無機非金屬材料高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

5.3無機非金屬材料材料——人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)以含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)加工制得硅酸鹽產(chǎn)品的工業(yè)稱為硅酸鹽工業(yè)。如制造水泥、玻璃、陶瓷等產(chǎn)品的工業(yè)都屬硅酸鹽工業(yè)。硅酸鹽工業(yè)的特點：一、傳統(tǒng)硅酸鹽材料說一說：硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體。每個Si結(jié)合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個Si相結(jié)合，形成四面體結(jié)構(gòu)。二氧化硅中沒有單個分子，用SiO2來表示二氧化硅的組成,表示Si與O的原子個數(shù)比為1:2,所以不是分子式而是化學(xué)式。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點。[SiO2]四面體結(jié)構(gòu)1、陶瓷唐三彩傳統(tǒng)陶瓷的應(yīng)用：建筑材料絕緣材料日用器皿衛(wèi)生潔具2、玻璃資料卡片含Pb原料制造光學(xué)玻璃，制造眼鏡、照相機、光學(xué)儀器透鏡。加入硼酸鹽制耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實驗室使用的玻璃儀器。加一些金屬氧化物或鹽可得到彩色玻璃，用于建筑和裝飾。種類特性用途石英玻璃膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強度大，濾光化學(xué)儀器，高壓水銀燈，紫外燈，光導(dǎo)纖維，壓電晶體等光學(xué)玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片，照相機，顯微鏡，望遠(yuǎn)鏡用凸凹透鏡等光學(xué)儀器玻璃纖維耐腐蝕，不怕燒，不導(dǎo)電，不吸水，隔熱，吸聲，防蛀蟲太空飛行員的衣服，玻璃鋼等鋼化玻璃耐高溫，耐腐蝕，強度大，質(zhì)輕，抗震裂運動器材，微波通訊器材，汽車，火車窗玻璃等從奢侈品到滲入文明世界每一個角落平價商品——玻璃的秘密3、水泥普通硅酸鹽水泥的生產(chǎn)以黏土和石灰石為主要原料。二者與其他輔料經(jīng)混合、研磨后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，加入適量石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速率，再磨成細(xì)粉就能得到普通水泥。二、新型無機非金屬材料第三周期、第IVA族1.硅單質(zhì)

說一說：根據(jù)元素周期表中硅的位置，為什么硅能成為應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料既不易失去電子，又不易得到電子，主要形成四價的化合物。Si位于元素周期表第三周期，第ⅣA，處于金屬與非金屬過渡位置，為半導(dǎo)體材料原子結(jié)構(gòu)示意圖硅在地殼中含量僅次于氧，居第2位，硅在自然界的存在形態(tài)：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)-----二氧化硅、硅酸鹽硅單質(zhì)：灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，是很好的半導(dǎo)體材料?。?）硅的存在及物理性質(zhì)常溫只與F2、NaOH、HF反應(yīng)加熱（2）硅的化學(xué)性質(zhì)（3）硅單質(zhì)的制備工業(yè)上用焦炭還原石英砂可制得粗硅，將粗硅進(jìn)一步提純得到高純硅。石英砂粗硅SiHCl3高純硅焦炭1800-2000℃300℃1100℃H2HCl粗硅（高純硅99.9999999％）利用其半導(dǎo)體性能可以制成計算機、通信設(shè)備和家用電器等的芯片，以及光伏電站、人造衛(wèi)星和電動汽車等的硅太陽能電池。（4）硅的用途2、SiO2SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。天然二氧化硅叫硅石；結(jié)晶的二氧化硅叫石英。水晶瑪瑙

二氧化硅可用來生產(chǎn)光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維的通信容量大，抗干擾性能好，傳輸?shù)男盘柌灰姿p，能有效提高通信效率。光導(dǎo)纖維主要特性：①抗干擾性能好，不發(fā)生輻射；②通訊質(zhì)量好；③質(zhì)量輕、耐腐蝕。習(xí)慣上把陶瓷(ceramics)分為傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷。傳統(tǒng)陶瓷是以粘土、長石、石英等天然礦物為原料經(jīng)燒結(jié)而成的。特種陶瓷是以人工合成的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物超細(xì)微粒為原料特制而成。又稱精細(xì)陶瓷、精密陶瓷。戰(zhàn)斗機上應(yīng)用了陶瓷材料3、新型陶瓷碳化硅（SiC）俗稱金剛砂，其中的碳原子和硅原子通過共價鍵連接，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)碳化硅（SiC）【科學(xué)·技術(shù)·社會】壓電陶瓷：透明陶瓷：主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等。主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。超導(dǎo)陶瓷：在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性，用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能。與金屬材料相比，更能適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境，可用于火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機和高溫電極材料等。

碳納米材料是近年來人們十分關(guān)注的一類新型無機非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。4、碳納米材料

富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的發(fā)現(xiàn)為納米科學(xué)提供了重要的研究對象，開啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時代。（1）、富勒烯

碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。碳納米管的比表面積大，有相當(dāng)高的強度和優(yōu)良的電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。（2）碳納米管