第四章 无机非金属材料
高考化学总复习第4章非金属及其化合物第一节碳硅及无机非金属材料课件新人教版
溶液反应，不能与 H2、O2、Cl2、浓硫酸、浓硝酸反应，但加热
时能与 O2、Cl2 反应。
完成上图转化关系中④～⑦的化学方程式： △
④ Si＋O2=====SiO2 ；
⑤
△ Si＋2Cl2=====SiCl4
；
⑥ Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；
⑦ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 。
物质
与盐 反应
与碱 性氧化 物反应
二氧化硅
二氧化碳
如与 Na2CO3 反应：
高温 SiO2＋Na2CO3=====
如与 Ca(ClO)2 反应：
Ca(ClO)2＋CO2＋
Na2SiO3＋CO2↑
H2O===CaCO3↓＋
2HClO
如与 CaO 反应：
SiO2＋CaO=高==温==
如与 Na2O 反应：
3．(2017·信阳模拟)为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课 外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置：根据装置回答 问题：
(1)A 装置的作用是____________。 (2) 实 验 后 怎 样 处 理 尾 气 ________ ， 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________。 (3)若实验时观察到________，则证明原气体中一定含有一氧化碳。
素异形体
(× )
(8)(2013·江苏高考)甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之
间具有转化关系：甲――丁→乙
丁 甲
丙，若甲为焦炭，则丁可能
是 O2
(√ )
2．(2016·江苏高考)大气中 CO2 含量的增加会加剧“温室效 应”。下列活动会导致大气中 CO2 含量增加的是( ) A．燃烧煤炭供热 B．利用风力发电 C．增加植被面积 D．节约用水用电 解析：燃烧煤炭供热会产生 CO2，A 正确；利用风力发 电不会产生 CO2，B 错误；增加植被面积，会增加植物 的光合作用，减少大气中 CO2 的含量，C 错误；节水节 电不会增加 CO2 的排放，D 错误。 答案：A
第四章第一节无机非金属材料的主角配餐
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时【学习目标】1.了解硅的原子结构，认识硅在自然界中的含量、存在2.了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质3.了解硅酸的性质及制法4.通过硅与碳、SiO2与CO2的比较，培养学生的归纳能力、比较能力【重点难点】二氧化硅的化学性质；通过资料探究，学生自主学习硅的化合物知识【学习过程】找出碳和硅在元素周期表中的位置，并结合课本P74第1、2、3自然段完成表格，并思考：硅在地壳中的含量为多少？碳和硅在自然界中的存在形式有什么不同？硅与碳一样，其原子既失去也得到电子，主要形成的化合物。
碳是构成的主要元素，而硅是构成的基本元素一、硅的存在硅在地壳中的含量为，主要以和的形式存在;硅是一种元素，在自然界中它总是与相互化合。
碳在自然界有稳定的单质存在，它在地壳中主要形成等矿物，碳的氧化物CO2通常以形式存在于二、二氧化硅（SiO2）（1）阅读教材P74第4自然段找出二氧化硅的存在形态（2）阅读教材P74：科学视野内容，认识SiO2的结构（3）观察教材P74～P75上的图4—3、图4—4和图4—5，了解SiO2用途，并了解用途与性质间的关系。
1.存在硅的最重要化合物是，地球上存在的天然SiO2约占地壳质量的。
其存在形态有和两大类，统称。
请用树状分类法对其分类：硅石2.结构:3.用途：4.性质【思考与交流】根据SiO2的存在与应用，分析：SiO2具有哪些物理性质？化学性质如何？你的判断根据？SiO2的这些性质是由什么决定的？（提示：结构决定性质，性质决定存在、用途）①物理性质②化学性质【交流与探讨】①从物质的分类的角度来看，二氧化硅属于哪类氧化物？②SiO2可能具有的化学性质？（对照CO2分析）【自读课本】阅读教材P76有关内容，思考并讨论：SiO2实际具有的性质与资料：Na2SiO3是白色晶体，能溶于水，少数可溶性硅酸盐之一，水溶液俗称水玻璃，是一种无色粘稠液体，是一种矿物胶，既不能燃烧又不受腐蚀，在建筑工业可用作粘合剂。
第四章----无机非金属材料【可编辑全文】
可编辑修改精选全文完整版第四章无机非金属材料第一节概述一、无机非金属材料的定义除金属和高分子材料以外的固体材料以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合，主要组成成分大多为硅酸盐类，因此有时也称为硅酸盐材料。
二、化学键的特点☺化学健主要是离子键、共价健以及它们的混合键；☺硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感；☺熔点高，具有优良的耐高温和化学稳定性；☺一般自由电子数目少、导热性和导电性较小；☺耐化学腐蚀性好；☺耐磨损。
四、无机非金属材料的分类传统无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
无机非金属材料传统无机非金属材料——硅酸盐材料新型无机非金属材料——半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等1、玻璃态材料－熔融后，在低温下仍保持熔体结构的固态物质2、陶瓷材料－粉末状材料经过成型和烧结形成的多相固体材料3、水泥－能够在水或空气中硬化的水硬性粉体材料4、耐火材料－指能够耐高温（耐受1580度以上温度）的固体材料，包括耐火砖、耐火纤维和耐火水泥等五、无机非金属材料在自然界的分布分布广泛，存在形式多样，有晶体结构和非晶态结构，有人工产品也有天然产物六、无机非金属材料的加工工艺包括热加工工艺和冷加工工艺第二节陶瓷一、陶瓷材料的分类及性能1、普通陶瓷（传统陶瓷）指以天然硅酸盐为原料，经过粉碎、成型、烧结制成的固体材料和器皿。
包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
2、现代陶瓷（特种陶瓷）一般指以高纯度化工原料或人工合成材料为原料烧结成的固体材料。
也称为新型陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷、高性能陶瓷等。
根据功能分类有电子陶瓷、光学陶瓷、高硬度陶瓷等根据化学成分划分有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）。
根据使用性质划分有结构陶瓷（工程陶瓷）和功能陶瓷。
3、陶瓷材料的相组成及结构：陶瓷的组成相主要有晶体相、玻璃相和气相结构。
高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角——硅教案
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅教学目标：1.了解硅在自然界中的含量、存在；2.了解硅单质、二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质，了解两者的用途；3．了解硅酸的性质，掌握硅酸钠的用途；了解传统硅酸盐产品的用途；4．了解新型无机非金属材料的用途及开展前景；5.通过硅酸的制备，硅酸钠的性质实验，学习实验设计的思维方式。
教学重难点：重点：硅、二氧化硅和硅酸的主要性质，硅酸盐的表示难点：硅、二氧化硅的化学性质，硅酸盐的表示教学过程：同学们，我们在第三章学习了金属及其化合物，也知道在我们自然界和日常生活中，金属广泛存在，那么除了金属以外，还有非金属，从今天这节课开始，我们将学习非金属。
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅。
地壳中的元素有哪些，同学们还记得吗？请同学们回想一下。
我们在已经学习了氧元素，那么硅元素有哪些我们要学习掌握的呢？【硅元素在自然界中的存在】〔PPT展示图片〕硅在地壳中的含量为26.3％，仅次于氧。
硅的化合物构成了地壳中大局部的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。
硅在自然界的存在形态：——没有游离态，只有化合态，以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于岩石和矿物中。
【硅和碳的比拟】我们再来看一下硅元素在元素周期表中的位置，在碳的下面，请同学们画出碳和硅的原子结构示意图〔PPT 展示另个原子结构示意图〕，硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。
二者的电子层数不同，所以其性质也有差异性。
碳是构成有机物的主要元素，硅是构成岩石与许多矿物的根本元素。
我们按照前面学习的顺序，了解一下硅单质。
展示图片——单质硅，归纳单质硅的物理性质。
1.物理性质：〔1〕灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体〔2〕熔、沸点高、硬度大〔3〕晶体硅是良好的半导我们了解到硅原子最外层为4个电子，既不易失去也不易得到电子，常温下硅单质的化学性质不活泼。
那硅单质具有哪些化学性质呢？〔1〕常温下只和F2、HF、强碱反响Si + 2F2 === SiF4Si + 4 HF === SiF4 + 2H2Si + 2NaOH + H2O ===Na2SiO3 + 2H2〔2〕加热时能和O2反响△Si + O2====SiO23.用途：半导体材料、制合金、制太阳能电池等4.硅的制备〔1〕SiO2+2C == Si+2CO ↑〔粗硅〕假设C过量：SiO2+3C == SiC + 2CO ↑〔2〕 Si+2Cl2 == SiCl4〔3〕SiCl4+2H2 == Si+4HCl 〔高纯硅〕常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质〔金刚石〕存在，而硅却没有，说明了什么？请同学们阅读教材第74页。
高中化学人教版必修一《第四章第一节无机非金属材料的主角-硅》课件
说文解字
二氧化硅
硅酸盐
硅
硅酸盐
硅 酸 盐
第一关
（合作-交流）
学习二氧化硅的物理性质
你见过二氧化硅吗？请举几个例子， 并说说他们的用途。 分析二氧化硅的存在形态。
归纳二氧化硅具有哪些物理性质?
水晶
现代通信用光缆
光
学
光导纤维
纤 维
胃
镜
无用 开光 刀导 手纤 术维
做 光导纤维手术头灯
H2CO3
不与水反应
4、二氧化硅的化学性质（通常很不活泼）
（1）具有酸性氧化物的通性 A、与碱性氧化物反应生成盐
SiO2＋ CaO 高温 CaSiO3
B、与强碱反应生成盐和水
SiO2 ＋ 2NaOH =
Na2SiO3 ＋H2O
硅酸钠
（有粘性，其溶液俗称水玻璃）
迁移应用：
为什么实验室中盛放碱液的 试剂瓶要用橡胶塞而不能用 玻璃塞（玻璃中含SiO2）？
二氧化硅 SiO2
物质分类
酸性氧化物
化 与碱性氧
高温
学 化物反应 CO2＋ CaO 高温 CaCO3 性 （CaO）
SiO2＋ CaO
CaSiO3
质 与碱反应
SiO2 ＋ 2NaOH =
（NaOH）CO2 ＋ 2NaOH = Na2CO3 ＋H2O
Na2SiO3 ＋H2O
硅酸钠
与水反应
CO2＋H2O
第四章第一节 无机非金属材料的主角-硅
第1课时 二氧化硅和硅酸
学习目标： 1、了解二氧化硅的结构、性质和用途 2、了解硅酸的制备和性质
“豪门二杰”
自学
【阅读】教材P74的第1~3自然段，回答
高中化学教学课例《第四章第一节无机非金属材料的主角——硅》课程思政核心素养教学设计及总结反思
1.了解硅元素在自然界中的存在和含量，从硅元素
的位置与结构推知其亲氧性存在的两种化合物——二
课例研究综 氧化硅和硅酸。
述
2.二氧化硅的结构和性质。
3.硅酸制取原理、性质和硅胶的用途。
4.实验验证硅酸的酸性比碳酸弱的实验事实。
由此，我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为： 讲解并板书 1.是一种不溶于水的酸性氧化物（特性）。 2.能与碱反应。
3.能与碱性氧化物反应。 4.能与氢氟酸反应（特性）。 问题探究 1.为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用 橡皮塞而不用玻璃塞。 生因为玻璃中含有 SiO2，SiO2 是酸性氧化物，能 和碱起反应，容易使玻璃瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打 开。 问题探究 2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟 酸？ 问题探究 3.某同学根据 SiO2 既可与碱反应,也能 与氢氟酸反应,推断 SiO2 为两性氧化物。是否正确？ 过渡二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共 同构成了岩石，天然二氧化硅也叫硅石。沙子的主要成 分就是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶 是纯度较高的二氧化硅。请大家看课本有关内容，了解 它们的用途，并总结出来。 板书（3）SiO2 的用途。 联想质疑你能在沙子与计算机之间、沙子与计算机 光通信之间建立起某种联系吗？（提示：沙子的主要成 分是 SiO2） 学生回答、教师总结沙子——硅——芯片——计算 机
有哪些？请你分别站在不同的角度，对它们进行分类。
学生回答、教师总结
构成它们的材料有：塑料、各种金属、木材、棉花、
沙子、石头、水泥、玻璃、陶瓷、泥土等等……
教学过程
请大家先看 PPT 中的彩图，关于硅单质的照片。
师别看它看起来灰溜溜，它自己及它的化合物的作
用却是大得很。
第四章第一节 硅酸盐和无机非金属材料
Al2O3·2SiO2·2H2O
练习：把下列式子改写成氧化物的形式 1、蛇纹石：H4Mg3Si2O9 2、钙长石：CaAl2SiO6 3、石棉：CaMg3Si4O12 4、长石：KAlSi3O8 5、普通玻璃： CaNa2Si6O14 3MgO· 2SiO2 · 2H2O CaO· Al2O3· SiO2
●压电陶瓷----钛酸钡、 钛酸铅
●生物陶瓷----氧化铝 、氧化锆
当堂训练
１.水玻璃不具备的用途是 （ Ｃ ） A.耐酸水泥掺料； B.木材防腐剂； C.食品添加剂； D.建筑材料黏合剂。 ２.下列工业生产，用石灰石作为原料的（ Ａ ） ①用海水为原料生产镁，②制硅酸盐水泥，③制普 通玻璃，④冶炼生铁，⑤制漂白粉
Na2SiO3 + CO2+H2O= H2SiO3↓+ Na2CO3
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
结论：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱
“水玻璃”是无色粘稠液体，是一种矿物 胶,它既不能燃烧又不易受腐蚀,在建筑工业上可 用作粘合剂等。木材浸过水玻璃后,具有防腐性 能且不易着火。水玻璃还可用作耐火材料。
⑵水泥：
原料：石灰石 黏土 （石膏） 主要设备：水泥回转窑
特性：水硬性
成分：2CaO· SiO2 3CaO· SiO2 3CaO· Al2O3
混凝土：水泥、沙子和碎石
⑶ 陶瓷：
如：日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等
原料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ黏土，经高温烧结而成
————新型陶瓷
人造关节
●高温结构陶瓷----Si3N4 、SiC
水泥、陶瓷等。
（2）新型无机非金属材料：如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压
材料科学第四章无机非金属材料分析解析
普通陶瓷材料
2）卫生陶瓷
以高岭土为主要原料而制得的用于卫生设施的带釉陶 瓷制品，有陶质、炻瓷质和瓷质等。
3）电器绝缘陶瓷 又称电瓷，是作为隔电、机械支撑及连接用的瓷质绝 缘器件。分为低压电瓷、高压电瓷和超高压电瓷等。 4）化工陶瓷 要求耐酸、耐高温、具有一定强度。主要用于化学、 化工、制药、食品等工业。
3、性质：特种陶瓷具有特殊性质和功能。
结构陶瓷材料
结构陶瓷的种类
氧化物结构陶瓷 碳化物结构陶瓷 氮化物结构陶瓷
结构陶瓷材料
氧化物结构陶瓷
特点：化学稳定性好、抗氧化性强、熔融温 度高、高温强度高。
Al2O3陶瓷 ZrO2陶瓷
BeO陶瓷
MgO陶瓷
结构陶瓷材料
Al2O3陶瓷
Al2O3陶瓷又称高铝陶瓷，主要成分是Al2O3和SiO2。 主晶相为刚玉（α－Al2O3），随着SiO2质量百分数 的增加，还出现莫来石和玻璃相。根据陶瓷坯中主晶 相的不同，分为刚玉瓷、刚玉－莫来石瓷和莫来石瓷。 Al2O3有三中结晶形态，即α、β、γ型。α型是高 温型，而γ型是低温型。
晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，主要是某些固溶 体或化合物。 晶体相又分为主晶相、次晶相和第三相。 陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐（硅酸盐、钛酸盐等）、 氧化物（MgO、Al2O3）、非氧化物（SiC，Si3N4）等。 晶体相的结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料 的特性和应用。
硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元
结构陶瓷材料
MgO陶瓷
耐高温，抗金属及碱性熔渣腐蚀。 可以用作冶炼高纯度Fe、Mo、Cu、Mg等金属 的坩埚及浇注金属的铸模，也可用作高温热电偶 保护套及炉衬材料等。
结构陶瓷材料
碳化物结构陶瓷
第四章第一节硅 、无机非金属材料预习案( 第一课时 )
第四章第一节硅 、无机非金属材料预习案( 第一课时 ）班级 姓名【预习过程】 一、半导体材料和单质硅【阅读】 阅读课本P(107-109)回答以下问题：１、传统无机非金属材料有哪些？ ， ， 等２、地壳中含量最多的元素是 ，排第二位的是 ，含量最多的金属是3、半导体材料特指导电能力 的一类材料。
最早使用的半导体材料是 。
现在多使用硅做半导体材料为什么？４、单质硅有 ， 两种，它们是硅元素的 。
【小结】硅物理性质5、硅常温下化学性质 ，除 外，它不易与其他物质如氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等反应。
在加热条件下，能与某些非金属单质发生反应。
a.常温下（注：非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅与氢氟酸反应放出氢气）b.加热或高温下 6、工业 制备及提纯硅反应方程式（注：无论焦炭量是多还是少，二氧化硅和炭反应的产物都是一氧化碳）7在自然界中硅只能以 形式存在，常见的化合物有 ，8硅有哪些用途？Si+2F 2= Si+4HF=Si+2NaOH+H 2O= Si+O 2====Si+2Cl 2=====△ △ 高温 SiO 2+2C == Si+2Cl 2 ==SiCl 4 高温 高温 SiCl 4+2H 2==Si+4HCl二、二氧化硅【知识回顾】二氧化碳与水反应与NaOH反应与CaO反应与酸反应氧化性【阅读】阅读课本P109答以下问题：请通过模型观察二氧化硅的结构填空：二氧化硅晶体中每1个Si原子周围结合个O原子，在中心, 在四个顶点，同时每1个O原子与个Si原子相结合，形成空间网状晶体。
１、二氧化硅具有什么样的物理性质？哪些常见的物质主要成分是二氧化硅？２、从物质分类的角度来看，二氧化硅属于哪类物质，预测它能与哪些物质反应？SiO2能与水反应生成相应的酸吗？为什么？错误！未找到引用源。
与强碱溶液反应（以NaOH为例）错误！未找到引用源。
与碱性氧化物反应（以CaO为例）错误！未找到引用源。
特性：和HF反应，应用实验室为什么不用玻璃瓶盛氢氟酸？。
4.1无机非金属材料的主角Si
必修一-第四章-第一节-无机非金属材料的主角——硅【要点梳理】要点一、硅（Si）硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧元素，主要以化合态存在（SiO2、硅酸盐），是矿物岩石的主要成分1.种类及结构单质硅分为晶体和无定形两种，晶体硅的结构与金刚石类似2.晶体硅的性质（1）物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体，熔点高（1410℃）、硬度大、质地脆，可作半导体（2）化学性质：常温下化学性质稳定，可与氟气、氢氟酸和强碱反应，不与其他物质发生反应硅和氟气反应：Si + 2F2＝ SiF4硅和氢氟酸反应：Si + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2↑硅和氢氧化钠溶液反应：Si + 2NaOH + H2O ＝ Na2SiO3 + 2H2↑硅在氧气中加热：Si + O2 △SiO2规律总结：硅与烧碱溶液反应的实质是：Si+3H2O △H2SiO3+2H2↑； H2SiO3+2NaOH ＝ Na2SiO3+2H2O从分步反应看，起氧化作用的只是H2O，而NaOH既不是氧化剂又不是还原剂，仅为反应物。
其电子转移情况为：3.硅的工业制法4.硅的用途：半导体材料，太阳能电池、计算机芯片和耐酸设备等要点二、二氧化硅（SiO2）1.存在：存在形态为结晶形（如石英）和无定形（如硅藻土），统称为硅石。
水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分是SiO2，沙子中含有小粒的石英晶体2.结构：SiO2晶体是立体空间网状结构，每个Si原子结合4个O，每个O结合2个Si，N（Si）：N（O）=1：2 3.物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水的无色透明晶体或白色粉末。
4.化学性质：（1）稳定性：不与水、一般的酸反应，但能与HF反应（2）具有酸性氧化物的性质：与CaO反应：SiO2 + CaO 高温CaSiO3与NaOH反应：SiO2 + 2NaOH ＝ Na2SiO3 + H2O5.用途：（1）建筑材料（2）制光导纤维（3）制石英坩埚6.二氧化碳与二氧化硅性质比较SiO2CO2类别酸性氧化物酸性氧化物主要存在环境岩石、石英、沙子和硅藻土空气结构化学式意义仅表示Si、O的原子个数比为1：2 CO2分子构成晶体中有无单个分子无有物理性质无色透明晶体或白色粉末无色无味气体，密度比空气大，能溶于水（常温下体积比为1：1）化学性质与碱性氧化物反应SiO2 + CaO高温CaSiO3CO2 + CaO ＝ CaCO3与碱反应SiO2 + 2NaOH ＝ Na2SiO3 + H2O CO2 + 2NaOH ＝ Na2CO3 + H2O与盐反应SiO2 + Na2CO3高温Na2SiO3 + CO2↑Na2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2NaHCO3与水反应不反应CO2 + H2O ＝ H2CO3与C反应SiO2 + 2C高温Si + 2CO↑ C + CO2高温2CO 与HF反应SiO2 + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2O相互转化SiO2 + Na2CO3高温Na2SiO3 + CO2↑Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝ Na2CO3 + H2SiO3↓H2SiO3SiO2 + H2O要点诠释：（1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱性溶液的试剂瓶用橡皮塞，不用玻璃塞（2）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，应保存在塑料瓶或铅皿中要点三、硅酸（H2SiO3）1.硅酸的制备实验步骤：向Na2SiO3溶液中滴加酚酞试液，然后滴入稀盐酸实验现象：滴加酚酞后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有白色胶状物质生成结论:Na2SiO3溶液呈碱性，生成难溶于水的H2SiO3。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
宋均窑花盆托
宋汝窑三足洗
宋景德镇青白釉瓶
特点
陶瓷工艺达到了炉火纯青的成熟阶段，艺术上取得 了空前绝后的成就。 多元系列陶瓷的发展。 制品烧成温度较高，1300º C以上，有还原和氧化气 氛，胎体致密。 第三次飞跃，胎体也是具有半透明性。 景德镇瓷开始发展。 原料经过精选和精制。
无机非金属材料的优良性能： 耐高温、硬度高、抗腐蚀、抗氧化、耐磨损、以 及有介电、压电、光学、电磁性能及其功能转换特性 等。 无机非金属材料的缺点： 抗拉强度低、韧性差等。
无机非金属材料的作用与地位
传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的 基础材料。 无机新材料则是现代新技术、高技术、新兴产业和 传统工业技术改造的物质基础，也是发展现代国防 和生物医学所不可缺少的。 一、对科学技术发展的作用 二、对工业及社会进步的作用 三、巩固国防、发展军用技术方面的作用 四、在生物医学方面的作用
② 玻 璃 相
玻璃相的作用是： 将分散的晶体相黏接起来，填充晶体之间的空隙，提高 材料的致密度； 降低烧成温度，加快烧结过程； 阻止晶体转变，抑制晶体长大并填充气孔间隙； 获得一定程度的玻璃特性，如透光性等。
玻璃相对于陶瓷的强度、介电性能、耐热耐火性能是 不利的，不能成为陶瓷的主导组成，因此工业陶瓷须控制 玻璃相的体积分数，一般为20％~40％。
2. 分类
(1) 按陶瓷概念和用途来分 传统陶瓷：以天然的硅酸盐矿物为原料经粉碎、成 形、烧结制成的产品。
日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、电器绝缘陶瓷、 化工陶瓷和多孔陶瓷。
特种陶瓷：以高纯化工原料和合成矿物为原料，沿用 传统陶瓷的工艺流程制备的陶瓷，具有特 殊力学、物理或化学性能，
现代陶瓷、新型陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷、 高性能陶瓷等。
共价晶体结构稳定、熔点高、硬度高、强度高，但脆性 大、无延展性、受热膨胀很小，在固体和熔融态一般均不导电。
③ 陶瓷材料多以混合键结合，既有离子键结合，又有 共价键结合。
2. 陶瓷材料的相组成及其结构
① 晶体相
晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，为某些固 溶体或化合物。 陶瓷常为多相，可分为主晶相、次晶相及第三 晶相，陶瓷的力学、物理、化学性能主要取决于主 晶相。 陶瓷中的晶体相主要有含氧酸盐、氧化物和非 氧化物。
特 点
唐代以饱满为主。 陶瓷业得到了充分的发展。 呈色金属原料的特性的认识、化学技术的撑握， 出现了唐三彩。 唐代白瓷始于隋，属于高铅瓷胎，烧成温度最高 可达1370º C左右，烧成气氛为还原气氛。 唐代已产中釉下彩瓷器。 改进窑炉。
宋 朝
宋官窑弦纹瓶
宋定窑印花缠枝牡丹莲花盘
宋哥窑葵花洗
秦汉时期
跪射俑(秦俑二号坑出土)
将军俑(秦俑二号坑出土）
汉汉绿釉陶壶-明器
特 点
秦朝制陶工艺的进一步完善，砖瓦的大量使用。
第二大飞跃，釉是半透明的，胎还是欠致密的。
汉代是中国陶瓷史上的一个重要的转折点，所制器 物的表面被广泛施釉。 由于原料的选择和精制，汉代已出现真正意义上的 瓷器（由高岭土或瓷石等制成，温度在 1200~1300ºC）。
主要内容
1. 2. 3. 4. 5.
陶瓷概论 普通陶瓷材料 结构陶瓷材料 功能陶瓷材料 无机建筑材料
第一节 陶瓷概论
一、 陶瓷的定义和分类 二、 陶瓷的发展史 三、 陶瓷材料的物质组成 四、 陶瓷材料的性能特点
一、陶瓷的定义和分类
1.陶瓷的定义
传统上，陶瓷(ceramics)是指所有以粘土为主 要原料与其它天然矿物原料经过粉碎、混炼、成 型、煅烧等过程而制成的各种制品。 用陶瓷生产方法制造的无机非金属制品的通称。 陶瓷分为两大类：传统陶瓷和特种陶瓷
清 朝
清五彩牡丹纹尊
清五彩牡丹纹尊
特点
前期模仿前代名瓷为主。 出现了珐琅彩、粉彩。 在雍正瓷器胎体选料极精、壁薄体轻、匀称一致， 陶瓷工艺发展快速。 乾隆时期，工艺达到清代社会的顶峰，是清代制 瓷业的一个转折点。 清后期慢慢走下坡路。
陶瓷发展的三大个阶段
陶器
原始瓷器
瓷器
陶瓷工艺发展的三大突破
① 按性能特点和应用分类 电子陶瓷、光学陶瓷、高硬陶瓷等 ② 按化学成分分类 氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷 ③ 按使用性能分类 结构陶瓷和功能陶瓷
(2) 按照烧结程度
性能 吸水率/％ 透光性 类别 陶器 ＞3 不透光 胎体特征 敲击声
未玻化或玻化程度差， 结构不致密，断面粗糙
玻化程度高，结构致密， 细腻，断面呈石状或贝 壳状
3. 陶瓷材料的晶体缺陷
① 点缺陷 陶瓷材料晶体中也存在置换原子、间隙原子及空 位等点缺陷，并形成置换固溶体与间隙固溶体。 ② 线缺陷 位错在陶瓷材料中作用不如金属材料 形成位错的能量大，因而不易形成位错。 离子键或共价键结合造成位错的可动性极低。 ③ 面缺陷 陶瓷材料中存在晶界、亚晶界等面缺陷。
③ 气 相
气相是指陶瓷中的气体。
陶瓷中气孔主要是坯料各成分在加热过程中单独或相互 发生物理、化学作用所生成的孔隙。这些孔隙除了大部分被 玻璃相填充外，还有少部分残留下来变成气孔。 根据气孔数量和分布，陶瓷分致密陶瓷、无开口孔陶瓷 和多孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔的存在对掏瓷性能是不利 的，它降低陶瓷的强度，是造成裂纹的根源。 普通陶瓷气孔率为5％~10％，特种陶瓷气孔率小于 5％，金属陶瓷则要求气孔率低于0.5％。
A、含氧酸盐
常见的含氧酸盐是硅酸盐。硅酸盐是传统陶瓷的 主要原料。
硅酸盐的结合键为离子价和共价键的混合键，习 惯上称为离子键。 硅酸盐的结构很复杂，但构成它的基本单元都 是[SiO4]四面体。
图4.1 硅酸盐结构形状
B、氧化物
氧化物是大多数陶瓷，特别是特种陶瓷的主要组 成和晶体相。
氧化物结构的结合以离子键为主，通常以AmXn 表示其分子式，A表示与氧结合的正离子，m表示其 数量，x表示氧离子，n表示其数量。
红陶绳纹碗 大地湾一期
河姆渡文化陶器
陶刻画猪纹钵 河姆渡文化
红陶兽形器
大汶口文化
彩陶叶纹钵 仰韶文化
复合鱼纹圜底盆 半坡文化
鲵(ni)鱼纹瓶 半坡文化晚期
彩陶大双耳罐
辛店文化泥质黄陶
翅羽纹壶
马家窑
黑陶高柄杯
龙山文化
特
点
以红陶、彩陶和黑陶为主。 形状：以器物为主，装饰图案直观性强。 技术：早期以手工为主，后期出现陶轮。 原料：粘土（如河姆渡的夹炭黑陶是使为含铁量 低的绢云母质粘土）。
第四章 无机非金属材料
Chapter 4 Inorganic Metalloid Materials
无机非金属材料指除有机高分子材料和金属材 料以外的材料。 传统无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水 泥和耐火材料四种。 无机非金属新材料包括结构陶瓷、复合材料、 功能陶瓷、半导体材料、新型玻璃、非晶态材 料和人工晶体。
商周时期
商白瓷雕刻饕(tao)餮(tie)双耳壶
周原始青瓷双系罐
特
点
可分为灰陶、白、印红、红、原始陶等。 出现了釉陶，是我国陶瓷发展过程中的第一个飞跃。 原料为瓷土。 馒头窑的出现和烟囱的出现。 周代时砖瓦的开始使用。
窑炉技术的改进，烧成温度较高（约可以到1200º C）。
沉浊
瓷器
≤3
透光
清脆
瓷 器
瓷 器（骨质瓷）
瓷 器 （滑石瓷）
陶器
古陶
炻 器
二、陶瓷的发展史
原始时期 商周时期 秦汉时期
China 中国
南北朝
隋唐、五代时期
瓷器
宋朝
元朝 明朝 清朝
原始时期
我国古代的女娲造泥人、神农制陶传说等。 陶器的发明标志着人类文化从旧石器时代跨入了新 石器时代。 最早通过考古发现的陶器已有7000多年的历史。 其真实起源可能更早。
② 刚 度
陶瓷材料的弹性模量不仅与化学键有关，还与组成相 种类、分布、数量以及气孔率有关。 气孔率增大和温度升高都使弹性模量降低。
在气孔率P较小时，弹性模量随气孔率增加呈线性降低 E／E0=1-KP
弹性模量与温度(T)的关系
E＝E0-Btexp(-Tc／T)
③ 强 度
陶瓷材料的键合力强，理论强度很高。但实际强度 比理论强度低得多。 陶瓷材料的晶粒大小对强度影响也较大，晶粒尺寸越 小，强度越高。 陶瓷材料的强度对应力状态特别敏感，抗拉强度虽 低，但抗弯强度较高，抗压强度更高。 陶瓷材料的高温强度一般优于金属材料，高温抗蠕 变能力强，高的抗氧化性，适宜作高温材料。
四、陶瓷材料的性能特点
1.力学性能
① 硬度 陶瓷的硬度取决于组成相的结构。共价晶体中电子 云的重叠程度、离子晶体中离子堆积密度是影响硬度的 最主要因素。电子云重叠程度愈大，或离子堆积密度愈 高，材料硬度愈高。 陶瓷的硬度很高，绝大多数陶瓷的硬度都高于金属 和高分子聚合物的硬度。 例如，一般陶瓷的硬度多为1000~5000HV，淬 火钢的硬度一般为500~800HV，高聚物的硬度一般 不超过20HV 。
窑室增大，出现龙窑。
南北朝
三国时期青釉塑谷仓
东晋表釉褐斑四系壶
特 点
是对前面陶瓷的发展。 在坯、釉质量上有了不同程度的提高。 重釉轻坯的特点。 陶瓷的装饰特点比较明显。 对龙窑进行了改进，解决窑炉抽力大、火焰速度 过快等问题。
隋唐五代时期
隋白釉罐
唐朝巩义窑胎枕
唐朝三彩盖罐