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硅酸盐材料、高分子材料

一周强化

一、一周内容概述

1、玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料及其用途;

2、生活中常用的塑料、合成纤维和合成橡胶的种类、性能和用途;

3、材料的组成、结构和性能之间的关系;

4、化学是材料科学发展的基础,化学科学的发展对提高人类生活质量起到积极作用。 

二、重难点知识剖析

(一)玻璃、陶瓷和水泥

1、硅酸盐工业

(1)概念:以含硅物质为原料,经过加热制成硅酸盐产品的工业叫做硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属于硅酸盐工业。

(2)特点:稳定性强,硬度高,熔点高,难溶于水,绝缘,耐腐蚀等。

  ①原料:均为含硅固体物质(水泥工业用粘土,玻璃工业用石英)

  ②反应条件:高温

  ③反应原理:复杂的物理、化学变化

  ④产品的主要成分:硅酸盐

(3)水泥和玻璃生产的比较

  ①水泥熟料中填加石膏,目的是调整水泥的硬化速度(延缓)。

  ②玻璃态物质

  玻璃态物质是一种特殊的混合物,是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态。玻璃态物质的结构特点是:它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列,但又不像无定形体那样无规则排列,人们把玻璃态的这种结构特征称为“短程有序”,“远程不序”,就是说,从小范围来看,它有一定的晶型排列,从整体来看,却像无定形物质那样无晶形的排列规律。所以玻璃态物质没有一定熔点,而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。

  ③水泥的硬化

  在水泥的硬化过程中,水泥不断地与水作用生成不同的水合物,并放出一定的热量。生成的水合物逐步形成胶体物,并开始凝聚,最后,有些胶体物转变为晶体,使胶体物和晶体交错地结合起来,成为强度很大的固体。

2、无机非金属材料的分类

(1)传统无机非金属材料(硅酸盐材料):水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。

(2)新型无机非金属材料:半导体材料、超硬耐高温材料、吸光材料等。

3、硅酸盐材料

(1)水泥:以石灰石、粘土作原料,在高温下发生复杂的物理、化学变化,经溶化、冷却后,再在熟料中加入3%以下的石膏以控制凝结速度,即得普通硅酸盐水泥。

  普通水泥的主要成分是硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)和铝酸三钙(3CaO·Al2O3)等。

(2)玻璃:以纯碱、石灰石、过量石英为原料,在高温下发生复杂的物理、化学变化,在玻璃窑熔融反应后形成玻璃。玻璃有普通玻璃、石英玻璃、光学玻璃等。玻璃没有固定的熔、沸点。

(3)陶瓷

  ①制造陶瓷的主要原料:粘土。

  ②制造陶瓷的一般过程:混合、成型、干燥、烧结、冷却、成为陶器。

  ③陶瓷的种类(根据原料、烧制温度划分):土器、陶器、瓷器、炻器等。

(二)塑料、纤维和橡胶

1、有机高分子化合物的基本性质

(1)有机高分子化合物形成物质是混合物

  对高分子材料来讲,它是由许多聚合度不同的高分子聚集在一起(即许多不同的分子),所以通常讲高分子物质属于混合物。

(2)有机高分子化合物一般形成非晶体的分子型物质

  高分子化合物分子量虽然很大,但存在单个分子,不属于原子晶体。

(3)溶解性

  ①一般不溶于水

  ②有的溶于有机溶剂

  常见的良好的有机溶剂有三氯甲烷(氯仿)、丙酮、乙酸乙酯。

(4)热塑性:高分子材料受热到一定温度范围,开始软化直到成液体。冷却后又变固体。

  ①热塑性:高分子材料受热到一定温度范围,开始软化直到成液体。冷却后又变固体。具有热塑性可证明高分子化合物的物质为非晶体,同时在工业、农业及日常生活中利用热塑性制成各种形状的产品(聚乙烯, 聚氯乙烯, 聚丙烯等)。

  ②热固性:有些体型高分子(经加工成型)不会受热熔化(酚醛塑料)。

  线型高分子化合物具有热塑性,体型高分子化合物具有热固性。

(5)强度:高分子材料的强度一般都比较大。

(6)电绝缘性:高分子化合物链中的原子以共价键结合,一般不导电,因此广泛用于电气工业上。

  此外,有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能。但也有不耐高温、易燃烧、易老化,废弃后不易分解等不足。

2、塑料

  塑料是一类可塑性材料,主要成分是合成树脂,一般还要加入能改进机械性能的增强材料和填料,能提高塑性的增塑剂,防老化的防老剂等添加剂,经压制成型或挤压成型等加工处理,才能制成塑料成品。生产塑料的合成树脂较常见的有:

(1)聚氯乙烯塑料

  ①原料:乙炔、氯化氢;

  ②单体:CH2=CHCl;

  ③合成方程式:

    

    n为200~2000,相对分子质量约为12500~125000。

(2)酚醛塑料

  ①原料:苯酚、甲醛;

  ②反应化学方程式:

    

3、合成纤维

  合成纤维是由线型高分子加工制成的。高分子链之间以分子间力相作用,有的还有氢键的作用,有很好的强度和弹性,耐磨、耐腐蚀性也很好。合成纤维品种繁多。

4、合成橡胶

  通用橡胶:如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。

  特种橡胶:如耐热和耐酸碱的氟橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等。

  人们在长期的生产和科学实验中,认识了天然橡胶的结构,其化学组成是聚异戊二烯,从中得到启发,终于成功地合成了多种橡胶。合成橡胶以石油、天然气为原料,由石油化工生产的二烯烃和烯烃为单体。

(1)丁苯橡胶

  ①单体:

  ②合成化学方程式:

    

(2)硫化橡胶

  优点:具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等

5、复合材料

  复合材料:两种或两种以上高分子材料组合成的一种新型材料

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