第3章 第3节 液晶、纳米材料与超分子（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第3节　液晶、纳米材料与超分子 课程内容标准 1.知道物质除有三种基本的聚集状态外，还有晶体、非晶体、液晶、纳米材料和等离子体等其他聚集状态，知道非晶体、液晶、纳米材料和等离子体的概念及结构与性质的关系。 2．了解人类探索物质结构的过程，认同“物质结构的探索是无止境的”观点，了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。 一、液晶 1．液晶的概念是物质在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性，人们形象地称这类物质为液态晶体，简称液晶。 2．液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面之所以表现出类似晶体的各向异性，是因为其内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。 3．在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态，这就是电子手表和笔记本电脑上数字或图像得以显示的原因。 [提醒]　(1)晶体与非晶体必须是固体，二者本质的区别是物质内部的微粒能否有序地规则排列。 (2)液晶为液态晶体，既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性。 二、纳米材料 1．纳米材料由直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成。 2．纳米颗粒内部具有晶状结构，界面则为无序结构，因此纳米材料具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质。 3．纳米材料在光、声、电、磁、热、力、化学反应等方面完全不同于由微米量级或毫米量级的结构颗粒构成的材料，例如，纳米陶瓷有极高的硬度，并在低温下显示出良好的延展性。 4．纳米材料的应用 (1)碳纳米管纤维长、强度高、韧性高，强度比同体积钢的强度高100倍，质量却只有钢的1/7到1/6，被称为“超级纤维”；此外，它还有特殊的电学、热学、光学、储氢等性能。 (2)纳米车能够在原子表面行进，化学家有望制造出各种各样纳米尺度的微型机器。 (3)向化妆品中加入纳米颗粒，可使化妆品具备防紫外线功能，在化纤布料中加入少量纳米颗粒可使化纤布料防静电。 三、超分子 1．概念：若两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质，可以把这种聚集体看成分子层次之上的分子，称为超分子。 2．微粒间的作用：超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 3．冠醚 不同大小的冠醚可以夹带不同的金属离子，冠醚与金属离子的聚集体可以看成是一类超分子，可用作有机反应的催化剂。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，而非晶体内部物质微粒排列是不规则的。(√) (2)非晶体的各种物理性质在各方向上都相同。(√) (3)非晶体材料的性能不如晶体材料好。(×) (4)纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分都是长程有序。(×) (5)冠醚可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。(√) 学习任务　液晶、纳米材料与超分子的比较 1．为什么非晶体没有晶体所具有的对称性、各向异性和自范性？ 提示　因为非晶体的内部微粒的排列是长程无序和短程有序。 2．为什么液晶具有显示功能？ 提示　液晶的显示功能与液晶材料内部分子的排列有关，在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向有序排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态。 3．为什么纳米材料在声、光、电、磁、化学反应等方面表现出特异性能？ 提示　因为组成纳米材料的晶状颗粒内部的有序原子和晶粒界面的无序原子各约占原子总数的50%，使纳米材料的粒子细化和界面原子比例较高，从而使纳米材料有独特的性质。 聚集状态 非晶体 液晶 纳米材料 超分子 定义 基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序的聚集状态 在一定温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体各向异性的聚集状态 三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料 分子层次之上的分子聚集体 特征 某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶态硅对光的吸收系数大 折射率、磁化率、电导率均表现出各向异性，液晶显示的驱动电压低、功率小 粒子细化、界面原子比例高，使纳米材料在光、声、电、磁、热、力、化学反应等方面具有特性 分子识别、分子组装 重要 应用 制作各种容器、太阳能电池 液晶显示器、电子表、计算器、数字仪表 化妆品、涂料、食品、化纤布料、隐形飞机 复制组装新型分子材料 1．纳米材料是最有前途的新型材料之一，世界各国对这一新材料给予了极大的关注。纳米粒子是指直径为1～100 nm的超细粒子。由于表面效应和体积效应，使其常有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料，下列有关纳米粒子的叙述不正确的是(　　) A．因纳米粒子半径太小，故不能将其制成胶体 B．一定条件下纳米粒子可催化水的分解 C．一定