3.3 液晶 纳米材料与超分子(共26张PPT)-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第二册课件
文档属性
| 名称 | 3.3 液晶 纳米材料与超分子(共26张PPT)-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第二册课件 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-19 21:20:58 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第3章 不同聚集状态的物质与性质
第3节 液晶 纳米材料与超分子
学习目标 核心素养培养
1.知道物质除有三种基本的聚集状态外，还有液晶、纳米材料、超分子等其他聚集状态。通过认识不同状态物质的重要应用，认识化学技术与社会之间的相互关系。 科学态度与社会责任
2.知道液晶、纳米材料和超分子的结构与性质的关系。探析物质结构对性质的影响。 宏观辨识与微观探析
知识体系
联想 质疑
典型的物态是固，液，气三态！在生活中你还见到或实用过其他物态的物质吗？
不同聚集状态物质的结构与性质
物质的聚集状态 微观结构 微粒的运动 方 式 宏观性质
固 态
液 态
气 态
有固定的形状，几乎不能被压缩
没有固定的形状，但不能被压缩
没有固定的形状，且容易被压缩
微粒排列紧密，微粒间的空隙很小
微粒排列较紧密，微粒间的空隙较小
微粒之间的距离较大
在固定的位置上振动
可以自由移动
可以自由移动
阅读课本第108-109页，了解非晶体、液晶、纳米材料、等离子体等几种处于其他聚集状态的物质。
一.液晶
3.用途：最主要用于制造显示器。
1.定义：指在一定范围内既有液体的流动性，在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面又表示出类似晶体的各向异性的物质，人们形象地称这类物质为液态晶体，简称液晶。
2. 种类：通常按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类。目前已合成了1万多种液晶材料，其中
常用的液晶显示材料有上千种，主
要有联苯液晶、苯基环己烷液晶及
酯类液晶等。
液晶的一般用途
液晶的特性决定了它的用途，它在显示技术、电子工业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的应用。
液晶显示屏
4、液晶的性质和特点
⑴液晶的特点：液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。
⑶液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷。液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等都可以改变液晶的光学性质。
⑵液晶的外形特征：液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子。
常见的纳米材料：富勒烯(C60等球碳)、石墨烯(单层石墨片)和碳纳米管是纳米材料中的“明星”，因其独特性能而具有广阔的应用前景。
阅读课本第110-111页，了解纳米材料及应用和性质。
3、纳米材料的结构特点：通常，纳米颗粒内部具有晶状结构，原子排列有序；而界面则为无序结构。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。正是由于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。
二.纳米材料
1、纳米：它是一种长度单位：1nm = 10 - 9 m
2、纳米材料:是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1~100 mm)或由他们作为基本单元构成的材料。其组成是由直径为几个或几十个纳米的颗粒（呈晶体结构）和颗粒间的界面（呈无序结构）两部分。
⑴表面与界面效应:指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
5.纳米材料具有特殊性质
⑵小尺寸效应:当纳米微粒尺寸与光波波长,传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电;绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。
⑶量子尺寸效应:
例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子，水就会变得完全不透明。
纳米级金属颗粒近乎黑色故可作为制作隐形飞机上的雷达吸收材料等.
1.定义：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是分子层次之上的分子,称为超分子。
三、超分子
2.超分子结合方式：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．超分子的应用
(1)冠醚识别阳离子
(2)分子梭的转化：在链状分子A上同时含有两个不同的识别位点。在碱性情况下，环状分子B与带有正电荷的位点1的相互作用较强；在酸性情况下，由于位点2的烷基铵结合H＋而带正电荷，与环状分子B的作用增强。因此，通过加入酸和碱，可以实现分子梭在两个不同状态之间的切换。
(3)分子组装：在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型分子材料。
归纳 总结
1、电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图像和文字。有关其显示原理的叙述中正确的是( )
A．施加电压时，液晶分子沿垂直于电场方向排列
B．移去电场后，液晶分子恢复到原来的状态
C．施加电压时，液晶分子恢复到原来的状态
D．移去电场后，液晶分子沿电场方向排列
B
随堂练习
2、关于液晶的下列说法中正确的是( )
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的化学性质与温度变化无关
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
D
3、有关液晶的叙述,不正确的是( )
A.液晶既具有液体的流动性,又具有晶体的各向异性
B.液晶最重要的用途是制造液晶显示器
C.液晶不是物质的一种聚集状态
D.液晶分子聚集在一起时,其分子间相互作用很容易受温度、压力和电场的影响
C
4、液晶广泛用于电子仪表产品等，MBBA是一种研究较多的液晶材料，其化学式为C18H21NO，下列有关说法中正确的是( )
A．MBBA属于有机高分子化合物
B．MBBA由碳、氢、氧、氮四种元素组成
C．MBBA中碳、氢、氧、氮的原子个数比为18∶21∶2∶1
D．MBBA中含有一氧化氮分子
B
5、下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是( )
A.同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体具有完全等同的性质
B.超分子内部分子可以通过非共价键结合
C.液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列,使液晶具有各向异性
D.纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分
A
6、下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述中，错误的是( )
A．三维空间尺寸必须都处于纳米级
B．既不是微观粒子，也不是宏观物质
C．是原子排列成的纳米数量级原子团
D．是长程无序的一种结构状态
A
7、我国科学家成功合成了3 nm长的管状定向碳纳米管。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小(只有钢的 )、熔点高、化学性质稳定性好的特点,因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是( )
A.它是制造飞机的理想材料 B.它的主要组成元素是碳
C.它的抗腐蚀能力强 D.碳纤维复合材料为高分子化合物
D
8、下列关于纳米技术的叙述不正确的是( )
A．将“纳米材料”均匀分散到液体分散剂中可制得液溶胶
B．用纳米级金属颗粒粉剂作催化剂可加快反应速率，提高反应物的平衡转化率
C．用纳米颗粒粉剂做成火箭的固体燃料将有更大的推动力
D．银器能抑菌、杀菌，纳米银微粒植入内衣织物中，有奇异的抑菌、杀菌效果
B
9、纳米材料是21世纪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(1 nm＝10－9 m)。由于表面效应和体积效应，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
A
10、我国科学家制得了SiO2超分子纳米管,微观结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A.SiO2与干冰的晶体结构相似
B.SiO2耐腐蚀,不与任何酸反应
C.工业上用SiO2制备粗硅
D.光纤主要成分是SiO2,具有导电性
C
11、下列不能看作超分子的是( )
A．两个DNA分子链通过氢键结合在一起
B．细胞膜中的磷脂分子的双层膜结构
C．冠醚与金属离子的聚集体
D．所有以氢键结合在一起的分子
D
设：立方体(六方)的棱长为a nm ,原子半径为r nm，摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数NA ，密度为 ρ g/cm3。
试写出下列晶胞的密度计算公式。(1 m =102 cm = 109 nm =1012 pm )
⑵镁晶胞(六方晶胞)
⑶钠晶胞(体心立方晶胞)
⑴铜晶胞(面心立方晶胞)
利用原子半径 r 、摩尔质量M g/mol、阿伏加德罗常数NA ，表示晶胞的棱长a、体积V、质量m、密度ρ g/cm3、(空间利用率P0)
THANKS
第3章 不同聚集状态的物质与性质
第3节 液晶 纳米材料与超分子
学习目标 核心素养培养
1.知道物质除有三种基本的聚集状态外，还有液晶、纳米材料、超分子等其他聚集状态。通过认识不同状态物质的重要应用，认识化学技术与社会之间的相互关系。 科学态度与社会责任
2.知道液晶、纳米材料和超分子的结构与性质的关系。探析物质结构对性质的影响。 宏观辨识与微观探析
知识体系
联想 质疑
典型的物态是固，液，气三态！在生活中你还见到或实用过其他物态的物质吗？
不同聚集状态物质的结构与性质
物质的聚集状态 微观结构 微粒的运动 方 式 宏观性质
固 态
液 态
气 态
有固定的形状，几乎不能被压缩
没有固定的形状，但不能被压缩
没有固定的形状，且容易被压缩
微粒排列紧密，微粒间的空隙很小
微粒排列较紧密，微粒间的空隙较小
微粒之间的距离较大
在固定的位置上振动
可以自由移动
可以自由移动
阅读课本第108-109页，了解非晶体、液晶、纳米材料、等离子体等几种处于其他聚集状态的物质。
一.液晶
3.用途：最主要用于制造显示器。
1.定义：指在一定范围内既有液体的流动性，在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面又表示出类似晶体的各向异性的物质，人们形象地称这类物质为液态晶体，简称液晶。
2. 种类：通常按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类。目前已合成了1万多种液晶材料，其中
常用的液晶显示材料有上千种，主
要有联苯液晶、苯基环己烷液晶及
酯类液晶等。
液晶的一般用途
液晶的特性决定了它的用途，它在显示技术、电子工业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的应用。
液晶显示屏
4、液晶的性质和特点
⑴液晶的特点：液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。
⑶液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷。液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等都可以改变液晶的光学性质。
⑵液晶的外形特征：液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子。
常见的纳米材料：富勒烯(C60等球碳)、石墨烯(单层石墨片)和碳纳米管是纳米材料中的“明星”，因其独特性能而具有广阔的应用前景。
阅读课本第110-111页，了解纳米材料及应用和性质。
3、纳米材料的结构特点：通常，纳米颗粒内部具有晶状结构，原子排列有序；而界面则为无序结构。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。正是由于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。
二.纳米材料
1、纳米：它是一种长度单位：1nm = 10 - 9 m
2、纳米材料:是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1~100 mm)或由他们作为基本单元构成的材料。其组成是由直径为几个或几十个纳米的颗粒（呈晶体结构）和颗粒间的界面（呈无序结构）两部分。
⑴表面与界面效应:指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
5.纳米材料具有特殊性质
⑵小尺寸效应:当纳米微粒尺寸与光波波长,传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电;绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。
⑶量子尺寸效应:
例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子，水就会变得完全不透明。
纳米级金属颗粒近乎黑色故可作为制作隐形飞机上的雷达吸收材料等.
1.定义：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是分子层次之上的分子,称为超分子。
三、超分子
2.超分子结合方式：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．超分子的应用
(1)冠醚识别阳离子
(2)分子梭的转化：在链状分子A上同时含有两个不同的识别位点。在碱性情况下，环状分子B与带有正电荷的位点1的相互作用较强；在酸性情况下，由于位点2的烷基铵结合H＋而带正电荷，与环状分子B的作用增强。因此，通过加入酸和碱，可以实现分子梭在两个不同状态之间的切换。
(3)分子组装：在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型分子材料。
归纳 总结
1、电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图像和文字。有关其显示原理的叙述中正确的是( )
A．施加电压时，液晶分子沿垂直于电场方向排列
B．移去电场后，液晶分子恢复到原来的状态
C．施加电压时，液晶分子恢复到原来的状态
D．移去电场后，液晶分子沿电场方向排列
B
随堂练习
2、关于液晶的下列说法中正确的是( )
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的化学性质与温度变化无关
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
D
3、有关液晶的叙述,不正确的是( )
A.液晶既具有液体的流动性,又具有晶体的各向异性
B.液晶最重要的用途是制造液晶显示器
C.液晶不是物质的一种聚集状态
D.液晶分子聚集在一起时,其分子间相互作用很容易受温度、压力和电场的影响
C
4、液晶广泛用于电子仪表产品等，MBBA是一种研究较多的液晶材料，其化学式为C18H21NO，下列有关说法中正确的是( )
A．MBBA属于有机高分子化合物
B．MBBA由碳、氢、氧、氮四种元素组成
C．MBBA中碳、氢、氧、氮的原子个数比为18∶21∶2∶1
D．MBBA中含有一氧化氮分子
B
5、下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是( )
A.同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体具有完全等同的性质
B.超分子内部分子可以通过非共价键结合
C.液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列,使液晶具有各向异性
D.纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分
A
6、下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述中，错误的是( )
A．三维空间尺寸必须都处于纳米级
B．既不是微观粒子，也不是宏观物质
C．是原子排列成的纳米数量级原子团
D．是长程无序的一种结构状态
A
7、我国科学家成功合成了3 nm长的管状定向碳纳米管。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小(只有钢的 )、熔点高、化学性质稳定性好的特点,因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是( )
A.它是制造飞机的理想材料 B.它的主要组成元素是碳
C.它的抗腐蚀能力强 D.碳纤维复合材料为高分子化合物
D
8、下列关于纳米技术的叙述不正确的是( )
A．将“纳米材料”均匀分散到液体分散剂中可制得液溶胶
B．用纳米级金属颗粒粉剂作催化剂可加快反应速率，提高反应物的平衡转化率
C．用纳米颗粒粉剂做成火箭的固体燃料将有更大的推动力
D．银器能抑菌、杀菌，纳米银微粒植入内衣织物中，有奇异的抑菌、杀菌效果
B
9、纳米材料是21世纪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(1 nm＝10－9 m)。由于表面效应和体积效应，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
A
10、我国科学家制得了SiO2超分子纳米管,微观结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A.SiO2与干冰的晶体结构相似
B.SiO2耐腐蚀,不与任何酸反应
C.工业上用SiO2制备粗硅
D.光纤主要成分是SiO2,具有导电性
C
11、下列不能看作超分子的是( )
A．两个DNA分子链通过氢键结合在一起
B．细胞膜中的磷脂分子的双层膜结构
C．冠醚与金属离子的聚集体
D．所有以氢键结合在一起的分子
D
设：立方体(六方)的棱长为a nm ,原子半径为r nm，摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数NA ，密度为 ρ g/cm3。
试写出下列晶胞的密度计算公式。(1 m =102 cm = 109 nm =1012 pm )
⑵镁晶胞(六方晶胞)
⑶钠晶胞(体心立方晶胞)
⑴铜晶胞(面心立方晶胞)
利用原子半径 r 、摩尔质量M g/mol、阿伏加德罗常数NA ，表示晶胞的棱长a、体积V、质量m、密度ρ g/cm3、(空间利用率P0)
THANKS