3.1无机非金属材料.ppt

几种玻璃的特性和用途 * 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，划时代的材料可作为人类文化的里程碑。 人类使用的材料 无机非金属材料 金属材料 有机高分子材料 这些在我们日常生活中有什么意义？ 导入新课 新型无机非金属材料的用途 第一节 传统无机非金属材料 1. 传统的硅酸盐材料 2.新型无机非金属材料 1.了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。 2.了解常见无机非金属材料生产原理。 教学目标 1.硅氧四面体的特殊性。 2.一些无机非金属材料生产的化学原理。 通过多种途径，帮助学生逐渐形成对化学与材料发展关系比较全面的认识。 教学重点 教学难点 传统硅酸盐 黏土 （主要成为Al2O3·2SiO2·2H2O） 石英 钾长石 （主要成分K2O·Al2O3·6SiO2) （主要成分SiO2) 钠长石 （主要成分Na2O·Al2O3·6SiO2） 黏土 石英 钠长石 硅氧结构的特殊性： 环状结构硅酸盐矿物中的几种硅氧骨干环 a 三元环 b 四元环 c 六元环 d双层六元环 硅酸盐材料的特点： 1.稳定性强 2.硬度高 3.熔点高 4.难溶于水 5.绝缘 6.耐腐蚀 在我国具有悠久的历史。 如：唐朝的的“唐三彩”宋朝的钧瓷等，都闻名于世都闻名于世流传至今。 唐三彩 一. 传统的硅酸盐材料 陶瓷 陶瓷 土器 瓷器 普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3 普通玻璃的原料： 石英砂（主要成分是SiO2) 石灰石（主要成分CaCO3） 纯碱 玻璃 玻璃制品 玻璃制造过程发生的化学反应主要是： 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温 运动器材 汽车 火车用玻璃窗 耐高温 耐腐蚀 高强度 抗震裂 钢化玻璃 玻璃钢 宇航服 光导 通信材料 耐腐蚀 耐高温 不导电 隔热 放虫蛀 玻璃纤维 眼镜 照相机 显微镜和望远镜 透光性好 有折光性和色散性 光学玻璃 化学仪器 高温水银灯 紫外线灯罩 膨胀系数小 耐酸碱强度大 滤光 石英玻璃 玻璃窗 玻璃器等 在高温下易软化 普通玻璃 用 途 特 性 种类 水泥 水泥是另一种常见的硅酸盐材料。 普通硅酸盐水泥的主要成分： 硅酸三钙（3CaO·SiO2) 铝酸二钙（2CaO·SiO2) 铝酸三钙（ 3CaO·Al2O3） 铁铝酸钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3 水泥可以在空气和水中硬化，被广泛用做建筑材料。 水泥 沙子和碎石等的混合物叫混凝土。 大量用于建筑，水利，道路和国防工程中，并大都采用钢筋骨架的混凝土设计。 建筑 水利 二新型无机非金属材料 现代科技赋予陶瓷在光、电、磁等化学和生物学等方面的新的特性和功能。 二. 新型无机非金属材料 新型陶瓷 半导体材料 耐高温陶瓷 磁性陶瓷 生物陶瓷 透明陶瓷 信息： 能源: 生物: 新型陶瓷已经Si和O两种元素为主的传统组成体系，进一步提高陶瓷的性能。 如：碳化硅（SiC)又称金刚砂，其结构与金刚石相似，硬度也可与其相媲美，可作优质的磨料，且其化学性稳定，可耐2000℃的高温，可做航天器的涂料 SiO2+3C=SiC+2CO↑ ＞1900℃ 氮化硅（Si3N4) 熔点高、硬度大、化学性质稳定 用处： 制造轴承、汽轮机片、发动机受热面， 特点： 3Si+2N2=Si3N4 1300℃ 3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl 工业制法： 化学气象沉积法： 耐火材料生产工艺流程 新型陶瓷 金刚砂 生物陶瓷 单晶硅 传统无机非金属材料大都是硅酸盐混合物，而新型无机非金属材料可获得纯净物。 地壳中的硅含量丰富，但大多数是以硅酸盐和氧化物的形式存在，需要用化学方式制高纯度单质硅 单质硅 高纯硅的制法： 1.高纯度焦炭与石英砂反应制的纯度为95％～99％的硅 SiO2+2C=Si+2CO↑ 1600～1800℃ 2.再生产高纯硅 Si+3HCl=SiHCl3+H2 250～300℃ Cu粉或Ag粉 3.提纯后的SiHCl3被高纯度氢气还原 SiHCl3+H2=Si+3HCl 1100～1200℃ *