高中化学物质的非典型聚集状态集锦课件选修3.ppt

第四节  几类其他聚集状态的物质•     典型的物态是固，液，气三态！在生活中你还见到或实用过其他物态的物质吗？（请举几例！）   玻璃          橡胶      石蜡     沥青一一. .非晶态固体（即非晶体）非晶态固体（即非晶体）•1.定义：内部微粒的排列呈现短程有序短程有序而长程无序长程无序状态的一类固体.•2.类别：通常包括传统的玻璃，非晶态高分子聚合物，非传统的玻璃，非晶态高分子聚合物，非晶态金属及非晶态半导体晶态金属及非晶态半导体等•3.示例：玻璃，橡胶，石蜡，沥青，无定形硅等•4.特征：虽无对称性，各向异性和自范性，但却具有一些优良的性能：高强度和硬度，抗腐蚀性等二二. .液晶液晶•1.定定义：：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.•2. 种种类：：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1万多种液晶材料，其中常用的液晶显示材料有上千种，主要有联苯液晶、苯基环己烷液晶及酯类液晶等￿•3.用途：用途：最主要用于制造显示器.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=10-9m1nm=10-9m•2.2.纳米材料纳米材料: :是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1~100mm1~100mm）或）或由他们作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由他们作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）和颗粒间的界面（呈无序结构）两部分粒（呈晶体结构）和颗粒间的界面（呈无序结构）两部分•3.3.特征：具有（特征：具有（1 1）表面与界面效应）表面与界面效应--------这是指纳米晶体粒表面原子数与总原这是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 　　　　•（（2 2）小尺寸效应）小尺寸效应--------当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长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边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出““新奇新奇””的现的现象例如，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象例如，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2020纳米时却开始导电。

再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石纳米时却开始导电再譬如，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，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，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，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等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，在例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在1.13651.1365千克水里只要放入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千分之一这种粒子，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机上的雷达吸收材料等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. .4.4.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，可分为物理方法和化学方法：纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法：•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、高频感应等方法使原　　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。

其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，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、电火花爆炸等方法　　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，但产品纯度低，颗粒分布不均匀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，控制适当的条件得到纯元素、合金或复采用球磨方法，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作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不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•2 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化学反应合成纳米　　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，粒度分布窄其特点产品纯度高，粒度分布窄2.22.2　沉淀法　沉淀法　　把沉淀剂加入到盐　　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简单易行，但纯度低，溶液中反应后，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，适合制备氧化物颗粒半径大，适合制备氧化物2.32.3水热合成法水热合成法　　高温高压下在水溶液或蒸　　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米粒子其特点纯度高，分散性好、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、粒度易控制粒度易控制2.42.4溶胶凝胶法溶胶凝胶法　　　金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，　　　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纳米粒子其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程再经低温热处理而生成纳米粒子其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和易控制，适于氧化物和ⅡⅡ～～ⅥⅥ族化合物的制备族化合物的制备2.52.5微乳液法微乳液法　　两种互不相　　两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、溶的溶剂在表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特点粒子的单分散和界面性好，热处理后得纳米粒子其特点粒子的单分散和界面性好，ⅡⅡ～～ⅥⅥ族半导体纳族半导体纳米粒子多用此法制备米粒子多用此法制备 　　　　•     纳米米颗粒的粒的应用用 • 1. 脾气爆燥、易燃易爆的纳米金属颗粒金属纳米颗粒表面上的原子十分活泼。

实验上发现如果将金属铜或铝作成纳米颗粒，遇到空气就会激烈燃烧，发生爆炸可用纳米颗粒的粉体作成功固体火箭的燃料、催化剂• 2. 材料世界中的大力士--纳米金属块体金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料，它会变得十分结实，强度比一般金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富于弹性• 3.  奇妙的碳纳米管碳纳米管是由石墨中一层或若干层碳原子而卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米比重只有钢的六分之一，而强度却是钢的100部轻而柔软又非常结实的材料最好是作防弹背心如果，用碳纳米管作出绳索，是从月球上挂到地球表面，而唯一不被自身重量所拉断的绳索如果用它作为地球--月球乘人的电梯•￿￿4. 善变颜色的纳米氧化物材料氧化物纳米颗粒最大的本领是在电场作用下或在光的照射下迅速改变颜色作成士兵防护激光枪的眼镜和广告板，在电、光的作用下，会变得更加喧丽多彩    5.  刚柔并济的纳米陶瓷纳米陶瓷粉制成的陶瓷有一定的塑性，高硬度和耐高温，使发动机工作在更高的温度下，汽车会跑得更快，飞机会飞得更高6.  爱清洁的纳米材料把透明疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或窗玻璃上，大楼不会被空气中的油污弄脏，玻璃也不会沾上水蒸气而永远透明。

将这种纳米颗粒放到织物纤维中，做成的衣服不沾尘，省去不少洗衣的麻烦 7. 法力无边的半导体纳米材料半导体纳米材料的最大用处是可以发出各种颜色的光，可以做成超小型的激光光原它还可以吸收太阳光中的光能；把它们直接变成电能8.  运送药物的“导弹”把药物制成纳米颗粒或者把药物放入磁性纳米颗粒的内部这些颗粒可以自由地在血管和人体组织内运动，如果在人体外部加以导向，使药物集中到患病的组织中，那么药物治疗的效果会大大地提高四四. .等离子体等离子体•1.定定义：：有大量带电微粒微粒（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）和流流动性性，故其用途十分广泛•3.产生方法生方法:对气体进行高温高温，高能高能电磁波的照射磁波的照射及大自然的天体天体现象象等1．．（（96高考高考 ））关于晶体的下列说法正确的关于晶体的下列说法正确的是是 （（ ））A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 【晶体考查综合练习【晶体考查综合练习】】A2 2．．（（9898高高考考））下下列列叙叙述述正正确确的的是是（（ ））A A、、同同主主族族金金属属的的原原子子半半径径越越大大熔熔点点越越高高B B、、 稀稀 有有 气气 体体 原原 子子 序序 数数 越越 大大 沸沸 点点 越越 高高C C、、分分子子间间作作用用力力越越弱弱分分子子晶晶体体的的熔熔点点越越低低D D、同周期元素的原子半径越小越易失去电、同周期元素的原子半径越小越易失去电B CB C3 3. .下列有关晶体的叙述中正确的是（下列有关晶体的叙述中正确的是（ ））　（　（A A）离子晶体中可能含有共价键）离子晶体中可能含有共价键　（　（B B）分子晶体中的分子不会含有离子键）分子晶体中的分子不会含有离子键　（　（C C）分子晶体中的分子内一定含有共价键）分子晶体中的分子内一定含有共价键　（　（D D）原子晶体中一定含有非极性键）原子晶体中一定含有非极性键A A4.4.（（0202年上海年上海1010））水的状态除了气、液和固态水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。

它是由液态水急速冷却到外，还有玻璃态它是由液态水急速冷却到165K165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是（有关玻璃态水的叙述正确的是（ ））A A 水由液态变为玻璃态，体积缩小水由液态变为玻璃态，体积缩小 B B 水由液态变为玻璃态，体积膨胀水由液态变为玻璃态，体积膨胀 C 玻璃态是水的一种特殊状态玻璃态是水的一种特殊状态 D 玻璃态水是分子晶体玻璃态水是分子晶体 C C5 5．．石石墨墨的的晶晶体体具具有有层层状状结结构构，，在在同同一一层层内内每每个个碳碳原原子子与与相相邻邻的的 个个碳碳原原子子以以 键键结结合合，，形形成成 平平面面网网状状结结构构，，其其中中最最小小的的碳碳环环有有 个个碳碳原原子子，，键键角角为为 ，，晶晶体体中中层层与与层层之之间间以以 相相结结合合，，使使层层与与层层之之间间容容易易滑滑动动。

石石墨墨晶晶体体每每一一层层内内碳碳原子与原子与C-C单键数的比是单键数的比是_ 2﹕3 ____ 3 3共价共价正六边形正六边形6 61201200 0分子间作用力分子间作用力6．．（（96高考高考29））下左图是石英晶体平面示意图下左图是石英晶体平面示意图,它实际上是立体的网状结构它实际上是立体的网状结构,其中硅、氧原子数之其中硅、氧原子数之比为比为 .原硅酸根离子原硅酸根离子SiO44-的结构可表示为的结构可表示为上右图上右图.二聚硅酸根离子二聚硅酸根离子Si2O76-中中,只有硅氧键只有硅氧键,它它的结构可表示为的结构可表示为 1：：2形如球状的多面体形如球状的多面体(如图如图),该结构的建立基于以下考虑该结构的建立基于以下考虑:7．．（（97高考高考36））1996年诺贝化学奖授予对发年诺贝化学奖授予对发现现C60有重大贡献的三位科学家有重大贡献的三位科学家.C60分子是分子是①①C60分子中每个碳原子只跟相邻的分子中每个碳原子只跟相邻的3个个碳原子形成化学键碳原子形成化学键 ②②C60分子只含有五边形和六边形分子只含有五边形和六边形; ③③多面体的顶点数、面数和棱边数的多面体的顶点数、面数和棱边数的关系关系, ,遵循欧拉定理遵循欧拉定理: : 据上所述据上所述,可推知可推知C60分子有分子有12个五边形和个五边形和20个六边形个六边形,C60分子所含的双键数为分子所含的双键数为30.请回答下列问题请回答下列问题: 1)1)固体固体C C6060与金刚石相比较与金刚石相比较, ,熔点较高者应是熔点较高者应是___________,___________,理由是理由是: :_________________________________________________.金刚石金刚石 金刚石属原子晶体金刚石属原子晶体,而固体而固体C60不是不是,故金刚石熔点较高故金刚石熔点较高. 可能可能 (3)通过计算通过计算,确定确定C60分子所含单键数分子所含单键数.C60分子所分子所含单键数为含单键数为_______________. 能否发生反应生成能否发生反应生成C C6060F F6060( (填填“可能可能”或或“不可能不可能”)______,)______,并简述其理由：并简述其理由：________________ . .(2)(2)试估计试估计C C6060跟跟F F2 2在一定条件下在一定条件下, ,(4)C(4)C7070分子也已制得分子也已制得, ,它的分子结构模型可以与它的分子结构模型可以与C C6060同样考虑而推知同样考虑而推知. .通过计算确定通过计算确定C C7070分子中五分子中五边形和六边形的数目边形和六边形的数目.C.C7070分子中所含五边形数分子中所含五边形数为为____________,____________,六边形数为六边形数为_________._________.因因C60分子含分子含30个双键个双键,与极活泼的与极活泼的F F2 2发生加成反应即可生成发生加成反应即可生成C C6060F F606060 12 25了了NaClNaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。

体 NiONiO（氧化镍）晶体的结构与（氧化镍）晶体的结构与NaClNaCl相同相同,Ni,Ni2+2+与最邻近与最邻近O O2-2-的核间距离为的核间距离为a a☓☓1010-8-8cmcm，计算，计算NiONiO晶晶体的密度（已知体的密度（已知NiONiO的摩尔质量为的摩尔质量为74.7g.mol74.7g.mol-1-1). ). 8.8.（（9999年高考年高考33)33)(1)(1)中学教材上图示中学教材上图示（（2）天然的和绝大部分人式制备的）天然的和绝大部分人式制备的晶体晶体 都存在各种缺陷，例如在某种都存在各种缺陷，例如在某种NiONiO晶体中就存在如晶体中就存在如下图所示的缺陷：一个下图所示的缺陷：一个NiNi2+2+空缺，另有两个空缺，另有两个NiNi2+2+被被两个两个NiNi3+3+所取代其结果晶体仍呈电中性，但化合所取代其结果晶体仍呈电中性，但化合物中物中NiNi和和O O的比值却发生了变化某氧化镍样品组的比值却发生了变化某氧化镍样品组成为成为NiNi0 0．．9797O O，试计算该晶体中，试计算该晶体中NiNi3+3+与与NiNi2+2+的离子数的离子数之比。

之比解：设解：设1 mol Ni1 mol Ni0.970.97O O中含中含NiNi3+3+ x mol x mol，，NiNi2+2+(0.97-x) mol(0.97-x) mol根据电中性：根据电中性：3x mol+2(0.97-x) mol=2××1 mol x=0.06 Ni2+为为(0.97-x) mol=0.91 mol 离子数之比离子数之比Ni3+∶∶Ni2+=0.06∶∶0.91=6∶∶91 9.(1)下列有关晶体的叙述中正确的是下列有关晶体的叙述中正确的是( ) （（A A）离子晶体中可能含有共价键）离子晶体中可能含有共价键（（B B）分子晶体中的分子不会含有离子键）分子晶体中的分子不会含有离子键（（C C）分子晶体中的分子内一定含有共价键）分子晶体中的分子内一定含有共价键（（D D）原子晶体中一定含有非极性键）原子晶体中一定含有非极性键AB(2) 有下列晶体：有下列晶体：A、水晶　、水晶　B、冰　、冰　C、氯化钾　、氯化钾　D、、白磷　白磷　E、晶体氩　、晶体氩　F、氯化铵　、氯化铵　G、金刚石、金刚石　　　　 请用序号回答下列问题：请用序号回答下列问题：　（　（1）属于原子晶体的化合物是）属于原子晶体的化合物是___，直接由原子构成，直接由原子构成的原子晶体是的原子晶体是___ ，直接由原子构成的分子晶体是，直接由原子构成的分子晶体是___。

　（　（2）由极性分子构成的晶体是）由极性分子构成的晶体是__________，含有共，含有共价键的离子晶体是价键的离子晶体是____________，属于分子晶体的单质，属于分子晶体的单质是是__________　（　（3）受热熔化时化学键不被破坏的是）受热熔化时化学键不被破坏的是__________，，受热熔化时需克服共价键的是受热熔化时需克服共价键的是__________ AAGDEBFDEBDEAG二十个等边三角形的面和一定二十个等边三角形的面和一定数目的顶点组成，每个顶点各数目的顶点组成，每个顶点各有一个硼原子通过观察图形有一个硼原子通过观察图形和推算可得知此基本结构单元和推算可得知此基本结构单元是由是由_______个硼原子个硼原子 构成的，构成的，其中其中B－－B键的键角是键的键角是_____ 10．已知晶体硼的基本结构单元是由硼．已知晶体硼的基本结构单元是由硼 原子组成的正二十面体（如下图所示），它是由原子组成的正二十面体（如下图所示），它是由12 60o 。