第3章 第3节 液晶、纳米材料与超分子（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

不同聚集状态的物质与性质 第3章 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。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 栏目索引 课前预习案 课堂探究案 冲关演练案 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__________性，又具有晶体的__________性，人们形象地称这类物质为液态晶体，简称液晶。 2．液晶在__________、__________、__________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____________方向呈现出有序的排列。 3．在施加电压时，液晶分子能够沿________________，而在移去电场之后，液晶分子______________________，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。 课前预习案 可流动 各向异 折射率 磁化率 电导率 分子长轴 电场方向排列 又恢复到原来的状态 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L [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。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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________结构，界面则为________结构，因此纳米材料具有既不同于____________又不同于____________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__________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______________，并在低温下显示出良好的__________。 晶状 无序 微观粒子 宏观物体 不同于 极高的硬度 延展性 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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________、____________、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 氢键 静电作用 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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。(　　) √ √ × × √ 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 学习任务　液晶、纳米材料与超分子的比较 课堂探究案 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。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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．一定条件下，纳米TiO2陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好 D．纳米粒子半径小，表面活性高 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 答案　A 解析　题中涉及纳米材料这一新型材料，根据纳米粒子大小，判断出其分散质粒子大小刚好处在胶体分散质大小的范围内，因此同学们要结合胶体知识，并紧密联系题干中的有关知识分析讨论。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 2．分子结构承载了很多的知识，下面这些问题，相信你会解决。 (1)图1是由小分子组装而成的具有一定高级结构的巨分子，有时也称为“超分子”。图中的十二面体是1999年合成的迄今最大的非生物高分子，化学式为C2 000H2 300N60P120S60 O200F180 Pt60，相对分子质量达61 955，直径达7.5 nm，相当于小蛋白质分子的尺寸。该种分子由________种元素组成，每个分子中共有____个原子。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L (2)C60的模型如图2所示，每个碳原子和相邻的____个碳原子以小棍结合。若要搭建一个这样的模型，需要代表碳原子的小球________个，需要代表化学键的连接小球的小棍________根。 解析　(1)由化学式C2 000H2 300N60P120S60O200F180Pt60，可知物质由C、H、N、P、S、O、F、Pt八种元素组成，一个分子中含有2 000＋2 300＋60＋120＋60＋200＋180＋60＝4 980个原子构成。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L (1)液晶在一定范围内既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，是因为其内部分子沿分子长轴方向呈现出有序排列。 (2)纳米材料由原子构成，只不过这些原子排列成了纳米量级(1～100 nm)的原子团，组成为纳米材料的结构粒子。纳米材料包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。 (3)超分子与现代前沿科技联系密切，注意掌握其概念和特性。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 冲关演练案 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 谢谢观看！ (2)由图中可以看出，在C60的模型中每一个碳原子和相邻的三个碳原子相结合；由的化学式C60可以看出每个C60分子由60个碳原子构成，而每一个小球代表一个碳原子，所以小球的个数应为60个；每个小球与三个小棍连接，而每个小棍都计算两次；故小棍的数目应为：eq \f(60×3,2)＝90个。 答案　(1)8　4980　(2)3　60　90 $$