教学课件 化学与社会 孟长功 主编 第三章 化学与材料.pptVIP

化 学 与 社 会; 第三章 材 料 与 化 学 本章重点 1、材料在化学中的重要性 2、四个量子数的概念及表示方法 3、原子核外的电子排布式、外层电子构型与元素周期表的关系。 4、分子的杂化类型及空间构型 5、晶体类型与物质性质的关系; 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料可以称为是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。但这个定义也并是不那么严格，如炸药、固体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”，因为它属于火炮或火箭的组成部分。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。人类的一切活动都离不开材料，人类使用材料的历史就是社会发展的历史。从古代的石器时代、公元前的青铜器时代、铁路时代，至18世纪的钢铁时代，20世纪以后的硅时代、高分子材料时代，到如今的新材料时代。历史的发展充分证明，材料与人类社会的发展密切相关，材料在人类社会中具有不可代替的作用和地位。 ; 20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。 材料除了具有重要性和普遍性以外，还具有多样性。由于多种多样，分类方法也就没有一个统一标准。从物理化学属性来分，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。从用途来分，又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料；传统材料与新型材料。结构材料是以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料，当然，结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料，如铁、铜、铝等。 ;传统材料是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，所以又称为基础材料。新型材料(先进材料)是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。新型材料与传统材料之间并没有明显的界限，传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高性能，大幅度增加附加值而成为新型材料；新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。 事实证明，材料对于推动科学技术的发展十分重要，没有半导体材料的发展，就不可能有今天的计算机技术；没有高强度、耐高温材料的发展，就还会有今天的航空技术。相反，材料的发展跟不上，就会使一些技术无法实现。如太阳能还不能大规模开发和利用，就是光电转换材料的发展没有跟上。; 世界上一些发达国家都把材料作为优先发展的领域，就是因为材料是一切科学技术发展的先导和物质基础。可以说，每一种新材料的发现、开发和利用，都会推动科学技术的发展，都会给人类社会带来巨大的变化。 材料与化学的关系。材料科学被认为是研究材料的组成、结构、工艺与性能和应用的科学，而化学是研究物质组成、结构、性能与变化规律的科学。显然，材料与化学密不可分。事实上，任何材料都可以看成是具有某种用途的化学物质。前面了解到，到目前为此，化学物质已有4500多万种，而且还以每天7000多万种的速度增加。所以，化学对材料的发展起着非常关键的作用，化学不仅成为材料科学的组成部分，也是材料科学发展的坚实基础。 ; 每种材料的特定结构决定其特定性能和用途，其基础在于构成材料的分子结构。而材料的实际功能还取决于由分子构成宏观物体的状态和结构。化学在研究开发新材料中的作用之一，就是用化学的理论和方法研究分子以及由分子构筑的材料的结构和性能的关系，这样才能够设计新材料，并通过化学合成的方法获得这种新材料，因此，化学是新材料的源泉，同时也是材料科学发展的动力。; 人类使用材料的历史经历了七个时代： 公元前10万年 石器时代 公元前3000年 青铜器时代 公元前1000年 铁器时代 公元前0年