[理学]化学与材料.ppt

目录 6.1 单质的物理性质 6.1.1 熔点、沸点和硬度 1 单质的熔点 3 单质的硬度 4 主族元素的晶体类型 5 非金属单质的晶体结构 C60的发现 碳的同素异形体 足球烯用途 用大功率的激光束轰击石墨使其汽化，用1MPa压力的氦气产生超声波，使被激光束汽化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形成新的碳原子，从而得到了C60。 “足球烯”本身更有着无数优异的性质，它本身是半导体，掺杂后可变成临界温度很高的超导体，由它所衍生出来的碳微管比相同直径的金属强度高100万倍。 1 单质的电导率 6.2 单质的化学性质 6.2.1 金属单质的还原性 温度对单质活泼性的影响* 金属与氧的作用 续 3 金属的溶解 4 金属的钝化 6.2.2 非金属单质的氧化还原性 值得注意的问题： 6.3 无机化合物的物理性质 6.3.1 氯化物的物理性质 1 氯化物的熔点和沸点 氯化物熔点 2 离子极化理论及应用* 影响离子极化作用的重要因素* 极化对晶体结构和熔点的影响* 6.3.2 氧化物的熔点、沸点和硬度 6.4 无机化合物的化学性质 6.4.1 氧化还原性 6.4.2 酸碱性 R(OH)x离子键理论* 氯化物 硅酸盐 6.5 配位化合物 6.5.1 配位化合物的组成和结构 1 简单配合物 2 特殊配合物（螯合物和羰合物） 3 价键理论 空间构型 6.5.2 配位化合物的命名 配合物命名示例 6.5.3 配合物及配位化学的应用 1 离子的定性鉴定 2 电镀工业方面 3 冶金工业方面 4 生物医学方面 6.6 无机材料 6.6.1 金属和合金材料 1 合金的基本结构类型 金属化合物 碳化物 2 轻质合金 3 耐热合金与低熔合金 4 形状记忆合金 5 非晶态合金 6.6.2 无机非金属材料 1 耐热高温结构材料 2 半导体材料 3 超导材料 4 光导纤维 6.6.3 纳米材料和纳米碳管 纳米材料的表面效应和体积效应 选读材料 稀土金属 本章小结 金属固溶体 一种溶质元素（金属或非金属）原子溶解到另一种溶剂金属元素（较大量的）的晶体中形成一种均匀的固态溶液，这类合金称为金属固溶体。金属固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。例如钒、铬、锰、镍和钴等元素与铁都能形成置换固溶体；而氢、硼、碳和氮与许多副族金属元素能形成间隙固溶体。 纯金属 溶质金属 溶剂金属 图6.16 金属固溶体晶格示意图 置换固溶体 间隙固溶体 当合金中加入的溶质原子数量超过了溶剂金属的溶解度时，除能形成固溶体外, 同时还会出现新的相，这第二相可以是另一种组分的固溶体，而更常见的是形成金属化合物。 金属化合物种类很多，从组成元素来说可以由金属元素与金属元素，也可以由金属元素和非金属元素组成。前者如Mg2Pb、CuZn 等；后者如硼、碳和氮等非金属元素与d区金属元素形成的化合物，分别称为硼化物、碳化物、氮化物等。 碳能和大多数元素形成化合物。碳与电负性比碳小的元素形成的二元化合物，除碳氢化合物外，称为碳化物。 离子型碳化物 指活泼金属的碳化物，如碳化钙(CaC2)，熔点较高(2300℃)，工业产品叫电石。 共价型碳化物 非金属硅和硼的碳化物，如碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)。熔点高(分别为2827℃、2350℃)、硬度大，为原子晶体。 金属型碳化物 由碳与钛、锆、钒、铌、钽、钼、钨、锰、铁等d区金属形成，例如WC、Fe3C等。这类碳化物的共同特点是具有金属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大，但脆性也大。 轻质合金是由镁、铝、钛、锂等轻金属形成的合金。主要优点是密度小，在交通运输、航空航天等领域有重要应用。 铝合金 在铝中加入镁、铜、锌、锰形成铝合金。 铝铜镁合金称为硬铝，铝锌镁铜合金称为超强硬铝(其强度远高于钢)。这些铝合金相对密度小、强度高、易成型，广泛用于飞机制造业。 钛合金 钛中加入铝、钒、铬、钼、锰等形成钛合金。 钛合金具有密度小、强度高、抗磁性、耐高温、耐海水腐蚀等优点。是制造飞机、火箭发动机，人造卫星外壳，宇宙飞船船舱、潜艇等的重要结构材料。 耐热合金主要是第V~VII 副族元素和VIII族高熔点元素形成的合金。应用最多的有铁基、镍基和钴基合金。它们广泛地用来制造涡轮发动机、各种燃气轮机热端部件，涡轮工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。 低熔合金常用的低熔金属及其合金元素有汞、锡、铅和铋等。汞常用做温度计、气压计中的液柱，也可做恒温设备中的电开关接触液。汞容易与很多种金属形成合金。铋的某些合金可应用于自动灭火设备、锅炉安全装置以及信号仪表等，还可用作原子能反应堆的冷却剂。 形状记忆合金有一个特殊的转变温度，在转变温度以下，金属晶体结构处于一种不稳结构状态，在转变温度以上，金属结构是一种稳定结构状态。