学习的是第33页，共38页课堂练习课堂练习4.下列说法中正确的是下列说法中正确的是（）A、塑料都不导电、塑料都不导电 B、将塑料袋焚烧就会减少白色污染，不会对空气造成污染、将塑料袋焚烧就会减少白色污染，不会对空气造成污染C、人们已经研制出了隐身材料等新型有机化合物、人们已经研制出了隐身材料等新型有机化合物D、天然橡胶与合成橡胶相比具有高弹性、绝缘性和耐高温性能、天然橡胶与合成橡胶相比具有高弹性、绝缘性和耐高温性能5.通常所说的白色污染是指通常所说的白色污染是指（）A、冶炼厂的白色烟尘、冶炼厂的白色烟尘 B、聚乙烯等白色塑料垃圾、聚乙烯等白色塑料垃圾C、石灰窑的白色粉末、石灰窑的白色粉末D、白色建筑废料、白色建筑废料CB现在学习的是第34页，共38页 功能材料功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。在全球新材料研究领域中，功能材料约占 85%。我国高技术(863)计划、国家重大基础研究973计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目（约占新材料领域70%比例），并取得了大量研究成果。功能材料功能材料超导材料超导材料生物医用材料生物医用材料生态环境材料生态环境材料智能材料智能材料现在学习的是第35页，共38页 超导材料超导材料 以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（4.2K）提高到液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。另外，高温超导体都具有相当高的上临界场H c2(4K)50T，能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性Tc、Hc2所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力，吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备，对高Tc超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。超导材料超导材料现在学习的是第36页，共38页生物医用材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。生物医用材料（biomedicalmaterial）是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。它是研究人工器官和医疗器械的基础，己成为材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的莲勃发展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。当代生物材料已处于实现重大突破的边缘，不远的将来，科学家有可能借助于生物材料设计和制造整个人体器官，生物医用材料和制品产业将发展成为本世纪世界经济的一个支柱产业.由生物分子构成生物材料，再由生物材料构成生物部件。生物体内各种材料和部件有各自的生物功能。它们是“活”的，也是被整体生物控制的。生物材料中有的是结构材料，包括骨、牙等硬组织材料和肌肉、腱、皮肤等软组织；还有许多功能材料所构成的功能部件，如眼球晶状体是由晶状体蛋白包在上皮细胞组成的薄膜内而形成的无散射、无吸收、可连续变焦的广角透镜。在生物体内生长有不同功能的材料和部件，材料科学的发展方向之一是模拟这些生物材料制造人工材料。它们可以做生物部件的人工代替物，也可以在非医学领域中使用。前者如人工瓣膜、人工关节等；后者则有模拟生物黏合剂、模拟酶、模拟生物膜等生物医用材料生物医用材料现在学习的是第37页，共38页生态环境材料研究的主要方向生态环境材料研究的主要方向生态环境材料研究的主要方向有：减少人均材料流量，减少材料集约化程度；减少寿命周期中的环境负荷，使用生态化的生产工艺；开发天然能源，使用藏量丰富的矿物和天然材料；避免使用有害物质，使用“清洁”材料；使用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；修复环境，强调生态效率(性能一环境负荷比)；环境负荷小的高分子合金设计；可再生循环高分子材料的设计；完全降解高分子材料设计；高分子材料加工和使用过程中产生的有害物质无害化处理技术。生态环境材料的定义生态环境材料的定义生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。良好的环境协调性是指资源、能源消耗少，环境污染小，再生循环利用率高。生态环境材料是人类主动考虑材料对生态环境的影响而开发的材料，是充分考虑人类、社会、自然三者相互关系的前提下提出的新概念，这一概念符合人与自然和谐发展的基本要求，是材料产业可持续发展的必由之路。生态环境材料是由日本学者山本良一教授于20 世纪90 年代初提出的一个新的概念，它代表了21 世纪材料科学的一个新的发展方向。生态环境材料生态环境材料现在学习的是第38页，共38页