学年鲁科版选择性必修二 3.3液晶、纳米材料与超分子 教案.docx

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1、第三章不同聚集状态的物质与性质第3节液晶、纳米材料与超分子【教学目标】.了解物质除有三种基本的聚集状态外，还有液晶、纳米材料、超分子等其他聚集状态。1 .了解认识不同状态物质的重要应用，以及化学技术与社会之间的相互关系。2 .掌握液晶、纳米材料和超分子的概念及结构与性质的关系。【教学重难点】重点：液晶、纳米材料、超分子的概念及结构与性质。难点：液晶、纳米材料、超分子的概念及结构与性质。【核心素养】科学态度与社会责任：知道物质除有三种基本的聚集状态外，还有液晶、纳米材料、超分子等其他聚集状态。通过认 识不同状态物质的重要应用，从而认识化学技术与社会之间的相互关系。宏观辨识与微观探析：知道液晶、纳

2、米材料和超分子的概念及结构与性质的关系，探析物质结构对性质的影响。【教学过程】【知识回顾】结合学案、回顾有关四种晶体类型的知识。【联想质疑】固态、液态、气态是物质三种最常见的聚集状态。对于固态物质来说，不管是晶体还 是非晶体，物质中原子或分子相距都很近，它们只能在一定的位置上做不同程度的振动。液态物质 的分子间距离比固态中的大，分子间作用力相对小，分子运动的自由度有所增加，表现出明显的流 动性。至于气态物质，分子间距离显著变大，分子运动速度明显加快，体系处于高度无序状态。除 了固态（包含晶体和非晶体）、液态、气态外，你或许还听说过液晶、纳米材料、超分子等物质的聚集 状态，从它们的名称中，你能想

3、象出它们有什么特点吗？【投影】n区n1二种最常见的物质聚集状态【自主阅读】阅读教材P108-109页，认识液晶的结构及性质。【板书】一、液晶【讲述】在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的物质。【投影】O图3-3-2液晶物质的不同形态【讲述】液晶内局部子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，由此在分子长轴的平行方向和垂 直方向表现出不同的性质。【投影】:种常见液晶分门内局部r的排列示意图【讲述】液晶的显示功能与液晶材料内局部子的排列密切相关。在施加电压时，液晶分子能够沿电 场方向排列，而移去电场后，液晶分子又恢复到原来的状态，所以液晶具有显示功能。故液晶可以 制造电子手表

4、、计算器、数字仪表、计算机显示器、电视显示屏等器材工【投影】【联想质疑】纳米材料具有某些与传统材料明显不同的特征，如纳米陶瓷可以具有像金属一样的柔 韧性，碳纳米管的强度远超过钢，纳米金居然可以溶于水为什么纳米材料具有如此神奇的功能?【投影】纳米陶瓷隔热膜碳纳米管纳米陶瓷隔热膜碳纳米管纳米金溶液【阅读自学】阅读教材P110-111页，认识纳米材料的结构及性质。【板书】二、纳米材料【讲述】纳米材料直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界面两局部组成。通常，纳米颗粒内部具 有晶状结构，原子排列有序，而界面那么为无序结构。因此，纳米材料具有既不同于微观粒子又不同 于宏观物体的独特性质。纳米材料的颗粒很小和

5、处于界面的原子所占比例较高，使得纳米材料在光 学、声学、电学、磁学、热学、力学、化学反响等方面完全不同于由微米量级或毫米量级的结构颗 粒构成的材料。【投影】纳米陶瓷不仅保m r陶瓷硬度高、 强度高的特点,其韧性和可加工性 也显著增强,甚至具有金属一样的 柔阳性。【讲述】富勒烯（C60等球碳）、石墨烯（单层石墨片）和碳纳米管是纳米材料中的“明星”，因其独特性能而具有广阔的应用前景。【投影】坏而1 2不五元J 个双彼（C.C）的 所以TS勒嫌也不坏而1 2不五元J 个双彼（C.C）的 所以TS勒嫌也不【讲述】碳纳米管是一种管状结构，它是由石墨片围绕中心轴按照一定的螺旋角卷绕而成的无缝、 中空“微管

6、”，根据条件的不同可以形成单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管。碳纳米管不仅纤维长，而 且具有高强度、高韧性，其强度比同体积钢的强度高100倍，质量却只有钢的1/6到1/7,因而被 称为“超级纤维”；此外，它还具有特殊的电学、热学、光学、储氢等性能。【投影】O 图3-3-6 一种碳纳米管的微观形貌及由石墨烯卷出碳纳米管示意图O 图3-3-6 一种碳纳米管的微观形貌及由石墨烯卷出碳纳米管示意图【讲述】纳米材料的广泛应用促进了纳米技术的开展，而纳米技术的开展将会开创一个崭新的时代。 例如，化学家已经合成出丰富多样的纳米机器，向化妆品中加入纳米颗粒可使化妆品具备防紫外线 功能，在化纤布料中加入少量纳米颗粒可

7、使化纤布料防静电，等等。【投影】YUMEI * 双皴MIA案却 褊小普青 长不想有,选它I，淡化雀省 ，控油保湿【播放视频】神奇的纳米材料【联想质疑】微粒间相互作用都包括哪些类型?它们之间有什么相似和不同之处?这些不同的作用力 对物质的性质又有怎样的影响?你能想象出分子间通过非共价键作用聚集在一起而表现出特殊的性 质吗？【阅读自学】阅读教材P112-U4页，认识超分子的结构及性质。【板书】三、超分子【讲述】假设两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于 单个分子的性质，可以把这种聚集体看成分子层次之上的分子，称为超分子。超分子内局部子之间通过非共价键相结合，

8、包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金 属离子形成的弱配位键等。例如，DNA中两条分子链之间通过氢键的作用而组合在一起，细胞膜中 的磷脂分子通过疏水端相互作用形成双层膜结构。【投影】ONASugar BasesTwoViewsH，MOH、 H -Adenine and GuaninePKo spKa.te ?group 。=度-0O-Molecule: |【讲述】20世纪80年代，化学家发现了一类冠触的物质，由于冠酸能与阳离子（尤其是碱金属阳离 子）作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶 剂，因而成为有机反响中很好的催化剂。这里，冠酸与金属离

9、子的聚集体可以看成是一类超分子。【投影】不E大小的冠屋“J以“火带”不同的金属大子不E大小的冠屋“J以“火带”不同的金属大子冠醛催化高镒酸钾氧化反响原理示意图【讲述】化学家合成一种分子梭，在链状分子A上同时含有两个不同的识别位点。在碱性情况下， 环状分子B与带有正电荷的位点1的相互作用较强；在酸性情况下，由于位点2的烷基镂结合H + 而带正电荷，与环状分子B的作用增强。因此，通过加入酸和碱，可以实现分子梭在两个不同状态 之间的切换。【投影】分子B分子A分子B分子A【讲述】尽管超分子不是生命组织，但它在纯粹化学和生命秩序之间形成了过渡，架起认识生命现 象、进行超分子仿生、合成超分子药物的桥梁。超

10、分子化学在生命科学领域有着广泛的应用，超分子体系在生命体中扮演着举足轻重的角色。【投影】【引导】通过本节课的学习，你读液晶、纳米材料、超分子有了哪些了解，请完成学案表格。【归纳总结】液晶、纳米材料、超分子三种聚集状态的比拟【投影】【课堂小结】聚集状 态液晶纳米材料超分子定义在一定温度范围内出具 有液体的可流动性，又 具有晶体各向异性的聚 集状态三维空间尺寸至少有一维 处于纳米尺度的、具有特 定功能的材料两个或者多个分子相互组合在一 起，形成具有特殊功能的聚集体， 表现出既不同于单个分子，又不 同于大块物体的性质，这样的分 子称为超分子特征折射率、磁化率、电导 率均表现出各向异性， 液晶显示的驱

11、动电压低、 功率小粒子细化、界面原子比例 高，使纳米材料在光学、 声学、电学、磁学、热学、 力学、化学反响等方面具有特性超分子内局部子之间通过非共价 键相结合，包括氢键、静电作用、 疏水作用以及一些分子与金属离 子形成的弱配位键等亚要应 用液晶显示器、电子表、 计算器、数字仪表化妆品、涂料、食品、化 纤布料、隐形机在分子水平上进行分子设计，有 序组装甚至复制出一些新型的分 子材料，如功能材料等液晶既有可流动性，又有各向异性小差基电鬓集 一Z内米磷斗内部晶体结构排列有序、界面无序 状态的物质I超分子两个或多个分子的聚集体【作业布置】完成课后配套作业。【板书设计】2.3液晶、纳米材料与超分子一、液晶二、纳米材料三、超分子【教学反思】作为学生常识性了解的课程内容，本节课的教学设计立足于让学生“动”起来。通过学生自 主阅读，认识液晶、纳米材料、超分子的结构特点、性质用途，体会结构决定性质的内在联系。条 件允许的情况下可以让学生课前或课后查阅资料，进一步了解三者在生活和生产中的应用。也可以 通过播放有关科技视频材料，了解液晶、纳米材料、超分子在生活中的应用以及给人类生活带来的 影响，激发学生学习兴趣。