《無(wú)機(jī)非金屬材料》PPT課件.ppt

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無(wú)機(jī)非金屬材料 新型材料 以含硅物質(zhì)為原料 經(jīng)加工制得硅酸鹽產(chǎn)品的工業(yè)稱(chēng)為硅酸鹽工業(yè) 如制造玻璃 陶瓷 水泥等產(chǎn)品的工業(yè)都屬硅酸鹽工業(yè) 很久以前 有一艘腓尼基人的大商船來(lái)到地中海沿岸的貝魯斯河河口 船上裝了許多天然蘇打的晶體 中午到了 他們決定在沙洲上埋鍋造飯 可是沙洲上到處是軟軟的細(xì)沙 竟找不到可以支鍋的石塊 有人突然想起船上裝的天然結(jié)晶蘇打 于是大家搬來(lái)幾十塊壘起鍋灶 然后架起木柴燃了起來(lái) 當(dāng)他們吃完飯收拾餐具準(zhǔn)備回船時(shí) 只見(jiàn)鍋下沙子上有種東西晶瑩發(fā)光 大家以為發(fā)現(xiàn)了寶貝 其實(shí) 這是在燒火做飯時(shí) 支著鍋的蘇打塊在高溫下和地上的石英砂發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) 形成了玻璃 聰明的腓尼基人很快就學(xué)會(huì)了制作方法 他們把玻璃液制成大大小小的玻璃珠 這些好看的珠子很快就受到外國(guó)人的歡迎 一些有錢(qián)人甚至用黃金和珠寶來(lái)兌換 腓尼基人由此發(fā)了大財(cái) 玻璃的發(fā)現(xiàn) 蘇打塊和石英砂在高溫下發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) 形成了玻璃 一 玻璃 討論 同學(xué)們?cè)谌粘Ｉ钪薪佑|過(guò)哪些玻璃制品 實(shí)驗(yàn)室玻璃儀器 石英玻璃管 玻璃杯 玻璃藝術(shù)品 玻璃金字塔 思考討論 1 制造玻璃的主要原料是什么 2 玻璃窖中主要發(fā)生了哪些反應(yīng) 3 玻璃的主要成分是什么 4 玻璃為什么可以被人工吹成不同形狀的制品 一 玻璃 純堿 Na2CO3 石灰石 CaCO3 和石英 SiO2 2 反應(yīng)原理 復(fù)雜的物理 化學(xué)變化 主要反應(yīng) 3 主要成分 1 原料 硅酸鈉 Na2SiO3 硅酸鈣 CaSiO3 二氧化硅 SiO2 學(xué)與問(wèn) 玻璃為什么可以被人工吹制成形狀不同的制品 玻璃沒(méi)有一定的熔點(diǎn) 而是在某個(gè)范圍內(nèi)逐漸軟化 在軟化狀態(tài)時(shí) 可以被吹成任何形狀的制品 特殊玻璃 在生產(chǎn)過(guò)程中加入不同的物質(zhì) 調(diào)整玻璃的化學(xué)組成 可以制得具有不同性能和用途的玻璃 硼硅酸鹽玻璃 性能 膨脹系數(shù)小 化學(xué)穩(wěn)定性好 更耐高溫和耐化學(xué)腐蝕 用途 高級(jí)化學(xué)儀器 過(guò)量的SiO2或加入B2O3 光學(xué)玻璃 性能 透光性能好 折光率高 用途 眼鏡片 照相機(jī) 望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡中的透鏡等光學(xué)儀器 加入PbO 藍(lán)色 Co2O3 紅色 Cu2O 淡綠色 FeO 彩色玻璃 金屬氧化物均勻地分散到玻璃態(tài)物質(zhì)里 使玻璃呈現(xiàn)特征顏色 方法 普通玻璃在鋼化爐里加熱軟化 取出后再急速冷卻 鋼化玻璃 工藝處理 用途 工藝玻璃制品 用途 汽車(chē)或火車(chē)車(chē)窗 性能 機(jī)械強(qiáng)度大 抗震烈 不易破碎 碎塊無(wú)棱角 變色玻璃 資料卡片 含有AgBr 或AgCl 和微量CuO的玻璃是一種變色玻璃 當(dāng)受到太陽(yáng)光或紫外線(xiàn)照射時(shí) 其中的AgBr發(fā)生分解 產(chǎn)生銀原子 當(dāng)銀原子聚集到一定數(shù)量時(shí) 射在玻璃上的光大部分被吸收 原來(lái)無(wú)色透明的玻璃這時(shí)就會(huì)變成灰黑色 當(dāng)把變色后的玻璃放到暗處時(shí) 在CuO的催化作用下 銀原子和溴原子又會(huì)結(jié)合生成AgBr 于是 玻璃又變成無(wú)色透明 這就是變色玻璃變色的基本原理 用變色玻璃制作窗玻璃 可使烈日下透過(guò)的光線(xiàn)變得柔和且有陰涼感 變色玻璃也可用于制作太陽(yáng)鏡片等 夾層玻璃 是由堅(jiān)韌的聚乙烯醇縮丁醛 PVB 膠片將兩塊玻璃板在一定溫度和壓力下粘結(jié)成一個(gè)整體 它可由退火玻璃 鋼化玻璃或熱增強(qiáng)玻璃來(lái)制成 當(dāng)夾層玻璃破碎時(shí) 玻璃碎片粘在塑料中間層上 因此 夾層玻璃可以減少玻璃碎片對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)的傷害 開(kāi)闊視野 中空玻璃的特點(diǎn) 具有良好的保溫 隔熱 隔聲等性能 如在玻璃之間充以各種漫射光材料或電介質(zhì)等 則可獲得更好的聲控 光控 隔熱等效果 中空玻璃的用途 主要用于需要采暖 空調(diào) 防止噪音或結(jié)露以及需要無(wú)直射陽(yáng)光和特殊光的建筑物上 廣泛應(yīng)用于住宅 飯店 賓館 辦公樓 學(xué)校 醫(yī)院 商店等需要室內(nèi)空調(diào)的場(chǎng)合 也可用于火車(chē) 汽車(chē) 輪船 冷凍柜的門(mén)窗等處 鋼化玻璃 夾層玻璃 中空玻璃都屬于安全玻璃 開(kāi)闊視野 玻璃是一種價(jià)格低廉的人造寶石 用于仿制天然珠寶玉石 如玉髓 石英 綠柱石 祖母綠和海藍(lán)寶石 翡翠 軟玉和黃玉等等 寶石學(xué)上所指的用于仿寶石的玻璃是由石英和少量堿金屬元素如鈣 鈉 鉀或鉛 硼 鋁 鋇的氧化物組成 區(qū)分玻璃和寶石 用手觸摸樣品 天然寶石有一種冰涼感 而玻璃則有溫感 寶石都是晶體 傳熱比較快 玻璃是沒(méi)結(jié)晶的非晶質(zhì) 傳熱比較慢 用舌尖舐樣品確定涼或溫會(huì)更靈敏些 此外 用放大鏡觀(guān)察 玻璃的表面和內(nèi)部常有彎曲或旋渦狀的細(xì)線(xiàn)紋 其外觀(guān)很象將蜂蜜或膠水倒入清水后加以攪拌時(shí) 由于混合不均勻所產(chǎn)生的現(xiàn)象 玻璃內(nèi)部還經(jīng)常出現(xiàn)圓珠狀 橢圓狀 扁平狀等各種各樣的氣泡 用放大鏡也很容易觀(guān)察到 開(kāi)闊視野 玻璃與寶石 從高純度的石英玻璃 SiO2 熔融體中 拉出直徑約100微米的細(xì)絲 就得到石英玻璃纖維 其傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng) 所以又稱(chēng)光導(dǎo)纖維 簡(jiǎn)稱(chēng)光纖 玻璃的新發(fā)展 1 光導(dǎo)纖維 光纖 圖3 32光導(dǎo)纖維 優(yōu)點(diǎn) 信息容量大 可同時(shí)容納10億人通話(huà)或傳送多套電視節(jié)目 質(zhì)量小而且細(xì) 每千米27g不怕腐蝕 鋪設(shè)方便 抗干擾性能好 通訊質(zhì)量高 能防竊聽(tīng) 成本低 每千米1萬(wàn)元左右 醫(yī)療 信息處理 傳能傳像 遙測(cè)遙控 照明 1 普通玻璃是 混合物 純凈物 可在一定溫度范圍內(nèi)軟化 這是因?yàn)椴Ａ且环N物質(zhì) 沒(méi)有固定的 混合物 玻璃態(tài) 熔點(diǎn) 反饋練習(xí) 2 下列關(guān)于玻璃的敘述正確的是 A 制普通玻璃的主要原料是純堿 石灰石 石英B 普通玻璃的成分主要是硅酸鈉 硅酸鈣和二氧化硅C 玻璃是幾種成分熔化在一起的晶體D 玻璃是硅酸鈉鹽 有一定的熔點(diǎn) AB 3 工業(yè)上制造一般的光學(xué)玻璃用到的原料是 A 硼砂 燒堿 氧化銅 石英砂B 純堿 黏土 石英 氧化銅C 氧化鉛 純堿 石灰石 石英D 石灰石 純堿 黏土 硼砂 4 與普通玻璃具有相同組成的是 A 光學(xué)玻璃B 有色玻璃C 鋼化玻璃D 有機(jī)玻璃 C C 1 由玻璃的成分決定的 2 盡可能回收玻璃瓶 其中一部分可重新制造玻璃制品 一部分經(jīng)消毒可再利用 思考 1 玻璃的性能和用途是由什么決定的 如何減少和利用玻璃垃圾 2 什么叫硅酸鹽工業(yè) 試舉出三種硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品 是以含硅物質(zhì)為主要原料經(jīng)加熱制成硅酸鹽材料的制造工業(yè)叫硅酸鹽工業(yè) 如制造水泥 玻璃 陶瓷等 4 制造玻璃的主要設(shè)備和反應(yīng)條件是什么 3 制造玻璃的主要原料是什么 純堿 石灰石 石英 玻璃窯 玻璃熔爐 反應(yīng)條件是高溫 普通玻璃 石英玻璃 光學(xué)玻璃 鋼化玻璃 玻璃纖維 有色玻璃等 藍(lán)色 Co2O3 氧化鈷 紅色 Cu2O 氧化亞銅 淡綠色是因?yàn)榛煊卸r(jià)亞鐵離子 硅酸鈉 Na2SiO3 硅酸鈣 CaSiO3 二氧化硅 SiO2 7 玻璃的種類(lèi)很多 試舉出五種玻璃名稱(chēng) 5 玻璃的主要成分是什么 6 制造玻璃過(guò)程中 加入什么物質(zhì)后玻璃呈藍(lán)色 加入什么呈紅色 普通玻璃呈淡綠色是因?yàn)榛煊惺裁?二 陶瓷 陶器的發(fā)明是人類(lèi)早期科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑 是人類(lèi)第一次學(xué)會(huì)用黏土等天然物為原料 通過(guò)物理方法和化學(xué)反應(yīng)制造出來(lái)的一種有用的人造材料 同學(xué)們?cè)谌粘Ｉ钪薪佑|過(guò)哪些陶瓷制品 討論 圖3 25秦兵馬俑是陶制品 圖3 26景德鎮(zhèn)瓷器聞名世界 我國(guó)陶都江蘇宜興的陶器和瓷都江西景德鎮(zhèn)的瓷器 在世界上都享有聲譽(yù) 瓷器 英文名china 成為中華民族文化的象征之一 陶器 瓷器的區(qū)別 比較 二 陶瓷 圖3 27陶器制造過(guò)程示意圖 一般燒制的陶瓷制品 表面比較粗糙 而且有不同程度的滲透性 但日常生活中的許多陶瓷制品 表面光滑 不滲水 而且色彩豐富 非常漂亮 這是因?yàn)闊魄霸谂黧w表面涂上一層彩釉的緣故 在普通釉料中加入一些重金屬離子即可制得彩釉 加入的重金屬離子不同 空氣用量不同 彩釉的顏色不同 在普通釉料中加入不同的金屬元素 燒制時(shí)的空氣用量不同 都會(huì)影響彩釉的顏色 這對(duì)你有什么啟示 陶瓷具有抗氧化 抗酸堿腐蝕 耐高溫 絕緣 易成型等許多優(yōu)點(diǎn) 一些耐高溫 耐高壓的新型陶瓷被用來(lái)代替鋼材使用 生活餐具 電器絕緣瓷 實(shí)驗(yàn)室坩堝和蒸發(fā)皿 學(xué)與問(wèn) 1 在普通釉料中加入不同的金屬元素 燒制時(shí)生成不同的金屬氧化物 不同金屬氧化物的顏色不同 2 燒制時(shí)空氣用量不同 得到金屬離子的氧化態(tài)不同 顏色也不同 享有盛譽(yù)的中國(guó)古代陶瓷 耐高溫 抗氧化 耐酸堿腐蝕 硬度大 耐磨損 密度小等 制造發(fā)動(dòng)機(jī)和航天飛機(jī)的防護(hù)片 陶瓷的新發(fā)展 2 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 性能 用途 氮化硅陶瓷硬度大 本身具有潤(rùn)滑性 耐磨損 抗腐蝕 抗氧化 能抵抗冷熱沖擊 可用來(lái)制造軸承 汽輪機(jī)葉片 永久性模具 機(jī)械密封環(huán)等機(jī)械構(gòu)件 還可以用來(lái)制柴油機(jī) 陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī) 氮化硅陶瓷 新型結(jié)構(gòu)陶瓷除氮化硅陶瓷外 還有很多品種 如碳化硼陶瓷 二氧化鋯陶瓷 碳化硅陶瓷 鈉米陶瓷等等 它們廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 原子能工業(yè) 宇航事業(yè)等方面 陶瓷工業(yè)發(fā)展非常迅速 各種新型逃席不斷問(wèn)世 美國(guó) 哥倫比亞 號(hào)航天飛機(jī)的外殼 就是鋪砌了3 2萬(wàn)快金屬陶瓷耐熱片 用新型陶瓷材料代替金屬材料制發(fā)動(dòng)機(jī) 我國(guó)第一臺(tái)無(wú)水冷發(fā)電機(jī)試車(chē)成功 這是繼美 日之后 國(guó)際上僅有的幾次試驗(yàn)之一 專(zhuān)家門(mén)預(yù)言 隨著新陶瓷技術(shù)的發(fā)展 人類(lèi)將重返 石器時(shí)代 不過(guò)是個(gè)全新的石器時(shí)代 陶瓷的發(fā)展前景 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 思考 1 假如一輛普通的汽車(chē)在沙漠里行駛 在汽車(chē)零件不壞的情況下 最怕遇到的問(wèn)題是什么 缺水 為了散熱 因?yàn)槠?chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)多是由金屬制作 它們?cè)诟邷貢r(shí)容易損壞 必須用水來(lái)冷卻 2 汽車(chē)行駛時(shí) 為什么經(jīng)常要加水 三 水泥 水泥用途 水泥砂漿 水泥 沙子和水的混合物 是建筑黏合劑 混凝土 水泥 沙子和碎石的混合物 混凝土常用鋼筋做結(jié)構(gòu) 這就是常說(shuō)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 水泥的性能是如何表示的 水泥回轉(zhuǎn)窯 原料中的石膏的作用是什么 用強(qiáng)度等級(jí)來(lái)表示水泥的不同性能 常用的硅酸鹽水泥分為42 5 52 5 62 5三個(gè)等級(jí) 等級(jí)越高 性能越好 延緩水泥的硬化 1 下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是 A 鋼化玻璃B 水泥C 碳酸鈉D 水玻璃 2 在制取水泥 玻璃的生產(chǎn)中 共同使用的原料是 A 純堿B 石灰石C 石英D 焦炭 C B 3 熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是 A 石英坩堝B 普通玻璃坩堝C 生鐵坩堝D 陶瓷坩堝 C 4 某型號(hào)水泥主要成分為Ca2SiOx Ca3SiOy Ca3Al2Oz則 X y z 4 5 6 反饋練習(xí)