第四节第一讲化学与生活的联系.docx

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第四节第一讲化学与生活的联系

化学与生活的联系

•化学是一门中心学科，而生活是我们人类生存的方式。

两者看似互不相关，实际上却密切联系着。

•化学改变着生活，生活影响着化学，给其的发展以动力。

一聚合物的世界

•看看你自己的装备:

衣服,背包,自行车,笔,计算机外壳,播放的CD等

•其他的领域:

汽车的重要部件,涂料,食品包装,运动器材,医用材料等

合成聚合物

•聚合物：

原子通过共价键结合在一起形成的长链的大分子

特点:

（1）由相同或不相同的单体组合而成

（2）分子量大

•聚合物的分子量可高达104~106,物理，化学和力学性能与有机物（1000）有很大的差异。

高分子量高强度

•

（1）丁苯橡胶：

•

（2）丁腈橡胶：

（3）硅橡胶：

•耐热和耐老化，各种高温电线和电缆的绝缘层等

•无毒，无味，柔软光滑，可用作医用高分子材料（人工器官、人工关节、药液载物等）

（二）化学纤维的定义

人造纤维是利用天然高分子化合物，如纤维素或蛋白质为原料，经过一系列化学处理和机械加工而制得的纤维。

合成纤维是以石油、煤、石灰石、天然气、食盐、空气、水以及某些农副产品等不含天然纤维的物质作原料，经化学合成和加工制得的纤维。

（二）常见的合成纤维

（1）结实耐磨的锦纶

化学名称：

聚酰胺纤维

商品名称：

尼龙、卡普纶

1935年发明，1939年投入工业生产。

它主要用于生产长丝，是各种针织品和丝绸品的原料。

短纤维主要跟羊毛或其他纤维混纺，增强织物的牢度。

它在工业上制作渔网、降落伞，也是生产日用品牙刷、衣刷、绳索的材料。

锦纶的主要优点：

1、耐磨性强

比棉花高10倍，比羊毛高20倍，比粘胶纤维高50倍。

2、强度高

比棉花高2－3倍，比羊毛高4－5倍

3、质量轻，耐腐蚀，不怕虫蛀，不霉

比同体积的棉花轻35%

4、伸缩性强，结实耐磨

袜子和手套

锦纶的主要缺点：

1、弹性模数比较低，易于变形。

2、耐光性、弹性、手感比较差，受热到170℃开始软化，215℃熔化。

100℃－120℃

3、透气性和吸湿性都较差。

（2）抗皱免烫的涤纶

俗称：

的确良

化学名称：

聚酯纤维

单体原料：

对苯二甲酸二甲酯和乙二醇

1941年发明，1953年投入工业生产。

聚酯纤维可以呈现多种流行质材效果，而且亲和力佳。

涤纶挺括、免烫，是产量最大的合成纤维。

它常常和天然纤维家族成员混纺在一起。

例如，60%棉+40%聚酯纤维，即可彼此取长补短，呈现美观、耐用、舒适又容易洗整的纤维特质，在T恤、内衣、运动休闲裤中可以发现聚酯纤维和棉的合作。

涤纶的主要优点：

1、弹性模数及回弹率很高，挺括耐皱，保型性好，热稳定性强。

2、强度高，耐磨性比棉高1倍、比羊毛高3倍。

3、电绝缘性优良，不发霉，不怕虫蛀。

涤纶的主要缺点：

吸湿性小、易起静电，不透气，容易起毛结球，染色性较差。

（3）人造羊毛----腈纶

化学名称：

聚丙烯腈

1942年发明，1950年投入工业生产。

它主要用于生产短纤维，用以代替羊毛纯纺，或跟羊毛和其他化纤毛型产品混纺，如腈纶膨体纱、混纺毛线及各种混纺衣料。

腈纶长丝能织成绸缎，还是生产工业用石墨纤维和碳纤维的原料。

（4）物美价廉的维纶

化学名称：

聚乙烯醇缩醛纤维

　1939年发明，1950年投入工业生产。

主要跟棉纤维混纺，少量跟粘胶纤维混纺，制成隐条、隐格。

工业上做帆布、过滤布、输送带、包装材料和劳动保护品，更宜做渔网、舰船绳缆等。

（5）比水还轻的丙纶

化学名称：

聚丙烯纤维

1954年研制成功，1957年投入工业化生产。

主要用于生产不经传统的机织、针织或编织等加工制成的无经、无纬之别的纺织品，广泛用于建筑、水利、装潢、医疗和服装等各个行业。

丙纶经改性后能制成抗老化、着色和吸水性好的特色纤维。

（6）耐腐防火的氯纶

化学名称：

聚氯乙烯纤维

氯纶于1941年研制成功，1950年投入工业生产。

利用氯纶的耐燃性，常作车厢中的座垫材料、沙发套、地毯、防火帘、消防队员和护林队员穿的工作服，氯纶在工业上作防腐蚀滤布和仓库用的覆盖材料等。

短纤维织品做内衣，对风湿性关节炎有一定的辅助疗效。

化学纤维不但在数量上弥补了天然纤维的不足，而且在质量上超过了天然纤维。

现在，化学家还在不断开发新的特种化学纤维，涌现出一批高强、耐热、高弹性和具有各种特殊性能的纺织新品种。

纺织科研人员开发出了一种九孔纤维，其空腔中含有大量空气，空气的导热系数极小，寒冷地区的双层玻璃窗就是利用空气的这个特点来保持室内温度的，用九孔纤维制作的床上用品，保暖性非常好，而且特别轻，能长久保持蓬松和柔软而丰满的手感，九孔纤维的原料是涤纶，具有不霉不蛀的功能，可防止螨虫滋生。

化学与洗涤用品

洗涤的方法？

●洗涤：

根据要求将污垢从不同物品上洗脱下来

　　　　　达到清洁目的的过程。

●洗涤剂：

按照配方制备、具有去污性能的产品。

远古时代：

草木灰水、天然碱以及皂荚等碱性

物质。

　20世纪：

　肥皂

20世纪中期：

合成洗涤剂

1.棉、麻纺织品的洗涤方法

2丝、毛织品的洗涤方法

一、合成洗涤剂的主要成分

一、表面活性剂

石油化学产品为原料：

烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、环氧乙烷、环氧丙烷的共聚物等。

（一）表面活性剂的分子结构及分类

表面活性剂的定义：

能够显著降低两相间界面张力的物质。

洗涤剂中使用的表面活性剂是双亲性有机化合物，由亲水基和亲油基两种基团构成。

亲油基（疏水基）：

与油具有亲和性，如长链烃

-CH2-CH2-CH2-CH2-

亲水基：

容易溶于水或易被水所润湿的原子团，如羰基、磺酸基、硫酸酯基、醚键、氨基、羧基

（二）表面活性剂的种类：

1、阴离子型：

亲水基团为带有负电的原子团。

2、阳离子型：

亲水基团为带有正电荷的原子团。

3、两性离子型：

带有两个亲水基团，在水中带有正负两种电荷，在酸性溶液中呈阳离子表面活性，在碱性溶液中呈阴离子表面活性，在中性溶液中呈非离子表面活性。

4、非离子型：

在水中不会离解成离子，也不带电荷。

5、混合型：

两个亲水基团，一个带电，一个不带电。

1.墙面装饰材料

（1）墙面涂料传统的墙面粉刷材料石灰浆

主要成分：

聚乙烯醇和水玻璃。

聚乙烯醇：

一种水溶性的高分子树脂，干燥后

形成较耐水的薄膜。

水玻璃：

一种无机粘结材料。

增白剂：

钛白粉（Ti02）、立德粉（BaS04和ZnS）

填料：

滑石粉（MgC03·nH20），轻质碳酸钙及着色颜料等。

（2）墙面油漆

可用调合漆或乳胶漆，但注意两者不能混合使用。

调合漆：

干性植物油（亚麻仁油、梓油、桐油等）与颜料研磨后加入催干剂（由钴、锰金属油或环烷酸皂液溶解在有机溶剂中）加溶剂汽油调制而成。

如果在调合播中含有松香、改性酚醛等可使油漆干得较快，漆膜坚固、光亮。

乳胶漆：

水稀释型涂料，由乙炔、醋酸合成醋酸乙烯酯，再经过乳化聚合而成为乳白色均匀稠厚的液体——聚醋酸乙烯乳液为基料，并选用钛白着色颜料水浆和各种助剂研磨分散配制而成。

（3）墙纸

居室中广泛应用的墙壁装饰材料

组成：

聚氯乙烯（PVC）和底纸，通常加入聚氯乙烯增塑剂（如邻苯二甲酸二丁醋等，其作用是改变其柔软性），稳定剂（如硬脂酸铅等，减少聚氯乙烯的分解）和填料、色料等。

2、地面装饰材料

（1）彩色水泥地面涂料

以胶水为基料，加水泥和颜料，再加水搅拌均匀，把涂料浆倒于地面，用刮板将浆均匀涂开，隔天后砂磨和打蜡。

胶水有107胶水、803胶水等。

107胶水：

由聚乙烯醇与甲醇反应的生成物聚乙烯醇缩甲醒组成的，为甜性良好的新粘结剂。

803胶水：

由聚乙烯醇与甲醒反应的生成物再跟尿素反应所制成的一种胶，与水泥、颜料在现场配制，在水泥地面使用这种涂料后不起灰、不皮毛、坚硬光滑、还可以上蜡。

（2）塑料地板（地板胶）和地毯：

有仿大理石的外观特征

塑料地板是以聚氯乙烯糊状树脂为主体，配以增塑剂、发泡剂（如偶氮二甲酰胺）、填料、着色剂等。

经混合、涂布、印花、压花、发泡等工序制成的卷材状或块状塑料地板。

它具有装饰华丽、步感舒适、铺设方便等优点。

地毯有植物纤维（棉、麻、丝）、动物毛地毯（羊毛、猪毛、马毛）和人工合成纤维（尼龙、聚丙烯、人造丝）等

（3）瓷砖、地砖、马赛克

●瓷器：

选用最纯净的黏土（又叫高岭土或瓷土Al203¡¤2Si02¡¤2H20）、长石（K20¡¤Al203¡¤6H20）和石英（Si02）烧制而成，质硬而脆，比陶质细致。

●黏土在高温下烧制后的化学组成基本上都是氧化物，如CaO、NaO、Fe203、Al203、Si02等，

●陶瓷烧制后要施釉，再釉烧，可呈白色或彩色。

（4）新型的功能涂料¡ª¡ª仿瓷涂料

仿瓷涂料是在瓷漆的基础上发展起来的，它涂层平稳光亮，耐候性、耐腐蚀性好。

仿瓷涂料的基料有环氧类材料、环氧-聚氨酯类材料、丙烯酸类材料等。

●（5）复合木地板

复合强化木地板（简称复合地板）是一种由耐磨层、装饰层、基板、防潮平衡层经过胶合压制而成的新型地板，具有防火、抗压、耐磨、防潮、隔凉、光洁美观、装饰性能好、经久耐用、维修简便的优点，日渐受到青睐。

室内化学污染

•室内陈设和装潢使居室美观、舒适、高雅、气派。

但由此而产生的化学污染也不少，尤其是挥发性有毒物质甲醛引起的污染不可忽视。

•大量的研究证明:

现代居室内的化学污染大部分来源于建筑和装修材料所产生的甲醛及挥发性有机化合物（VOC）。

室内甲醛的来源:

●1.制备塑料所需的酚醛树脂和蒙古合剂的原料尿醛树脂

●2.塑料贴面板的家具。

●3.化纤地毯、塑料地板、壁纸、油漆等

●只要有新式家具或进行现代装潢的，室内甲醛的含量就较高。

甲醛

•甲醛在合成树脂的生产中被广泛使用，特别是在黏合剂、稀释剂、胶合板制造、各种纤维板、涂料和壁纸粘贴中大量使用，甚至在建筑发泡保湿材料中使用。

甲醛的危害：

甲醛，为无色、具有强烈刺激性气味的气体，经常吸入会引起慢性中毒，若浓度过高，会直接引起呼吸系统等诸多身体不适症状。

甲醛对呼吸道和眼睛有剌激作用。

当室内甲醛含量为0.1mg/m3时就有异味和不适感，浓度高时可引起恶心呕吐，气喘甚至肺气肿。

1980年12月，美国国家劳动安全卫生研究所（NI0SH）与美国产业安全局（OSHA）共同发出警告:

甲醛应作为重要癌症诱因加以控制。

在动物实验中发现:

长期吸入较高浓度的甲醛，可以引发鼻腔鳞状细胞癌。

放射性元素-----氡

●氡主要来源于土壤及水泥、沙石、砖块、天然石材（特别是花岗岩）等建筑材料。

●氡是一种具有放射性、无色无味的惰性气体，是世界卫生组织（WHO）认定的19种致癌因素之一，该物质放射的射线对人体细胞基本分子结构具有破坏作用，有使人在数月内得上白血病的报导。

●保持室内通风，可减少室内氡的浓度，更重要的是要除去放射源，这需要专门仪器的检测。

室内常见几种污染物限量指标

●在《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中有详细规定：

●I类工程II类工程

●氡/Bq.m-3200400

●甲醛/mg.m-30.080.12

●苯/mg.m-30.090.09

●TVOC/mg.m-30.50.6

●装修应注意：

（1）新装修好的住宅和办公场所不宜马上使用，在加强通风换气的基础上2-6个月后再居住使用，以防止高浓度甲醛和VOC毒害。

（2）装修时应减少采用人工合成板型材，如胶合板、纤维板等，选用无害化材料，特别是涂料，如油漆、墙面涂料、胶蒙古剂应选择低毒型材料。

（3）通风，降低浓度

•降低甲醛和TVOC在室内空气中的浓度的措施:

（1）新装修好的住宅和办公场所不宜马上使用，在加强通风换气的基础上2-6个月后再居住使用，以防止高浓度甲醛和VOC毒害。

（2）装修时应减少采用人工合成板型材，如胶合板、纤维板等，选用无害化材料，特别是涂料，如油漆、墙面涂料、胶蒙古剂应选择低毒型材料。

（3）政府及有关方面应尽快制定“室内空气品质卫生标准”，以法规形式对安全健康的居住环境加以定义，对室内污染特别是公共场所的污染予以限制。

（4）大力推广新一代换气机产品，以加强居室通风换气，大力推广有甲醛处理能力的空气净化器，从根本上提高室内空气品质，降低污染毒害。

总挥发性有机化合物（TVOC）

•总挥发性有机化合物来源较为复杂，主要来自油漆（苯、甲苯、二甲苯为油漆的溶剂）、油性涂料添加剂和稀释剂、胶黏剂、防水材料、涂料、卷材、塑料门窗等多种材料及物质。

总挥发性有机化合物为任何液体或固体在常温常态下自然挥发出来的所有有机化合物的总称，其特点是成分复杂，有臭味，具有毒性大、刺激性强等特性。

放射性元素-----氡

•氡主要来源于土壤及水泥、沙石、砖块、天然石材（特别是花岗岩）等建筑材料。

•氡是一种具有放射性、无色无味的惰性气体，是世界卫生组织（WHO）认定的19种致癌因素之一，该物质放射的射线对人体细胞基本分子结构具有破坏作用，有使人在数月内得上白血病的报导。

•保持室内通风，可减少室内氡的浓度，更重要的是要除去放射源，这需要专门仪器的检测。

室内常见几种污染物限量指标

•在《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中有详细规定：

•I类工程II类工程

•氡/Bq.m-3200400

•甲醛/mg.m-30.080.12

•苯/mg.m-30.090.09

•TVOC/mg.m-30.50.6

日本横滨国立大学环境科学研究中心于发表的研究报告，说明建筑和装修材料对室内空气污染的影响（1996年）

3.最让人垂涎的珠宝

一、宝石概述

⏹七大贵重宝石：

钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、金绿宝石（猫眼变石）、翡翠、欧泊

⏹红蓝宝石的矿物学名称都是刚玉（corundum），刚玉属氧化物类矿物。

⏹红宝石、蓝宝石是世界上公认的珍贵宝石品种。

●二、刚玉类（Al2O3）宝石的分类与命名

●1．以颜色分类、命名

●国际珠宝界依据颜色将刚玉类宝石划分为红宝石、蓝宝石两大类。

●1989年在曼谷召开的国际有色宝石协会（ICA）会议上，提出了新的原则——即把所有具红色色调的刚玉宝石划归为红宝石，其它颜色的刚玉宝石划归为蓝宝石。

●红宝石：

即红色的刚玉宝石，包括了浅红到深红所有红色色调的刚玉宝石。

●蓝宝石：

即除去红色系列以外的所有颜色的刚玉宝石，包括白色、黄色、绿色、蓝色、黑色等各种颜色。

●除蓝色刚玉宝石直接定名为蓝宝石外，其它各种颜色的刚玉宝石定名时需在蓝宝石名称之前冠以颜色形容词，如黄色蓝宝石、绿色蓝宝石等。

2．依据特殊光学效应的品种划分

●

（1）星光红宝石、星光蓝宝石及合成星光红、蓝宝石

含金红石丝状体六射星光

含金红石、赤铁矿十二射星光

3、红、蓝宝石的基本特征

●英文名：

红宝石ruby蓝宝石sapphire

●矿物名：

刚玉、Al2O3，含Cr、Fe、Ti、V、Co等

●结晶状态：

通常为柱状、桶状、板状。

六方柱+菱面体+六方双锥+平行双面

●颜色：

红、蓝、黄、紫、橙、绿、褐、灰、黑、无色等

红（浅红、桃红、深红、橙红）：

Cr2O3

紫红：

TiO2+Fe2O3+Cr2O3

蓝色：

TiO2+Fe2O3

金黄：

NiO+Cr2O3

黄色：

NiO

绿色：

Co3O4+V2O5

变色：

V2O5+NiO/Cr+Fe+Ti

例：

变色蓝宝石

●a.含Cr、Fe和Ti，如泰国、缅甸、斯里兰卡的变色蓝宝石。

日光蓝—绿或蓝紫

白炽灯紫红或紫色

●b.含V：

坦桑尼亚umba河谷的变色蓝宝石以及焰熔法合成变色蓝宝石

特殊光学效应：

红宝石：

星光效应、猫眼效应（稀少）

蓝宝石：

变色效应、星光效应

●熔点：

2000-2030℃，热导率0.0600~0.0834cal/Cm·℃·S

●具较高化学稳定性：

耐普通酸碱侵蚀，微溶于煮沸的硝酸或热至300℃的磷酸，易溶于800-1000℃的硼砂或400-600℃的亚硫酸氢钾。

●放大检查：

矿物晶体包体、色带、生长纹、双晶纹、裂理和丝状物、针状矿物包体、指纹状包体、气液包体等。

（2）人工合成红宝石

Al2O3、Cr2O3——原料

PbO、MoO3或Bi2O3——助熔剂

（PbO污染大，现在用钼酸锂、氟化锂污染小）

Al2O3熔点2030℃加入助熔剂

在1300℃即熔融，然后缓慢冷却使红宝石结晶，助熔剂及比例决定熔点，用白金坩埚。

特征：

a.颜色丰富，包括各种深浅不一的红色，过于鲜艳和均匀

b.发光性：

可有较强的荧光

c.查氏镜：

可见较明显的红色

d.微量元素：

种类少，有Pb、Mo等微量元素存在

（3）染色红宝石

将劣质刚玉宝石，即颜色浅淡、裂隙发育者放进有机染料溶液中浸泡、加温，使之染上颜色。

特征：

a.光泽弱

b.颜色集中于裂隙或凹坑中

c.可有荧光、二色性，吸收光谱异常

（4）充填红宝石

注胶或充填玻璃等以掩盖裂隙

鉴别：

a.裂隙内充填物的光泽、颜色与红宝石不同

b.可有残留气泡

4.宝石评价

1．颜色：

鸽血红、矢车菊蓝最佳

2．透明度、净度：

包体少，透明度高为好

3．切工：

不漏光，闪光好

4．重量：

红宝石要求>0.34Ct；而蓝宝石>0.5Ct即可做戒面

●1988年，美国牙医麦耶，在北卡罗来纳州烟雾山、拳头大蓝色奇石、压病历卡、宝石学家约翰、普鲁逊看牙病发现为蓝宝石，估价400万美元。

●1989年，美国宝石商罗伊、惠茨赛恩，在亚历桑那州一次珠宝展销会上，一个土豆大小的蓝黑色石头放在一个小盆内，标价15美元，这玩艺能值15美元？

卖主自觉要价过高，以10美元成交。

经加州莫尼卡宝石鉴定实验室鉴定，为价值228万美元的蓝宝石。

5.资源与产地

●蓝宝石：

世界：

澳大利亚、斯里兰卡、柬埔寨、缅甸、克什米尔等

中国：

山东昌乐、福建明溪、海南蓬莱、江苏六合、黑龙江穆棱

●红宝石：

世界：

缅甸、泰国、斯里兰卡、越南等地

中国：

云南

●优质蓝宝石产地：

斯里兰卡

●优质红宝石产地：

缅甸抹谷

（1）绿柱石类宝石的品种

1．祖母绿emerald：

翠绿色的宝石级绿柱石

Cr3+致色翠绿——祖母绿

2．海蓝宝石aquamarine：

天蓝色绿柱石、Fe2+致色

3．铯绿柱石（摩根石）morganite

粉红色的绿柱石、Mn、Cs致色、荧光弱红色

4．红色绿柱石（柏比氏石）Bixbite

Mn致色Mn3++Mn2+→Al3+红色美国有产出

5．金色绿柱石：

金色，淡柠檬黄色的绿柱石，Fe3+致色

6．透绿柱石：

无色透明的绿柱石

7．绿柱石猫眼：

例如海蓝猫眼，管状气液包体密集平行（C轴）排列

8．星光绿柱石：

罕见

三金绿宝石—变石、猫眼

●化学成分：

BeAl2O4，可含Fe、Cr、Ti等

●颜色：

黄—黄绿、灰绿、褐至黄褐，罕见浅蓝色

变石日光：

黄绿、褐绿、灰绿、蓝绿

白炽灯：

橙色、褐红—紫红

变石猫眼蓝绿/紫褐同时具猫眼效应

●光泽：

玻璃光泽至亚金刚光泽

●多色性：

三色性

金绿宝石：

弱——中的黄/绿/褐，浅绿黄色者弱，

褐色者略强。

猫眼：

弱，黄/黄绿/橙

变石：

很强，绿/橙黄/紫红

（1）金绿宝石的品种

1．金绿宝石Chrysobery1

无任何特殊光学效应的金绿宝石加工后称之为金绿宝石

●2．猫眼Cat’s–eye

具猫眼效应的金绿宝石叫猫眼。

密集平行排列的金红石丝状物

（平行C轴）所致。

除金绿宝石猫眼可直接定名为猫眼，其它具猫眼效应的宝石不能定名为猫眼，而应在猫眼前加宝石名称，如海蓝猫眼、碧玺猫眼、矽线石猫眼、透辉石猫眼、玻璃猫眼等。

●3．变石alexandrite

具变色效应的金绿宝石叫变石。

同样，除金绿宝石变石直接定名为变石，其它具变色效应的宝石不能称为变石，而应称为变色蓝宝石，变色CZ、变色玻璃、变色尖晶石、变色石榴石等。

●4．变石猫眼

既具变色效应又具猫眼效应的金绿宝石

●5．星光金绿宝石（罕见）

具四射星光，两组近⊥排列的包体，一组为丝状金红石，另一组为气液管状包体。

（2）资源：

●著名猫眼产地：

斯里兰卡

●著名变石产地：

俄罗斯乌拉尔

●巴西是目前主要产出国：

星光金绿宝石、优质猫眼和变石

●此外，印度猫眼含矽线石纤维

津巴布韦变石变色效应强

缅甸变石无色金绿宝石

澳大利亚黄绿色、金绿宝石

●我国新疆阿尔泰、四川阿坝区、福建等地产出有金绿宝石