山东理工大子S化学化工学院8SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY4NBHC2144:840.078第5章化学与材料科学ST3
1 第5章 化学与材料科学
山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOETECHNOLOGY·5.1金属和合金材料·5.2无机非金属材料·5.3高分子化合物材料·5.4复合材料
2 • 5.1 金属和合金材料 • 5.2 无机非金属材料 • 5.3 高分子化合物材料 • 5.4 复合材料
山东理工大家材料科学发展概况SHANDONGUNIVERSITYOETECHNOLOGY材料：指人类利用物质的某些功能来制作物件时的化学物质。1.材料发展的历史从生产力的侧面反映了人类社会发展的文明史根据当时有代表性的材料将人类社会划分为：（1）石器时代（2）青铜器时代（3）铁器时代（4）聚合物时代2.化学是材料发展的源泉化学与材料科学相互依存、相互促进。新分子和新材料的飞速增长（平均每天递增7000种）
3 材料科学发展概况 材料：指人类利用物质的某些功能来制作物件时的化学物质。 1.材料发展的历史从生产力的侧面反映了人类社会发展的文明 史 根据当时有代表性的材料将人类社会划分为： （１）石器时代 （２）青铜器时代 （３）铁器时代 （４）聚合物时代 2.化学是材料发展的源泉 化学与材料科学相互依存、相互促进。 新分子和新材料的飞速增长（平均每天递增7000种）
山东理工大客3.材料分类SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY按用途分：结构材料和功能材料结构材料主要是利用材料的力学和理化性质，广泛用于机械制造、工程建设、交通运输、和能源等各个部门；功能材料则利用材料的热、光、电、磁等性能，用于电子、激光、通讯、能源和生物工程等许多高新技术领域。功能材料的最新发展是智能材料，它具有环境判断功能、自我修复功能和时间轴功能，智能材料是21世纪材料。按材料成分和特性分：金属材料、陶瓷材料高分子材料、复合材料复合材料是由金属材料、陶瓷材料、高分子材料组成的。复合材料的强度、刚度和耐腐蚀性能比单一材料更为优越，是一类更为广阔发展前景的新型材料
4 3.材料分类 按材料成分和特性分: 金属材料、陶瓷材料 高分子材料、复合材料 复合材料是由金属材料、陶瓷材料、高分子材料组成的。复合 材料的强度、刚度和耐腐蚀性能比单一材料更为优越，是一类更 为广阔发展前景的新型材料。 按用途分: 结构材料和功能材料 结构材料主要是利用材料的力学和理化性质 ，广泛用于机械制 造、工程建设、交通运输 、和能源等各个部门； 功能材料则利用材料的热、光、电、磁等性能，用于电子、激 光、通讯、能源和生物工程等许多高新技术领域。功能材料的最新 发展是智能材料，它具有环境判断功能、自我修复功能和时间轴功 能，智能材料是21世纪材料
山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOETECHNOLOGY5.1金属和合金材料112种化学元素理工金属元素90种非金属元素22种
5 5.1 金属和合金材料 112 种化学元素 金属元素 90种 非金属元素 22 种
山东理工大客5.1金属和合金材料SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY金属元素在周期表中的位置HHeLiCFBeNONeBPSNaAlSiCIArMgKTiVScCrNiZnSeBrKrCaMnFeCoCuGaGeAsSrZrSnSbXeRbNbRuRhPdCd一MoTCInTeAgHfPtTIPbBiRnCsBaTaWReOsIrHgPoLaAuAtLuRaRfFrDbsgBhMtAcHsLr钢PrNdSmHoErLaPmEuGdTbDyTmYbCeLu系钢CAcThPaUPuBkCfFmMdNpAmEsNo系m
6 5.1 金属和合金材料 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La — — Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac — — Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt 镧 系 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 锕 系 Ac Th Pa U Np Pu Am C m Bk Cf Es Fm Md No Lr 金属元素在周期表中的位置
山东理工大客5.1.1金属的化学性质SHANDONGUNIVERSITYOETECHNOLOGY金属的电负性较小，在化学反应中倾向于失电子，金属单质突出的化学性质是还原性。5.1.1.1金属单质还原性的周期性变化同一周期从左到右，金属单质的还原性逐渐减弱；同一主族从上到下，金属单质的还原性依次增强
7 5.1.1 金属的化学性质 金属的电负性较小，在化学反应中倾向于失电子，金属 单质突出的化学性质是还原性。 5.1.1.1 金属单质还原性的周期性变化 同一周期从左到右，金属单质的还原性逐渐减弱； 同一主族从上到下，金属单质的还原性依次增强
九东理工大家碱的作用5.1.1.2金属单质与氧、水、酸、码LANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(1) s区金属S区金属较活泼，具有很强的还原性，易被空气中的氧氧化与水作用可置换出氢气：与酸反应产生氢气，但反应过于激烈。(2) p区金属理2p区金属的还原性较S区弱，不能与水作用，能与非氧化性酸作用置换出氢气。(3)d区和ds区金属d区和ds区金属单质的还原性差别较大。第四周期金属一般都能与氧作用，生成相应的氧化物。第五、第六周期的d区和ds区金属不与非氧化性酸作用
8 5.1.1.2 金属单质与氧、水、酸、碱的作用 (1) s区金属 S区金属较活泼，具有很强的还原性，易被空气中的氧氧化； 与水作用可置换出氢气；与酸反应产生氢气，但反应过于激烈。 (2) p区金属 p区金属的还原性较S区弱，不能与水作用，能与非氧化性酸 作用置换出氢气。 (3) d区和ds区金属 d区和ds区金属单质的还原性差别较大。第四周期金属一般 都能与氧作用，生成相应的氧化物。第五、第六周期的d区和ds 区金属不与非氧化性酸作用
山东理工大客5.1.2金属和合金材料SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY金属材料：凡由金属元素或以金属元素为主形成的具有一般金属特性的材料统称为金属材料，包括金属和合金合金是由一种金属与另一种或几种其他金属或非金属熔合在一起形成的具有金属特质物质。固溶体合金合金从结构上分类金属间化合物型混合物合金
9 5.1.2 金属和合金材料 固溶体合金 金属间化合物型 混合物合金 金属材料：凡由金属元素或以金属元素为主形成的具有 一般金属特性的材料统称为金属材料，包括金属和合金。 合金是由一种金属与另一种或几种其他金属或非金属熔 合在一起形成的具有金属特质物质。 合金从结构上分类
山东理工大客5.1.2.1合金的基本结构类型SHANDONGUNIVERSITYOETECHNOLOGY(1)混合物合金混合物合金是两种或多种金属的机械混合物多相体系，此种混合物中组分金属在熔融状态时可以完全或部分互溶，但在凝固时各组分又分别结晶出来，成为机械混合物混合物合金的熔点、导电、导热等性质是其组分金属的平均性质。合金。例如：焊接用的 Sn-Pb?
10 （1）混合物合金 混合物合金是两种或多种金属的机械混合物， 多相体系，此种混合物中组分金属在熔融状态时可 以完全或部分互溶，但在凝固时各组分又分别结晶 出来，成为机械混合物。 混合物合金的熔点、导电、导热等性质是其组 分金属的平均性质。 例如：焊接用的 Sn-Pb 合金。 5.1.2.1合金的基本结构类型