高分子材料分析4要点
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高分子膜分离材料要点引言高分子膜分离材料是一种重要的分离技术,被广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
本文将介绍高分子膜分离材料的要点,包括材料选择、膜结构设计和性能优化等方面。
材料选择高分子膜分离材料的选择对于分离效果至关重要。
常用的高分子材料包括聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚醋酸乙烯(EVA)等。
选择材料时需要考虑以下因素:1.分离性能:材料应具有良好的分离性能,包括高通量、高分离因子和较低的渗透压。
2.化学稳定性:材料应在分离过程中具有良好的化学稳定性,可以耐受不同的化学药品和温度。
3.机械性能:材料应具有足够的机械强度,以确保膜在操作过程中不会破裂或变形。
膜结构设计高分子膜分离材料的结构设计对于分离性能和稳定性同样至关重要。
以下是一些常见的结构设计要点:1.孔径分布:膜的孔径分布应合理控制,以满足特定的分离要求。
孔径太小会导致通量降低,孔径太大则无法实现有效的分离。
2.膜厚度:膜的厚度应适当选择,通常较薄的膜具有较高的通量,但较厚的膜能够提供更好的机械强度。
3.支撑层:支撑层可以增强膜的机械强度和稳定性,同时减少膜的变形和破裂风险。
常见的支撑层材料包括聚酰胺、聚酰胺亚胺等。
性能优化为了进一步提高高分子膜分离材料的性能,可以考虑以下方面的优化:1.表面修饰:通过表面修饰可以改变膜的亲水性或疏水性,提高膜的抗粘附性能和选择性。
2.添加填料:添加适当的填料可以改变膜的孔径分布和通量,提高膜的分离性能。
3.模块化设计:将多个膜堆叠起来形成模块化结构,可以增加分离面积,提高通量和分离效果。
高分子膜分离材料是一种重要的分离技术,材料选择、膜结构设计和性能优化是关键要点。
在实际应用中,根据具体的分离要求和条件选择合适的高分子材料,并进行合理的膜结构设计和性能优化,能够提高分离效果和稳定性,广泛应用于各个领域。
高分子改性要点高分子材料在工业生产中具有广泛的应用,但其性能往往无法满足特定需求。
为了改善材料性能,高分子改性成为了一种重要的手段。
本文将就高分子改性的要点进行讨论。
一、改性目的高分子改性的目的是提升材料的性能,使其适用于更广泛的应用领域。
改性可以改善材料的力学性能,增加材料的耐热性、耐腐蚀性,改善材料的电性能等等。
二、改性方法1. 添加填充剂填充剂的添加可以有效地改善高分子材料的力学性能。
常用的填充剂包括纤维素、玻璃纤维、碳纤维等。
填充剂的添加可以增加材料的强度、硬度和耐磨性。
2. 引入交联剂通过引入交联剂,可以使高分子材料形成网状结构,从而提高其热稳定性和力学性能。
常用的交联剂有有机过氧化物、热塑性橡胶等。
交联剂的添加可以提高材料的强度、硬度和热变形温度。
3. 添加增容剂增容剂的添加可以改善高分子材料的加工性能。
常用的增容剂有增塑剂、润滑剂等。
增容剂的添加可以降低材料的熔融温度、提高材料的流动性,从而便于加工制造。
4. 表面改性通过表面改性,可以改善高分子材料的附着性、耐腐蚀性等性能。
常用的表面改性方法有等离子体处理、电子束辐照等。
表面改性可以提高材料的界面粘合能力,增加材料的耐候性和抗老化性。
三、改性注意事项在进行高分子材料改性时,需要注意以下几点:1. 注意添加剂的种类和添加量,确保其在改性过程中起到理想的作用,并避免副作用的产生。
2. 改性过程中的加工条件需要加以控制,包括温度、压力、时间等,确保改性剂的均匀分散和与高分子材料的良好相容性。
3. 需要进行严格的性能测试和评估,以验证改性后材料的实际性能是否满足要求。
综上所述,高分子改性是一项重要的技术手段,可使高分子材料的性能得到显著提升。
通过选择合适的改性方法和注意改性过程中的细节,可以实现高分子材料的优化。
高分子改性的研究和应用将对材料科学领域的发展起到积极的推动作用。
应用广泛的高分子材料 功能高分子材料【学习目标】1、了解常见功能高分子材料的成分及优异性能,了解“三大合成材料”的结构、性能和用途;2、了解功能高分子材料在人类生产、生活中的重要应用,了解治理“白色污染”的途径和方法;3、了解各类功能高分子材料的优异性能及其在高科技领域中的应用;4、以合成高分子化合物的背景,了解有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献、合成材料品种特别多,按用途和性能可分为合成高分子材料(包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等);功能高分子材料(包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等)和复合材料。
其中,被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维和合成橡胶应用最广泛。
【要点梳理】要点一、塑料1、塑料的成分。
塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂、在塑料的组成中除了合成树脂外,还有依照需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。
如,提高柔韧性的增塑剂,改进耐热性的热稳定剂,防止塑料老化的防老化剂,赋予塑料颜色的着色剂等。
3、几种重要的塑料的性质、(1)聚乙烯塑料的性质。
①聚乙烯塑料无嗅、无毒、具有优良的耐低温性能,最低使用温度可达—100℃;化学稳定性好,能耐大多数酸、碱的腐蚀;常温下不溶于一般溶剂,吸水性小;电绝缘性能优良。
②聚乙烯塑料品种特别多,应用广泛,主要有:薄膜(低密度聚乙烯,有良好的透明度和一定的抗拉强度)用于各种食品、医药、衣物、化肥等的包装;中空制品(高密度聚乙烯,强度较高)用于塑制各种瓶、桶、罐、槽等容器;管板材(高密度聚乙烯)用于铺设地下管道和建筑材料;纤维(线型低密度聚乙烯)用于生产渔网绳索;包覆材料,用做包覆电缆、电线的高频绝缘材料。
(2)酚醛树脂。
①酚醛树脂是用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物、 ②酚醛树脂属于热固性塑料,体型酚醛树脂受热后都不能软化或熔融,也不溶于任何溶剂。
名词解释:1.通用型热塑性塑料:是指综合性能好,力学性能一般,产量大,适用范围广泛,价格低廉的一类树脂。
2.通用型热固性塑料:为树脂在加工过程中发生化学变化,分子结构从加工前的线型结构转变成为体型结构,再加热后也不会软化流动的一类聚合物。
3.聚乙烯相对分子量的大小常用熔体流动速率(MFR)来表示。
4.共混改性是指两种或两种以上聚合物材料以及助剂在一定温度下进行掺混,最终形成一种宏观上均与且力学,热学,光学以及其它性能得到改善的新材料的过程。
5.茂金属聚苯乙烯:为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构聚苯乙烯树脂,它的苯环交替排列在大分子链的两侧。
6.通常把使用量大、长期使用温度在100〜150C、可作为结构材料7.使用的塑料材料称为通甩工程塑料,而将使用量较小、价格高、长期使用温度在150C以上的塑料材料特种工程塑料。
8.聚酰胺(PA):俗称尼龙,是指分子主链上含有酰胺基团的高分子化合物。
聚酰胺可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得,也可由w-氨基酸或内酰胺自聚而得。
聚酰胺的命名是二元胺和二元酸的碳原子数来决定的。
9.单体浇注聚酰胺(MC聚酰胺),是以氢氧化钠为主催化剂、将聚酰胺6单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品。
制备的主要特点有:①只要简单的模具就能铸造各种大型机械零件。
②工艺设备及模具都很简单,容易掌握。
③MC聚酰胺的各项物理机械性能,比一般聚酰胺优越。
④可以浇注成各种型材,并经切削加工成所需要的零件,因此适合多品种,小批量产品的试制。
10.RIM聚酰胺:是将具有高反应活性的原料在高压下瞬间反应,再注入密封的模具中成型的一种液体注射成型的方法。
11.共聚甲醛:是以三聚甲醛为原料,与二氧五环作用,在以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂的情况下共聚,再经后处理出去大分子链两端不稳定部分而成的。
12.均聚甲醛:是以三聚甲醛为原料,以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂,在石油醚中聚合,再经端基封闭而得到的。
13.由饱和二元酸和二元醇得到的线型高聚物称为热塑性聚酯,目前最常使用的是:聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。
高分子材料剖析实用手册
【原创版】
目录
1.高分子材料的概述
2.高分子材料的分类
3.高分子材料的性能及应用
4.高分子材料的剖析方法
5.高分子材料的发展前景
正文
【高分子材料的概述】
高分子材料是指由一类相对分子质量较高的化合物构成的材料,通常包括聚合物、树脂、橡胶等。
这类材料具有很多优良的性能,如耐腐蚀、耐磨损、耐高温等,因此在各个领域得到了广泛的应用。
【高分子材料的分类】
高分子材料可以根据其结构、合成方法、性能等不同方面进行分类。
常见的分类方法包括以下几种:
1.按照结构分类:分为线性高分子材料和分支型高分子材料。
2.按照合成方法分类:分为加聚物和缩聚物。
3.按照性能分类:分为橡胶、塑料、纤维、涂料、粘合剂等。
【高分子材料的性能及应用】
高分子材料具有很多优良的性能,如机械强度、化学稳定性、热稳定性、耐腐蚀性、耐磨性等。
这些性能使得高分子材料在各个领域得到了广泛的应用,如航空航天、汽车制造、电子工业、医疗卫生等。
【高分子材料的剖析方法】
高分子材料的剖析方法主要包括以下几种:
1.化学分析:如元素分析、官能团分析等。
2.物理性能测试:如熔融指数、密度、分子量等。
3.结构分析:如红外光谱、核磁共振、X 射线衍射等。
4.形貌观察:如扫描电子显微镜、透射电子显微镜等。
【高分子材料的发展前景】
随着科学技术的进步和社会经济的发展,对高分子材料的需求越来越大。
高分子材料的特性
高分子材料是一类由大量重复单元组成的材料,具有许多独特的特性。
首先,高分子材料通常具有较高的分子量和分子量分布,这使得它们具有较强的韧性和耐磨性。
其次,高分子材料具有良好的绝缘性能,这使得它们在电子领域有着广泛的应用。
此外,高分子材料还具有较高的化学稳定性和耐腐蚀性,能够在恶劣环境下长期稳定地工作。
另外,高分子材料还具有较好的加工性能,可以通过各种加工方法制备成各种形状的制品。
高分子材料的特性还包括其独特的热性能。
一般来说,高分子材料具有较低的熔点和玻璃化转变温度,这使得它们在高温下仍能保持较好的形状稳定性。
此外,高分子材料还具有较低的热传导性能,能够在一定程度上起到隔热的作用。
另外,高分子材料还具有较好的可塑性和可回收性,能够通过加热和压力重新塑形,实现材料的再利用。
除此之外,高分子材料还具有较好的透明性和光学性能。
一些高分子材料具有较高的透光率和折射率,能够用于光学透镜、光纤等领域。
同时,高分子材料还具有良好的色彩稳定性和耐光性,能够长期保持其外观和性能。
另外,高分子材料还具有较好的声学性能,能够用于声学隔音、吸音等方面。
综上所述,高分子材料具有众多独特的特性,使得它们在各个领域有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步,相信高分子材料的特性将会得到更好的发挥和应用,为人类社会的发展做出更大的贡献。
高分子材料的力学特性分析高分子材料是一种很特殊的材料,它具有很高的分子量和相对分子质量,分子之间连接着共价键或者氢键,因此它具有很特殊的力学特性。
高分子材料在很多领域得到广泛应用,比如医学、食品、化学工程、电子、建筑、纺织等。
本文将对高分子材料的力学特性进行分析,帮助读者更好地了解这种材料,并且更好地应用它。
1. 高分子材料的物理结构高分子材料是由分子体系组成的宏观体系。
在这个宏观体系中,高分子材料的物理结构非常重要。
高分子材料的物理结构由分子之间的键和链构成。
分子间的键可以分为两种:共价键和氢键。
共价键是通过原子之间的原子轨道重叠形成的键,它们通常是非极性的,但是有些共价键还包含极性成分。
氢键是通过氢原子与另外一个原子之间形成的键,它们通常是极性的。
高分子材料的物理结构还包括它的分子链结构。
分子链的结构决定了高分子材料的形态和性能。
分子链结构主要分为线性、支化、交联等几种类型。
线性结构的高分子材料是由一个单独的长链构成。
支化结构是由以一主链为中心,同时连接着若干支链的高分子材料。
交联结构是由大量的分子链相交织形成的高分子材料。
2. 高分子材料的力学性能高分子材料的力学性能主要包括弹性、塑性、黏弹性和粘性等方面。
弹性是指高分子材料在外部受力下产生的形变,一旦外力消失,高分子材料可以恢复原有形状和大小的能力。
塑性是指高分子材料在外部受力后发生的形变,外力撤离后无法恢复原有形状和大小的性质。
黏弹性是指高分子材料在外部受力下,受力速度不同时形变的特性不同。
在低速下,高分子材料是弹性体;在高速下,高分子材料表现出粘性特性。
粘性是指高分子材料在外部受到剪切力时会发生形变,形变速度逐渐增加,形状和大小逐渐稳定的性质。
3. 高分子材料的测试方法高分子材料的力学特性是通过测试来获取的。
有许多不同的测试方法可以用来测试高分子材料的力学特性。
其中最常用的测试方法有拉伸测试、弯曲测试和压缩测试。
拉伸测试用来测试高分子材料的弹性和塑性特性,可以通过测定高分子材料在拉伸状态下产生的应力和应变来测定高分子材料的弹性模量。
高分子材料的测试方法综述前言:高分子材料及其成品的性能与其化学,物理的组成,结构以及加工条件亲密相关;为了表征性能与组成,结构和加工参数之间的关系,分析测试技术将起到唯独的打算作用; 并为评定材料质量,改进产品性能和研制新材料供应依据;不管是基本的材料性质,仍是加工性质( 或加工参数) 以及产品性质,客观标准的评定都需要某种测试技术供应参数进行表征;摘要:DTA DSC 红外光谱1 差热分析和差示扫描量热法差热分析1,差热分析的定义差热分析是布程控温度下,测量物质和参比物之间的温度差与温度关系的技术;这种. 关系可用数学式表示为温度;TR 参比物温度;,式中Ts 为试样2,差热分析的测试原理与仪器组成根据热分析定义,全部热分析仪器,差热分析仪器也不例外,它们都是田三大部分组成:(1) 被测物质的物理性质检测装置部分;如图 1.} 虚线内组成一也称主体部分;(2) 温度程序掌握装置部分制和数据处理装置部分;;(3) 显示记录装置部分;此外,仍有气氛控差热分析仪器的组成如下列图,虚线内为其测里原理S为试样;UTC为由控温热电偶送出的微伏信一号;R 为参比吻;UT 为由试样的热电偶送出的毫伏信号;E 为电炉;U T 为由差示热散偶送出的毫伏信号l程序掌握器;2. 氛掌握;3. 差热放大器;4. 记录仪差示扫描量热法1,差示扫描量热法定义差示扫描量热法是在程控温度下,测量输入到物质和参比物之间的功率差与温度关系的技术,用数学式表示为2,外加热式的功率补偿型差示扫描量热仪器的结构组成1. 温度程序掌握器;2. 气氛掌握;3. 差热放大器;4. 功率补偿放大器;5. 记录仪由于扫描量热法是在差热分析基础上进展起来的,因此,差示扫描量热仪在仪器结构组成上与差热分析仪特别相像;热流型兼示扫描量热法,实际上就是定量差热分析;功率补偿型差示扫描量热仪与差热分析仪的主要区分是前者在试样S侧和参比物R侧/l 面分别增加一个功率补偿加热丝( 或称加热器) ,此外仍增加一个功率补偿放大器;而内加热式功率补偿型差示扫描量热仪结构组成特点是测温敏锐. 元件是用铂电阻处而不是热电偶;高分子材料讨论中的应用差热分析技术和差示扫描里热技术在高分子材料科学与工程中的详细应用;为了实际应用时到底采纳哪种技术更为有益,先将这两种技术作比较;DTA 和DSC的主要区分:DTA 测定的是试样和参比物之间的温度差; 而DAC 测定的是热流率dH/dt, 定量便利;因此,DSC主要优点是热量定里便利,辨论率高,灵敏度好;. 其缺点是使用温度低,以功率补偿型DSC为例,最高温度只能到725;对于DTA,目前超高温DTA可作到2400 C,一般高温炉也能作到1500;所以,需要用高温的矿物,冶金等领域仍只能用DTA.但是对于需要温度不高, 灵敏度要求很高的有机,高分子及生物化学领域,DSC就是一种很有用的技术,正因如此,其进展也特别快速;近年来,DTA和DSC在高分子方而的应用特殊广泛,如讨论聚合物的相转变,测定结晶温度T, 结晶度θ,熔点Tm,等温结晶动力学参数和玻璃化转变温度以及讨论聚合,同化,交联,氧化,分解等反应,并测定反应温度或反应温区,TR,反应热,反应动力学参数等;2 热重法和微商热重法热重法和微商热重法定义热重法:根据ICTAC命名,热重法是在程序掌握温度下,测量物质的质量与温度关系的一种技术;用数学表达式为W=f(T 或t )式中:W 为物质重量;T 为温度;t 为时间微商热重法: 将热重法得到的热重曲线对时间或温度一阶微商的方法;记录的曲线为微商热重曲线简称DTG曲线,纵坐标为质量变化速率,dm/dt 或dm/dT;横坐标为时间或温度;测试原理由上述TG(DTG 定)义,可知其简洁原理;粗略的说;热重分析技术就是把物质放在炉子里进行加热称量的技术;也可在降温下称量;能够进行这种测量的仪器就是热天平(Therrnobalanee} ;下图分别表示热天平简洁示意图(简易的热重分析技术的简洁原理)和近代热天平的原理图;热重法( 微商热重法) 在高分子材料讨论中的应用热重法的主要特点是定量性强,能准地测量物质的质量变化及变化的速率;然而热重法的试验结果与试验条件有关;但是,对商品化的热天平而言,只要选用相同的试验条件,同种样品的热重数据是能重现的;试验证明,热重法广泛地应用在化学及化学有关的领域中,20 世纪50 岁月,热重法曾有力地推动了无机分析化学的进展,到幼岁月,热重法又在聚合物科学领域发挥根大作用;近年来,可以说在冶金学,漆料及油墨科学,制陶学,食品工艺学,无机化学,有机化学,生物化学及地球化学等学科中,热重法都有广泛的应用,发挥重要的作用;随着高分子材料与工程的. 进展,人们广泛应用热重法来讨论其中包括评估高分子材料的热稳固性,添加剂对热稳固的影响,氧化稳固性的测定,含湿量和添加剂含量的测定,反应动力学的讨论和共聚物,共混物体系的定量分析,聚合物和共聚物的热裂解以及热老化的讨论,等等;热重法现已成为生产部门和讨论单位讨论高分子材料热变化过程的重要手段,生产中可直接用于掌握工艺过程,理论土就可讨论聚合物分子链的端基情形;通过反应动力学的讨论,可以求得降解反应的速度常数,反应级数,频率因子及活化能;由于热重法具有分析速度快,样品用量少的特点,因而在高分子材料热老化方面的讨论中也口益引人注目;3 红外吸取光谱法红外吸取光谱特点红外吸取光谱最突出的特点是具有高度的特点性,除光学异构体外,每神化合物都有自己的红外吸取光谱;因此,红外光谱法特殊适于鉴定有机物,高聚物,以及其它复杂结构的自然及人工合成产物;固态,液态,气态样品均可测定,测试过程不破坏样品,分析速度快,样品用量少,操作简便;由于红外光潜法具有这些优点,现已成为化学试验室必不行少的分析仪器;但红外光谱法在定量分析. 方面精确度不高;在对复杂的未知物进行结构鉴定上,由丁它主要的特点是供应关于官能团的结构信息;故尚须结合紫外,核磁,质谱(U V,NMR,MS)及其它理化数据. 进行综合判定;目前在我国航空二二业系统中已广泛使用红外光谱代替传统的化学分析方法,对各种非金属材料进行质量监控; 并已制定了相应的检验标准,在各单位推广应用,取得了明显的经济效益;红外光谱仪,特殊是配有衰减全反射(ATR)漫反射(DRS)和光声池(PAS)等附件的傅里叫‘变换红外光谱仪,在涂料,胶粘剂,工程塑料以及树脂基复合材料的讨论中发挥着越来越大的作用;红外光谱仪器目前生产和使用的红外光谱仪主要有两大类,即色散型红外分光光度计和于涉分光——傅里叶变换红外光谱仪;用激光做光源的激光红外光谱仪尚处于研制阶段;1,色散型双光束红外分光光度计色散型红外分光光度计是由光源,单色器,检测器和放大记录系统等几个基术部分组成的;下图是红外分光光度计的方块图2,傅里叶变换红外光谱仪( 简称FT-IR)博里叶变换红外光谱仪与上述的色散型红外光谱仪的工作原理有很大不同,FT-IR 主要是由光源,迈克尔逊干涉仪,探测器和运算机等几部分组成;其工作原理如下列图;光源发出的红外辐射,通过迈克尔逊千涉仪变成干涉图,通过祥品后即得到带有样品信息的干涉图,经放大器将信号放大,记录在磁带或穿孔卡片或纸带. 上,输入通用电子运算机处理或直接输入到专用运算机的磁芯储备体系中;当十涉图经模拟一数字转换器(A/D)) 进行运算后,再经数字模拟转换(D/A) ,由波数分析器扫描,便可由X 一Y 记录器绘出通常的透过率对应波数关系的红外光谱;R—红外. 光源;M1肯定镜:M2 一一动镜;B —光束分裂器;S—样品;D—探测器;A—放大器;F—滤光器;A/D 模数转换骼;D/A 一数模转换器3,傅里叶变换红外光谱仪与一般色散型红外分光光度计相比的优点:①具有很高的辨论力;②波数精度高;③扫描时闻快;④光谱范畴宽;⑤灵敏度高;高聚物方面的应用红外光谱是讨论高聚物的一个很有成效的工具;讨论内容也很广泛,不仅可以鉴定米知聚合物的结构,剖析各种高聚物中添加剂,助剂,定量分析共聚物的组成,而且可以考察聚合物的结构,讨论聚合反应,测定聚合物的结晶度,取向度,判别它的立休构型等;.。
《功能高分子材料》说课稿尊敬的各位评委、老师:大家好!今天我说课的题目是《功能高分子材料》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析本节课选自人教版高中化学选修 5《有机化学基础》中的第五章“进入合成有机高分子化合物的时代”第三节。
功能高分子材料是有机高分子材料的重要组成部分,它不仅与日常生活息息相关,还在高科技领域有着广泛的应用。
通过本节课的学习,学生将对高分子材料有更深入的了解,为后续学习和生活中的应用打下基础。
教材首先介绍了功能高分子材料的定义和分类,然后重点阐述了高吸水性树脂、高分子分离膜等常见功能高分子材料的结构特点和性能,最后探讨了功能高分子材料的发展前景和面临的挑战。
教材内容丰富,图文并茂,注重联系实际,能够激发学生的学习兴趣和探究欲望。
二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了有机化学的基础知识,对高分子化合物的概念和合成方法有了一定的了解。
但对于功能高分子材料的结构与性能之间的关系,以及其在实际生活中的应用,还缺乏系统的认识。
此外,学生的抽象思维能力和综合分析能力还有待提高,需要通过教师的引导和启发,逐步培养学生的科学思维和创新能力。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)了解功能高分子材料的定义和分类。
(2)掌握常见功能高分子材料的结构特点和性能。
(3)学会分析功能高分子材料的结构与性能之间的关系。
2、过程与方法目标(1)通过实验探究和案例分析,培养学生的观察能力、实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
(2)通过小组讨论和交流,培养学生的合作学习能力和语言表达能力。
3、情感态度与价值观目标(1)激发学生对化学学科的兴趣,培养学生的创新意识和科学精神。
(2)让学生了解功能高分子材料在生产生活中的重要作用,增强学生的社会责任感和环保意识。
四、教学重难点1、教学重点(1)常见功能高分子材料的结构特点和性能。
高分子材料的优点
高分子材料是一类由大量重复单元组成的高分子化合物,具有许多优点,使其在各种领域得到广泛应用。
首先,高分子材料具有优异的物理性能。
例如,高分子材料具有较低的密度,使其成为轻量化材料的理想选择。
此外,高分子材料还具有良好的机械性能,如强度高、韧性好等,能够满足不同领域对材料性能的要求。
其次,高分子材料具有良好的化学稳定性。
高分子材料在常温下具有较好的耐腐蚀性能,能够在恶劣的环境条件下保持稳定。
这使得高分子材料在化工、航空航天等领域得到广泛应用,成为各种设备和器件的重要构成材料。
另外,高分子材料还具有良好的加工性能。
高分子材料可以通过热压、注塑、挤出等多种加工工艺进行成型,使其在制造过程中具有较大的灵活性和可塑性。
这一特点使得高分子材料成为现代工业制造中不可或缺的材料之一。
此外,高分子材料还具有良好的绝缘性能和隔热性能。
这使得高分子材料在电子电器、建筑等领域得到广泛应用,能够有效地保护设备和建筑结构,提高其安全性和稳定性。
总的来说,高分子材料具有物理性能优异、化学稳定性好、加工性能良好、绝缘性能和隔热性能优秀等诸多优点,使其在各种领域得到广泛应用。
随着科学技术的不断进步,相信高分子材料将会在更多领域展现出其独特的优势,为人类社会的发展做出更大的贡献。
授课课时计划
碱:电解质离解时生成的阴离子全部是OH—。
如NaOH→Na++OH—特点:存在局限性,共轭体系、非水体系不适用。
例如,HCl(气) + NH3(气) = NH4Cl,NH3 + NH3 NH2—+ NH4+(二)酸碱质子理论
1923年,布朗斯特(J.N.Brφnsted)在酸碱电离理论的基础上,提出了酸碱质子理论。
酸碱质子理论认为:凡是能给出质子H+ 的物质是酸;凡是能接受质子的物质是碱。
当某种酸HA失去质子后形成酸根A—,它自然对质子具有一定的亲和力,故A—是碱。
由于一个质子的转移,HA与A—形成一对能互相转化的酸碱,称为共轭酸碱对,这种关系用下式表示:
HA H++A-
例如,HCl的共轭碱是Cl—,HAc的共轭碱是Ac—。
特点:共轭性;广泛性,酸碱可以是正负离子,也可以是中性分子,还可以是有机物。
如,HClO4 H+ + ClO4—分子
HSO4—H+ + SO42—负离子
NH4+H+ + NH3正离子
得出结论:
酸:HCl>HAc>NH4+>HS—碱:Cl—<Ac—<NH3<S2—
上述结论说明:酸越强其共轭碱越弱,碱越强其共轭酸越弱。
二、酸碱溶液pH的计算
酸碱滴定的过程,也就是溶液的pH不断变化的过程。
为揭示滴定过程中溶液pH的变化规律,首先学习几类典型酸碱溶液pH的计算方法。
(二)酸碱溶液pH的计算
计算几种酸溶液[H+] 的最简计算公式及使用条件
三、缓冲溶液
缓冲作用:能够抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释,其自身pH不发生显著变化的性质,称为缓冲作用。
缓冲溶液:具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。
选择缓冲溶液需考虑的因素:见教材上P30
四、酸碱指示剂
(一)酸碱指示剂的作用原理
原理:利用酸碱指示剂颜色的突然变化来指示滴定终点。
酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱。
当溶液的pH变化时,指示剂由于结构的改变而发生颜色的改变,失去质子由酸式转变为碱式,得到质子由碱式转化为酸式,它们的酸式及碱式具有不同的颜色。
因此,结构
上的变化将引起颜色的变化。
酚酞的变色范围大约为pH = 8.0~10.0,pH 约为8时酚酞呈现红色,但在浓碱液即pH 超过10.0,酚酞又呈现无色。
(二)指示剂HIn 的变色范围 HIn(酸型, 酸色)
In —(碱型, 碱色) + H +
[][][]
HIn In H -
a
+
=K
1、当 [In —] = [HIn] 时,有K a = [H +],pH = p K a ,溶液颜色是中间颜色(酸色和碱色的混合色)
2、当 [H +] 发生变化时,[In —] 和 [HIn] 比值发生变化,溶液颜色变化
若=+1a ]H [K ]HIn []In [-=101
,则[H +]1=10K a ,pH 1=p K a -1,能勉强认出碱色; 若=+2a ]H [K ]HIn []In [-=110,则[H +]2=10
1K a ,pH 2=p K a +1,能勉强认出酸色。
]HIn []In [-< 101 =101 =1 =110 >1
10
酸色 略带碱色 中间颜色 略带酸色 碱色 也就是说,即当溶液的pH 值由pH 1逐渐上升到pH 2时,溶液颜色由酸色逐渐变化碱色,指示剂变化范围2个的单位 pH=p K a ±1。
酸碱中间色就是人眼能看到指示剂颜色发生变化的范围,相应pH 范围称为指示剂
的变色范围。
结论:
➢指示剂的变化范围不是恰好位于pH值7左右,而是随各种指示剂常数值K a的不同而不同。
➢各种指示剂在变色范围内显示逐渐变化的过渡颜色。
➢各种指示剂变色范围值的幅度各不相同,但一般不大于两个pH 单位,也不于小一个pH单位。
表4-1几种常用的酸碱指示剂
(三)混合指示剂
混合指示剂有两类:
一类是由两种或两种以上的指示剂混合而成,利用颜色的互补作用,使指示剂变色范围变窄,变色更敏锐,有利于判断终点,减少终点误差,提高分析的准确度。
例如,溴甲酚绿(p K a = 4.9)和甲基红(p K a=5.2)两者按3∶1混合后,在pH<5.1的溶液中呈酒红色,而在pH>5.1的溶液中呈绿色,且变色非常敏锐。
另一类混合指示剂是在某种指示剂中加入另一种惰性染料组成。
例如,采用中性红与次甲基蓝混合而配制的指示剂,当配比为1∶1时,混合指示剂在pH =7.0时呈现蓝紫色,其酸色为蓝紫色,碱色为绿色,变色也很敏锐。
(四)指示剂的选择
1、定性选择酸性范围或碱性范围变色的指示剂
2、化学计量点pH与指示剂的选择
3、滴定突跃与指示剂的选择
五、一元酸碱的滴定
酸碱滴定过程中,随着滴定剂不断地加入到被滴定溶液中,溶液的pH不断地变化,根据滴定过程中溶液pH的变化规律,选择合适的指示剂,才能正确地指示滴定终点。
以0.1mol·L-1 NaOH滴定20ml 0.1mol·L-1 HCl为例来说明如何选择指示剂。
图4-1 NaOH滴定HCl的滴定曲线
从图4-1可看出在滴定开始时,曲线比较平坦,pH值升高十分缓慢,
水Na2CO3或硼砂(Na2B4O7·10H2O)等基准物质进行标定。
1、无水Na2CO3
此物质易吸收空气中的水分,故使用前应在180~200℃下干燥2~3h。
也可用NaHCO3在270~300℃下干燥1h,经烘干发生分解,转化为Na2CO3,然后放在干燥器中保存。
标定反应:Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
设欲标定的盐酸浓度约为0.1 mol·L-1,欲使消耗盐酸体积20~30 mL,根据滴定反应可算出称取Na2CO3的质量应为0.11~0.16 g。
滴定时可采用甲基橙为指示剂,溶液由黄色变为橙色即为终点。
2、硼砂Na2B4O7·10H2O
此物质不易吸水,但易失水,因而要求保存在相对湿度为40%~60%的环境中,以确保其所含的结晶水数量与计算时所用的化学式相符。
实验室常采用在干燥器底部装入食盐和蔗糖的饱和水溶液的方法,使相对湿度维持在60%。
标定时,首先取一定质量的硼砂置于盛有甲基红指示剂的锥形瓶中,然后向锥形瓶内滴加HCl,边滴加边摇动锥形瓶,当溶液由黄色变为红色时,停止滴加HCl,从酸式滴定管上读出滴加的HCl的体积,根据硼砂和HCl的反应计量比,求出HCl的摩尔浓度。
除上述两种基准物质外,还有KHCO3、酒石酸氢钾等基准物质也可用于标定HCl溶液。
(二)碱标准溶液的配制和标定
NaOH是最常用的碱溶液。
固体NaOH具有很强的吸湿性,易吸收。