1、第三節 無機非金屬材料第三節 無機非金屬材料第三節 無機非金屬材料原始人居住的洞穴原始人居住的洞穴用樹枝、泥巴蓋起來的房子用石頭砌成的石屋用磚蓋起來的城堡磚、水泥等蓋的房屋高樓大廈現代居室 以上圖片說明這樣一個事實，即在人類社會發展的過程中，大自然饋贈予人類的材料（如泥土、木材、石頭等），已遠遠不能滿足人類社會發展的需要。為了人類自身發展的需要，人們總是在大自然的饋贈之外，用自己的聰明才智和勤勞的雙手，不斷地研制、創造著各種各樣的新材料，以滿足人類物質文明和科學技術不斷發展的需要。 人類使用和制造材料有著悠久的歷史，從制造出第一種材料陶開始，發展到今天，材料的品種越來越多，各種材料組成了一個龐

2、大的材料家族。 在材料家族中，有一類非常重要的材料叫無機非金屬材料。什么是材料？ 材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，是人類 進步的一個重要里程碑。材料的分類 無機非金屬材料 金屬材料傳統無機非金屬材料 新型無機非金屬材料 高分子材料：塑料、合成橡膠、合成纖維材料水泥、玻璃、陶瓷等 高溫結構陶瓷、光導纖維等 Fe、Cu、Al、合金等 一、硅酸鹽材料 （傳統無機非金屬材料）（一）水泥（二）玻璃（三）陶瓷（一）水泥 自學提綱: 制造水泥的設備、主要原料、主要成分、 有關反應原理？ 水泥的特性？ 了解水泥的主要用途？ 了解鋼筋混凝土、混凝土和水泥砂漿的 不同組成及用途？ 原料 設備 反應原理 成分

3、性質 用途 名稱 鋼筋混凝土 混凝土 水泥砂漿 原料 用途 水泥工業原料設備生產過程反應條件水泥成分水泥應用 硅酸三鈣、 硅酸二鈣、 鋁酸三鈣石灰石、粘土、輔助原料（石膏）水 泥 回 轉 窯高溫磨燒磨建筑粘合劑水泥工業展望3 CaO SiO22 CaO SiO23 CaO Al2O3名稱 混凝土 鋼筋混凝土 水泥砂漿 原料 用途 水泥、砂子、碎石 建造橋梁、廠房建造高樓大廈等高大建筑等 水泥、砂子、水 建筑用粘合劑 水泥、砂子、碎石、鋼筋水泥的標號 水泥的標號是水泥強度大小的標志，測定水泥標號的抗壓強度，系指水泥砂漿硬結28天后的強度。例如檢測得到28天后的抗壓強度為310 kg/cm2，則水

4、泥的標號定為300號?？箟簭姸葹?00-400 kg/cm2者均算為300號。普通水泥有：200、250、300、400、500、600六種標號。200號-300號的可用于一些房屋建筑。400號以上的可用于建筑較大的橋梁或廠房，以及一些重要路面和制造預制構件。中國水泥工業明天更美好 我國水泥工業已經歷了100多年的歷史。舊中國的水泥工業在漫長的20世紀前50年內，步履維艱，發展緩慢，只有在新中國誕生以后，水泥工業才走一了健康發展之路。 建國后50年，水泥工業發生了翻天覆地的變化，尤其是1979年改革開放以來，隨著國民經濟發展和人民生活水平的不斷提高，水泥工業得到迅速發展，產量和質量都有有了很大

5、提高。 水泥產量自1979年到1999年增長了7.倍，20年間我國水泥產量平均增長達11.08，水泥產量自1995年以來一直居全世界首位。其中1999年我國水泥產量占世界的3716。 我國水泥總產量雖高，但由于人口多，所以人均產量仍低。如在90年代中期，意大利、西班牙、德國、法國、美國、日本、韓國人均產量（千克）分別為584、630、434、320、339、654、1318，同期我國為412千克。從1994年至1999年，我國人均消費（千克）分別為352、399、412、428、435、472。 我國現有水泥企業8000多家，上次許可證發證企業7400家左右，而20萬噸以上的企業不足10，全國

6、水泥企業平均規模不到10萬噸，與世界其它國家相經差距極大。 （二）玻璃 自學提綱: 制造玻璃的設備，主要原料，主要成分， 有關反應原理 ？ 了解玻璃的分類和主要用途。原料 設備 反應原理 主要反應 成分種類 種類 石英玻璃 光學玻璃 玻璃纖維 鋼化玻璃 有色玻璃（紅色） 有色玻璃（蘭色） 特殊之處 6、我國主要玻璃工業產地玻璃工業1、原料3、反應原理主要原料：純堿、石灰石和石英。2、成分：Na2SiO3, CaSiO3, 4SiO2或Na2O CaO 6SiO25、幾種玻璃的特性和用途4、設備玻璃窯玻璃窯主要化學反應：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaS

7、iO3+CO2高溫設問 這兩個反應是否說明酸性硅酸大于碳酸？ 復分解反應規律僅適用于溶液，不能套用于高溫條件下的反應，所以不能說硅酸的酸性大于碳酸的酸性。種 類特 性用 途普通玻璃在較高溫度下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨脹系數小，耐酸堿，強度大，濾光化學儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導纖維、壓電晶體等光學玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片；照相機、顯微鏡、望遠鏡用凹凸透鏡等光學儀器玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、玻璃鋼等鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強度大、質輕、抗震裂運動器材；微波通訊器材;汽車、火車窗玻璃等幾種特種玻璃洛陽藍地鋼化玻

8、璃廠淄博嘉利玻璃工業有限公司簡介 淄博嘉利玻璃工業有限公司是世界上最大的玻璃器皿跨國集團新加坡嘉豐集團在中國投資興建的合資企業。公司總投資萬美元，由美國、德國、意大利等國引進了世界一流的設備與技術，配以進口合金鋼模具，是目前國內唯一全部采用進口設備的玻璃生產企業。公司生產多種規格型號的玻璃磚及玻璃器皿，具有年產玻璃磚萬塊，玻璃器皿萬件的生產能力，年產值萬元。 公司擁有進出口自營權，產品銷遍全國各地，并遠銷美國、澳大利亞、韓國、日本、泰國、埃及、秘魯、希臘等三十多個國家和地區，深受國內外用戶歡迎。 中國玻璃硅質原料資源非常豐富，主要包括玻璃用石英巖、石英砂巖、石英砂和脈石英等類礦產。全國26個省

9、(區)有189個礦區，總保有儲量38億噸。就地區分布看，玻璃用石英巖以青海為最，占全國總儲量的42.4%；石英砂以海南為最多；玻璃用石英砂巖山東則居首位。主要礦區有青海大通、河北灤縣雷莊、內蒙古甘族卡、遼寧本溪、河南澠池、福建東山、廣西北海、海南文昌等地硅質原料礦。就礦床成因類型分，以沉積變質石英巖、沉積石英砂巖和海相沉積石英砂為主，熱液型石英脈不具重要意義。玻璃硅質原料自太古宙到新生代均有形成。資料玻璃的重要性質：（1）玻璃在常溫下雖呈固態，但不是晶 體，稱為玻璃態物質；（2）玻璃是混合物，沒有固定的熔沸點， 受熱只能慢慢熔化。（三）陶瓷自學提綱: 了解制陶瓷的原料,條件,過程。 了解陶瓷的

10、優點、種類和主要用途。（三）陶瓷(China)1、主要原料：2、傳統生產過程：3、反應原理：4、主要成分：5、主要特性：現在，景德鎮的陶瓷工藝已經完全電氣化了，考慮到環境保護、降低制作成本和提高成功率等方面因素，不論是仿古陶瓷、藝術瓷類，還是日用陶瓷的瓷器都在電腦的控制下用汽窯燒制而成?；旌?、成型、干燥、燒結、冷卻粘土復雜的物理、化學變化硅酸鹽抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等優點。、陶瓷主要種類：土器：(自然冷卻，Fe2O3含量較多)(淋水冷卻，Fe3O4、FeO較多)陶器：彩陶江蘇宜興的紫砂壺、秦漢兵馬俑瓷器：碗盤茶具收藏珍品炻器：水缸、砂鍋瓷都景德鎮紅瓦青瓦磚瓦水泥玻璃陶瓷主要原

11、料石灰石.粘土石膏石英. 純堿石灰石粘土主要設備回轉窯玻璃窯陶瓷窯反應條件高溫高溫高溫反應原理復雜的物理、化學變化Na2CO3+SiO2= Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2= CaSiO3+CO2復雜的物理化學變化主要成分3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3Na2SiO3CaSiO3SiO2成分復雜特性水硬性玻璃態物質抗氧化.酸堿.腐蝕耐高溫.絕緣 水泥、玻璃、陶瓷生產比較 水泥中加入石膏的目的？ 二、新型的無機非金屬材料（一）高溫結構陶瓷（二）光 導 纖 維 1傳統的硅酸鹽材料有什么優、缺點？ 2新型無機非金屬材料有哪些特性？ 自學提綱：傳統無機非金屬材料與新型無機

12、非金屬材料的比較優點：抗腐蝕、耐高溫；缺點：質脆、經不起熱沖擊。 承受高溫，強度高。具有光學特性。具有生物功能。具有電學特性。1.能承受高溫、強度高。 例如：氮化硅陶瓷在1200左右的高溫下，仍具有很高的強度，可用來制造汽輪機葉片、軸承、永久性模具等。2.具有電學特性。一些新型無機非金屬材料可以作為半導體、導體、超導體等，一些絕緣性材料常被用于集成電路的基板。3.具有光學特性。有些新型無機非金屬材料能發出各色的光，有的能透過可見光，有的能使紅外線、雷達射線穿過。處于高溫下的光導纖維4. 具有生物特性。有些新型無機非金屬材料強度高、無毒、不溶于水，對人體組織有較好的適應性，可直接植入人體內，用這

13、類材料制成的人造牙齒、人造骨骼，已被應用在醫療上。人造關節（一）高溫結構陶瓷自學提綱：1、高溫結構陶瓷與金屬材料的性能比較？高溫結構陶瓷：耐高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小。 金屬：易受腐蝕、不耐氧化、不適合高溫時使用。2、氧化鋁陶瓷性能和用途如何？ 3、氮化硅陶瓷的性能和用途如何？(1)氧化鋁陶瓷性 能 用 途 熔點高 坩堝、高溫爐管 硬度大 剛玉球磨機 透明、耐高溫 高壓鈉燈燈管 （一）高溫結構陶瓷 備注：鈉蒸氣放電發光問題早在1950年就得以解決，由于沒有一種能抵御高溫鈉蒸氣（1400）強烈腐蝕的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高壓鈉燈。高純氧化鋁透明陶瓷管氧

14、化鋁陶瓷制品高壓鈉燈(2)氮化硅陶瓷性能：密度小、高強、高硬、高韌性、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、自潤滑、隔熱、電絕緣等一系列優良性能。 Si3N4基陶瓷球軸承沙漠車氮化硅陶瓷部件（一）高溫結構陶瓷用途Si3N4基陶瓷球軸承(3)光導纖維的用途： 光纖除了可以用于通訊外，還用于 醫療、信息處理、傳能傳像、遙測遙控 照明等許多方面。 (2)光纖光纜與普通電纜比較(1)是高質量傳導光的玻璃纖維， 信息高速公路的“基石”。（二）光導纖維（光纖）光纖面板光導原理光 纖 光 纜 普 通 電 纜 信息量大,每根光纖理論上可同時通過10億路電話 8管同軸電纜每條通話1800路 原料來源廣(石英玻璃),節

15、約有色金屬 資源較少 質量小,每公里27 g,不怕腐蝕,鋪設方便 每公里1.6 t 成本低,每公里1萬元左右 每公里20萬元 性能好,抗電磁干擾保密性強,能防竊聽,不發生電輻射 (2)光纖光纜與普通電纜比較光導纖維手術頭燈光學纖維胃鏡用光導纖維做手術，不用開刀 生活中的無機非金屬材料 材 料 科 學 的 前 景練習生活中的無機非金屬材料玻璃、水泥、陶瓷金剛石鉆頭手表上軸承（人造紅寶石）石英鐘表煤氣爐中的電子打火彩電（熒光材料）海底電纜（光導纖維）電腦的CPU（單晶硅）隱形飛機（特殊光學材料）(壓電陶瓷)石英手表人造紅寶石金剛石鉆頭壓電陶瓷現代通信用光纜F-117是一種單座戰斗轟炸機。設計目的是

16、憑隱身性能，突破敵火力網，壓制敵方防空系統，摧毀嚴密防守的指揮所、戰略要地、重要工業目標，還可執行偵察任務，具有一定空戰能力。1.光電轉換材料，分解水的催化材料和儲氫材料 等能源材料將實現高效化；4.智能材料和機敏材料將得到廣泛應用； 展望未來，材料科學的前景是美好的：2.集多種功能于一身的復合材料可使我們的生活 質量得到進一步改善（如“白色污染”將被消除）；3.高溫超導材料進入實用階段；5、納米材料將在治療癌癥、存儲信息等領域大顯神通；寄托希望 社會需要材料，材料離不開化學。同學們一定要學好化學，將來開發和應用更多更好的新材料，為祖國的社會主義建設服務。超導磁懸浮列車和超導船 利用超導材料的

17、抗磁性，將超導材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁體的磁力線不能穿過超導體，磁體和超導體之間會產生排斥力，使超導體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應可以制作高速超導磁懸浮列車。由于這些交通工具將在無磨擦狀態下運行，這將大大提高它們的速度和安靜性能。超導列車已于70年代成功地進行了載人可行性試驗，1987年開始，日本國開始試運行，但經常出現失效現象，出現這種現象可能是由于高速行駛產生的顛簸造成的。超導船已于1992年1月27日下水試航，目前尚未進入實用化階段。利用超導材料制造交通工具在技術上還存在一定的障礙，但它勢必會引發交通工具革命的一次浪潮。練習1、下列說法正確的是（ ）（A）SiO2是酸性氧

18、化物，它不溶于水也不溶于任何酸（B）SiO2是制造玻璃的主要原料之一，它在常溫下與NaOH溶液不反應（C）因高溫時SiO2與Na2CO3反應放出CO2，所以H2SiO3酸性比H2CO3強（D）CO2通入水玻璃中可得原硅酸D 2下列物質不屬于硅酸鹽工業產品的是（ ） A水泥 B玻璃 C陶瓷 D水晶3不是普通硅酸鹽水泥的主要成分是 （ ） A3CaOSiO2 B、2CaOSiO2 C3CaOAl2O3 D、MgOSiO24下列敘述中，最能代表水泥性質的是 （ ） A水泥跟鐵的熱膨脹系數相等 B水泥跟水作用 C跟水形成膠狀物并成固體 D具有水硬性 DDD 5 鋼化玻璃的重要用途之一是制造汽車車 窗，合成鋼化玻璃的重要原料是( ) A四氟乙烯 B純堿、石灰石、石英 C石英 D純堿、石灰石、石英、氧化鋁B6、有一種陶瓷，也是一種新型無機非金 屬材料，它可用于制造人造骨骼，這 是利用這類材料的（ ）。 耐高溫的特性 電學特性 光學特性 生物功能D 7、光纖通信70年代后期發展起來的一種新型通信技術，目前長距離光纖通信系統已投入使用，光纖通信的光學纖維是由下列哪種物質經特殊工藝制成的 ( ) A 碳 B 石英 C 鍺 D 硅B8、制水泥和玻璃時都需要用的原料是（ ）（A）粘土（B）石英（