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1、第三节 玻璃、陶瓷和水泥,第3章 探索生活材料,【学习目标】 1.知道水泥、玻璃和陶瓷的主要成分、生产原料及用途。 2.认识到玻璃陶瓷在现代社会、现代科技中的重要作用。 【重点和难点】 1.玻璃陶瓷和水泥的主要化学成分和生产原料。,硅酸盐工业:以含硅物质为主要原料经加热制成硅酸盐材料的制造工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等。,一、玻璃,讨论:同学们在日常生活中接触过哪些玻璃制品?,实验室玻璃仪器,石英玻璃管,玻璃杯,玻璃艺术品,玻璃金字塔,很久以前,有一艘腓尼基人的大商船来到地中海沿岸的贝鲁斯河河口，船上装了许多天然苏打的晶体。 中午到了，他们决定在沙洲上埋锅造饭。可是沙洲上到处是软软的细沙，竟找
2、不到可以支锅的石块。有人突然想起船上装的天然结晶苏打，于是大家搬来几十块垒起锅灶，然后架起木柴燃了起来。当他们吃完饭收拾餐具准备回船时，只见锅下沙子上有种东西晶莹发光，大家以为发现了宝贝。其实，这是在烧火做饭时，支着锅的苏打块在高温下和地上的石英砂发生了化学反应，形成了玻璃。 聪明的腓尼基人很快就学会了制作方法，他们把玻璃液制成大大小小的玻璃珠。这些好看的珠子很快就受到外国人的欢迎，一些有钱人甚至用黄金和珠宝来兑换，腓尼基人由此发了大财。,玻璃的发现,苏打块和石英砂在高温下发生了化学反应，形成了玻璃。,一、玻璃,纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2),2、反应原理： 复杂
3、的物理、化学变化，主要反应：,3、主要成分：,1、原料：,硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2),学与问,玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品？,玻璃没有一定的熔点，而是在某个范围内逐渐软化，在软化状态时，可以被吹成任何形状的制品,特殊玻璃：,在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学组成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃。,硼硅酸盐玻璃：,性能：膨胀系数小、化学稳定性好，更耐高温和耐化学腐蚀,用途: 高级化学仪器,过量的SiO2或加入B2O3,光学玻璃：,性能：透光性能好、折光率高,用途：眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等光学仪器,加入PbO,蓝色(
4、Co2O3) 红色 (Cu2O) 淡绿色 (FeO),彩色玻璃：,金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色。,方法：普通玻璃在钢化炉里加热软化，取出后再急速冷却。,钢化玻璃（工艺处理）,用途: 工艺玻璃制品,用途: 汽车或火车车窗,性能: 机械强度大、抗震烈、不易破碎；碎块无棱角,夹层玻璃：是由坚韧的聚乙烯醇缩丁醛（PVB） 胶片将两块玻璃板在一定温度和压 力下粘结成一个整体。 它可由退火玻璃、钢化玻璃或热增强 玻璃来制成。当夹层玻璃破碎时， 玻璃碎片粘在塑料中间层上。 因此，夹层玻璃可以减少玻璃碎片对 人身和财产的伤害。,开阔视野,*中空玻璃的特点: 具有良好的保温、隔热、隔声
5、等性能。如在玻璃之间充以各种漫射光材料或电介质等，则可获得更好的声控、光控、隔热等效果。 *中空玻璃的用途 : 主要用于需要采暖、空调、防止噪音或结露以及需要无直射阳光和特殊光的建筑物上。 广泛应用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等需要室内空调的场合。也可用于火车、汽车、轮船、冷冻柜的门窗等处。,钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃 都属于安全玻璃,开阔视野,变色玻璃,含有AgBr （或AgCl）和微量CuO的玻璃是一种变色玻璃。当受到太阳光或紫外线照射时，其中的AgBr发生分解，产生银原子。当银原子聚集到一定数量时，射在玻璃上的光大部分被吸收，原来无色透明的玻璃这时就会变成灰黑色。当把变
6、色后的玻璃放到暗处时，在CuO的催化作用下，银原子和溴原子又会结合生成AgBr。于是，玻璃又变成无色透明。这就是变色玻璃变色的基本原理。,用变色玻璃制作窗玻璃，可使烈日下透过的光线变得柔和且有阴凉感。变色玻璃也可用于制作太阳镜片等。,从高纯度的石英玻璃（SiO2）熔融体中，拉出直径约100微米的细丝，就得到石英玻璃纤维。其传导光的能力非常强，所以又称光导纤维，简称光纤。,玻璃的新发展,光导纤维（光纤）,图3-32 光导纤维,优点：,信息容量大。可同时容纳10亿人通话或传送多套电视节目,质量小而且细：每千米27g不怕腐蚀，铺设方便,抗干扰性能好，通讯质量高，能防窃听；,成本低：每千米1万元左右,
7、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明,光学纤维胃镜,现代通信用光缆,用光导纤维做手术，不用开刀,2019/7/20,二、陶瓷,陶器是人类第一次学会用黏土等天然物为原料，通过物理方法和化学反应制造出来的一种有用的人造材料。,同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品?,讨论:,图3-25 秦兵马俑是陶制品,图3-26 景德镇瓷器闻名世界,我国陶都江苏宜兴的陶器和瓷都江西景德镇的瓷器，在世界上都享有声誉。瓷器（英文名china）成为中华民族文化的象征之一。,2019/7/20,中国陶瓷珍品之唐三彩,2019/7/20,中国陶瓷珍品之明青花,中国陶瓷珍品之清青花,2019/7/20,陶器、瓷器的区别,
8、二、陶瓷,图3-27 陶器制造过程示意图,复杂的物理、化学变化,黏土（Al2O32SiO22H2O）,高岭石 Al4(Si4O10)OH8，除Al2O3外，还含SiO2。,唐三彩,在普通釉料中加入一些重金属离子，可制成彩釉。将彩釉涂在坯体上进行烧制即制成绚丽多彩的瓷器。,景泰蓝,对于一般烧制的陶瓷制品，有什么共同的缺陷呢？怎样弥补？,表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。烧制前在坯体表面涂上一层釉，使成品光滑，不渗水。,在普通釉料中加入一些重金属离子即可制得彩釉。加入的重金属离子不同，空气用量不同，彩釉的颜色不同。,陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。一些耐高温、耐高压
9、的新型陶瓷被用来代替钢材使用。生活餐具、电器绝缘瓷、实验室坩埚和蒸发皿。,陶瓷的应用,耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等,制造发动机和航天飞机的防护片,陶瓷的新发展,高温结构陶瓷,性能,用途,陶瓷发动机氮化硅陶瓷,氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等一系列优良性能。,制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量，节省燃料（不用水冷却，减少热散失）。,Si3N4基陶瓷球轴承,沙漠车,氮化硅陶瓷部件,氧化铝陶瓷,性 能,用 途,熔点高,坩埚、高温炉管,硬度大,刚玉球磨机,透明、耐高温,高压钠灯灯管,备注：钠蒸气放电发光问题
10、早在1950年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。,高纯氧化铝透明陶瓷管,氧化铝陶瓷制品,陶瓷的新发展,高温结构陶瓷,人造宝石,红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。 红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物； 而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。 1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。 现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。,红宝石和蓝宝石及人造宝石,压电陶瓷,利用陶瓷，还可实现多种功能互换。如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻产生
11、一个电火花，将机械能转变成电能。,超导陶瓷：,所谓超导现象就是金属的电阻随温度的升高而增大，当金属的温度降低时，它的电阻减小,当温度降到-269（液氮温度，为4K）左右时，水银的电阻变为零，这种现象叫超导现象 我国研制的超导陶瓷的临界温度为77K，处于世界领先水平。,高楼大厦,砖房,三、水泥,水泥用途：,水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物。是建筑黏合剂。,混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。,混凝土常用钢筋做结构，这就是常说的钢筋混凝土结构。,水泥的性能是如何表示的？,水泥回转窑,原料中的石膏的作用是什么？,用强度等级来表示水泥的不同性能。常用的硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5三个等级。
12、等级越高，性能越好。,延缓水泥的硬化,中国水泥工业明天更美好,抚今追昔，我国水泥工业在过去的岁月里经历了曲折而 又辉煌的发展历程。 1892年，启新水泥厂在唐山建立，拉开了我国水泥工业 发展的序幕。但由于战乱不断和外来侵略，到1949年新 中国成立时，我国水泥生产技术仍非常落后 20世纪5060年代，我国水泥工业的发展取得长足进步。 20世纪7080年代，尤其是改革开放以来，国民经济的 稳步高速发展带动了我国水泥工业技术的快速进步和水泥 产量的迅猛增长。1985年产量达1.46亿吨，居世界第一 。 目前，我国水泥工业正沿着国际水泥工业的发展趋势是以节能、降耗、环保、提高水泥质量和提高劳动生产率为中心，走可持续发展的道路。,19491998年我国水泥年产量示意图,
