学年高中化学 第3章 物质的聚集状态与物质性质 3.4 几类其它聚集状态的物质课件2 鲁科选修3.ppt

第第3 3章章 物物质的聚集状的聚集状态与物与物质性性质第第4 4节 几几类其他聚集状其他聚集状态的物的物质2021/8/8 星期日12021/8/8 星期日2 不同聚集状态物质的结构与性质不同聚集状态物质的结构与性质物质的聚物质的聚集状态集状态宏观性质宏观性质固固 态态液液 态态气气 态态微观结构微观结构微粒的运微粒的运动动 方方 式式有固定的形有固定的形状，几乎不状，几乎不能被压缩能被压缩没有固定的没有固定的形状，但不形状，但不能被压缩能被压缩没有固定的没有固定的形状，且容形状，且容易被压缩易被压缩微粒排列紧密，微粒排列紧密，微粒间的空隙微粒间的空隙很小很小微粒排列较紧微粒排列较紧密，微粒间的密，微粒间的空隙较小空隙较小微粒之间的微粒之间的距离较大距离较大在固定的位在固定的位置上振动置上振动可以自可以自由移动由移动可以自可以自由移动由移动2021/8/8 星期日3一、非晶体一、非晶体1概概念念：内内部部微微粒粒的的排排列列呈呈现现 _的的分分布状态的固体。布状态的固体。2非晶体与晶体的区别非晶体与晶体的区别(1)本质和性质区别本质和性质区别在于物质内部的微粒能否在于物质内部的微粒能否_排列。排列。杂乱无章杂乱无章有序地规则有序地规则一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体2021/8/8 星期日4(2)某些非晶体的优异性能：某些非晶体的优异性能：某某 些些 非非 晶晶 态态 合合 金金 的的 强强 度度 和和 硬硬 度度 高高、_性好；性好；非晶态硅对阳光的非晶态硅对阳光的 _比单晶硅大得多比单晶硅大得多长程长程对称性对称性自范性自范性无序无序耐腐蚀耐腐蚀吸收系数吸收系数2021/8/8 星期日5 玻璃 橡胶 石蜡 沥青2021/8/8 星期日6二二.液晶液晶1.定义：定义：指在一定范围内既有液体的流动性，指在一定范围内既有液体的流动性，又有晶体的各向异性特征的一类物质又有晶体的各向异性特征的一类物质.2.种类：种类：通常按液晶分子的中心桥键和环的通常按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类。目前已合成了特征进行分类。目前已合成了1 1万多种液万多种液晶材料，其中常用的液晶显示材料有上千晶材料，其中常用的液晶显示材料有上千种，主要有联苯液晶、苯基环己烷液晶及种，主要有联苯液晶、苯基环己烷液晶及酯类液晶等。酯类液晶等。3.用途：用途：最主要用于制造显示器最主要用于制造显示器.2021/8/8 星期日7液晶的一般用途液晶的一般用途 液液晶晶的的特特性性决决定定了了它它的的用用途途，它它在在显显示示技技术术、电电子子工工业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的应用业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的应用 笔记本电脑的液晶显示笔记本电脑的液晶显示屏屏手机的液晶显示手机的液晶显示屏屏2021/8/8 星期日8液晶的性质和特点1液晶的特点液晶的特点 液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使 它像晶体它像晶体2液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷.液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等都可以改变液晶的光学性质表面的差异等都可以改变液晶的光学性质2021/8/8 星期日93 3液晶的外形特征液晶的外形特征 液液晶晶物物质质都都具具有有较较大大的的分分子子，分分子子形形状状通通常常是是棒棒状状分分子子、碟碟状状分分子子、平平板板状分子状分子 2021/8/8 星期日10三三.纳米材料纳米材料1.1.纳米：它是一种长度单位：纳米：它是一种长度单位：1nm=101nm=10-9-9m m2.2.纳米材料纳米材料:是指在三维空间中至少有一维是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（处在纳米尺度范围（1100mm1100mm）或由他们作）或由他们作为基本单元构成的材料。其组成是由直径为基本单元构成的材料。其组成是由直径为几个或几十个纳米的颗粒（呈晶体结构）为几个或几十个纳米的颗粒（呈晶体结构）和颗粒间的界面（呈无序结构）两部分和颗粒间的界面（呈无序结构）两部分2021/8/8 星期日113.3.特征：具有（特征：具有（1 1）表面与界面效应）表面与界面效应-这是这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。（2 2）小尺寸效应）小尺寸效应-当纳米微粒尺寸与光波当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出电、磁，热力学等性能呈现出“新奇新奇”的现象。的现象。例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在绝缘的二氧化硅颗粒在2020纳米时纳米时却开始导却开始导2021/8/8 星期日12电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。等等。（3 3）量子尺寸效应）量子尺寸效应例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在在1.13651.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子，千克水里只要放入千分之一这种粒子，水就会变得完全不透明。水就会变得完全不透明。纳米级金属颗粒近乎黑色故可作为制作隐形飞纳米级金属颗粒近乎黑色故可作为制作隐形飞机上的雷达吸收材料等机上的雷达吸收材料等.2021/8/8 星期日134.4.纳米粒子的制备方法纳米粒子的制备方法 纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法：化学方法：1 1物理方法物理方法 1.11.1真空冷凝法真空冷凝法用真空蒸发、加热、高频感应用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点等方法使原料气化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。1.21.2物理粉碎法物理粉碎法通过机械粉碎、电火花爆炸等通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。纯度低，颗粒分布不均匀。1.31.3机械球磨法机械球磨法采用球磨方法，控制适当的条采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。2021/8/8 星期日142 2化学方法化学方法2.12.1气相沉积法气相沉积法利用金属化合物蒸气的利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。粒度分布窄。2.22.2沉淀法沉淀法把沉淀剂加入到盐溶液中反把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。备氧化物。2.3 2.3 水热合成法水热合成法高温高压下在水溶液或高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。控制。2021/8/8 星期日152.4 2.4 溶胶凝胶法溶胶凝胶法金属化合物经溶液、金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和一，过程易控制，适于氧化物和族化族化合物的制备。合物的制备。2.5 2.5 微乳液法微乳液法两种互不相溶的溶剂在表两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，特点粒子的单分散和界面性好，族半族半导体纳米粒子多用此法制备。导体纳米粒子多用此法制备。2021/8/8 星期日16四四.等离子体等离子体1.定义：定义：有大量带电微粒带电微粒（离子和电子）和中性微粒中性微粒（原子和分子）所组成的呈现准准电中性电中性的一类物质聚集体.2.特征：特征：具有良好的导电性，极高的温度（能量）和流动性流动性，故其用途十分广泛。3.产生方法产生方法:对气体进行高温高温，高能电磁波的高能电磁波的照射照射及大自然的天体现象天体现象等。2021/8/8 星期日17聚集聚集状态状态非晶体非晶体液晶液晶纳米材料纳米材料等离子体等离子体定义定义基本构成基本构成微粒的排微粒的排列是长程列是长程无序和短无序和短程有序的程有序的聚集状态聚集状态在一定温度在一定温度范围内既具范围内既具有液体的可有液体的可流动性，又流动性，又具有晶体各具有晶体各向异性的聚向异性的聚集状态集状态三维空间三维空间尺寸至少尺寸至少有一维处有一维处于纳米尺于纳米尺度的、具度的、具有特定功有特定功能的材料能的材料由大量带由大量带电微粒和电微粒和中性微粒中性微粒所组成的所组成的物质聚集物质聚集体体 物质的四种其他聚集状态的比较物质的四种其他聚集状态的比较2021/8/8 星期日18聚集聚集状态状态非晶体非晶体液晶液晶纳米材料纳米材料等离子等离子体体特征特征某些非晶某些非晶体合金强体合金强度和硬度度和硬度高、耐腐高、耐腐蚀性强，蚀性强，非晶态硅非晶态硅对光的吸对光的吸收系数大收系数大折射率、磁折射率、磁化率、电导化率、电导率均表现出率均表现出各向异性，各向异性，液晶显示的液晶显示的驱动电压低、驱动电压低、功率小功率小粒子细化、粒子细化、界面原子比界面原子比例较高，使例较高，使纳米材料在纳米材料在光、声、电、光、声、电、磁、热、力、磁、热、力、化学反应等化学反应等方面具有特方面具有特性性导电性导电性好、具好、具有高温、有高温、流动性流动性2021/8/8 星期日19聚集聚集状态状态非晶体非晶体液晶液晶纳米材料纳米材料等离子等离子体体重要重要应用应用做各种容做各种容器、太阳器、太阳能电池能电池液晶显示液晶显示器、电子器、电子表、计算表、计算器、数字器、数字仪表仪表化妆品、化妆品、涂料、食涂料、食品、化纤品、化纤布料、隐布料、隐形飞机形飞机切割金切割金属、代属、代替手术替手术刀进行刀进行外科手外科手术、显术、显示器示器2021/8/8 星期日202021/8/8 星期日21