2020-2021学年高中化学鲁科版（2019）选择性必修2 第3章 第3节　液晶、纳米材料与超分子学案

第3节　液晶、纳米材料与超分子 发 展 目 标 体 系 构 建 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、纳米材料和超分子等其他聚集状态。2.知道液晶、纳米材料、超分子的概念及结构与性质的关系。3.通过对液晶、纳米材料、超分子的认知，知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。 一、液晶 1．定义 在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面又表现出类似晶体的各向异性的物质称为液态晶体，简称液晶。 2．原因 液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。 　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密切有关，在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场后，液晶分子又恢复到原来的状态，所以液晶具有显示功能。 二、纳米材料 1．结构 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。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。 2．构成粒子 (1)纳米材料的结构粒子是排列成了纳米量级的原子团。 (2)通常，组成纳米材料的晶状颗粒内部的有序原子与晶粒界面的无序原子各约占原子总数的50%，从而形成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。纳米材料的粒子细化和界面原子比例较高。 　纳米材料有什么特性？ 提示：粒子细化、界面原子比例较高，使纳米材料在光、声、电、磁、热、力、化学反应等方面具有特性。 三、超分子 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分子层次之上的分子，称为超分子。 2．形成超分子的作用力 超分子内部分子之间通过非共价键结合，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。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。) (1)超分子的性质与组成超分子的单个分子的性质相同。 (×) (2)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。 (√) (3)富勒烯、石墨棒、碳纳米管均属于纳米材料。 (×) 2．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　[根据纳米粒子微粒大小，判断出其分散质微粒大小刚好处在胶体分散质大小的范围内，所以纳米材料可以形成胶体。] 3．下列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　[从液晶的结构特征看，液晶具有晶体的某些性质，如各向异性。在电场作用下，液晶分子能够沿电场方向有序排列，这也 ... ...