3.3 液晶、纳米材料与超分子 课件(共24张PPT) 2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

(课件网) 液晶、纳米材料与超分子 第3章 不同聚集状态的物质与性质 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。 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。 液态 气态 固态 物质的聚集状态只有固态、液态、气态三种吗？ 某些呈长棒形的有机化合物在加热熔化时，首先变成一种不透明的状态，当继续加热到某一温度才会突然变得清澈透明 一、液晶 这类物质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。于是，人们形象地称这类物质为液态晶体，简称液晶。 液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，由此在分子长轴的平行方向和垂直方向表现出不同的性质。 液晶的显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关。在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，而移去电场后，液晶分子又恢复到原来的状态，所以液晶具有显示功能。故液晶可以制造电子手表、计算器、数字仪表、计算机显示器、电视显示屏等器材。 二、纳米材料 纳米陶瓷隔热膜 碳纳米管 纳米金溶液 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。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。 纳米陶瓷不仅保留了陶瓷硬度高、强度高的特点，其韧性和可加工性也显著增强，甚至具有金属一样的柔韧性。 碳纳米管是一种管状结构，它是由石墨片围绕中心轴按照一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空"微管"，根据条件的不同可以形成单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管。碳纳米管不仅纤维长，而且具有高强度、高韧性，其强度比同体积钢的强度高 100 倍，质量却只有钢的1/6 到1/7，因而被称为"超级纤维";此外，它还具有特殊的电学、热学、光学、储氢等性能。 将纳米金分散在水或其他溶剂中可以得到胶体金。 因纳米金颗粒可与硫化氢在弱碱性环境中结合而呈现稳定的红色，故可用于现场检测空气中是否存在硫化氢；纳米金还可以与蛋白质结合，作为快速的免疫检测方法；此外，纳米金在肿瘤检测、靶向药物输送、基因治疗等方面也都具有重要应用价值。 三、超分子 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。 超分子结构特点 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。例如，DNA中两条分子链之间通过氢键的作用而组合在一起，细胞膜中的磷脂分子通过疏水端相互作用形成双层膜结构。 20 世纪 80 年代，化学家发现了一类被称为冠醚的物（图 3-3-9）。 冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子 重要特征及其应用———分子识别 冠醚识别碱金属离子(如K＋) 冠醚，是分子中含有多个-氧-亚甲基-结构单元的大环多醚。冠醚的空穴结构对离子有选择作用，不同冠醚的空腔尺寸不同，与不同的阳离子相匹配(配位作用)，从而实现选择性结合(识别不同大小的碱金属离子)，在有机反应中可作催化剂。 冠醚 冠醚空腔直径/pm 合适的粒子（直径/pm） 12-冠-4 120～150 Li+（152） 15-冠-5 170～220 Na+（204） 18-冠-6 260～320 K+（276） Rb+（304） 21-冠-7 340～430 Cs+（334） 冠醚靠什么原子吸引阳离子？ C 原子是环的骨架，稳定了整个冠醚； O 原子吸引阳离子。 冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价 ... ...