第3章 第3节　液晶、纳米材料与超分子-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二化学选择性必修2 同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019，单选）

第3节　液晶、纳米材料与超分子 [素养发展目标]　1．通过物质的结构特点及物质的存在形式，探析物质结构对性质的影响。　2．通过不同聚集状态的物质的重要应用，认识化学技术和社会之间的相互关系，具有探索未知、崇尚真理的意识。 一、液晶 1．定义：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的物质称液晶。 2．性质及原因 (1)性质：液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现各向异性。 (2)原因：液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。 二、纳米材料 1．结构：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．性质：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．应用：纳米材料的颗粒很小和处于界面的原子所占比例较高，使得纳米材料在光学、声学、电学、磁学、热学、力学、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。 4．“明星”纳米材料 (1)家族：富勒烯(C60等球碳)、石墨烯(单层石墨片)和碳纳米管。 (2)碳纳米管 ①结构：管状结构，由石墨片围绕中心轴按照一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空“微管”。 ②特性：纤维长、强度高、韧性高。 ③性能：具有特殊的电学、热学、光学、储氢等性能。 三、超分子 1．概念：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。 2．结构：内部分子之间通过非共价键结合，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．冠醚及其作用 与阳离子作用，随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，成为有机反应中的催化剂。 4．应用：进行分子识别、分子组装，促进超分子化学研究的发展。 1．下列关于液晶的说法正确的是(　　) A．液晶是液体和晶体的混合物 B．液晶是一种晶体 学生用书第69页 C．液晶分子在特定条件下排列比较整齐，但不稳定 D．所有物质在一定条件下都能成为液晶 C　[液晶有液体的流动性与晶体的各向异性，故A错误；液晶既不同于晶体又不同于非晶体，故B错误；液晶在特定条件下如外加电场作用下排列整齐，一旦取消电场又恢复原状，所以液晶不稳定，故C正确；人们熟悉的物质状态(又称相)为气、液、固，较为生疏的是液晶，所以并不是所有物质都具有液晶态，故D错误。] 2．下列说法正确的是(　　) ①纳米材料可大大提高材料的强度和硬度　②纳米材料可提高材料的磁性　③纳米材料能制作高贮存密度的量子磁盘　④纳米机器人“医生”能进入人体杀死癌细胞　⑤纳米是长度单位 A．①②③④⑤　　　　　　　　 B．②③④ C．②③④⑤ D．①②③④ A　[纳米材料的性能包括提高材料的强度、硬度、改变颜色、增强磁性等。纳米技术能制造出纳米“机器人”，进入人体杀死癌细胞，制作的量子磁盘，能作高密度的磁记录。纳米是长度单位。] 3．科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。下列说法正确的是(　　) A．我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动 B．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段 C．“纳米车”是一种分子晶体 D．C60熔点比金刚石熔点高 B　[据题意，“纳米车”是肉眼所不能见的，A项错误；“纳米车”只是几个分子的“组装”体，并非晶体，C项错误；C60属于分子晶体，熔点要比金刚石低得多，D项错误。] 探究　液晶、纳米材料与超分子的比较 世界上最小的马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如图，这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。 1．该图是马达分子的什么模型？ 提示：图是马达分子的球棍模型。 2．该分子中含有的组成环的原子是何种元素的原子？分子中共有多少个该原子？ 提示：该分子中组成环的原子是碳原子，根据分子结构可知，该分子中含有30个碳原子。 3．超分子就是分子量比较大的分子吗？为什么？ 提示：不是。超分子是两个或多个分子“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，而非分子量很大的分子。 聚集状态 液晶 纳米材料 超分子 定义 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 由直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界面组成的具有特定功能的材料 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 学生用书第70页 聚集状态 液晶 纳米材料 超分子 特征 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、界面原子比例较高，使纳米材料在光、声、电、磁、热、力、化学反应等方面具有特性 能表现出不同于单个分子的性