資源簡介

(共24張PPT)
元素周期表的應(yīng)用
芯片
（Si）
最早發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體材料是鍺。世界上第一個晶體管和第一塊集成電路的材料也是鍺。
第一個鍺基晶體管
晶體鍺
拓展視野
半導(dǎo)體是導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一種物質(zhì)。具有熱敏性、光敏性、摻雜特性等特殊性能。
門捷列夫和他的第一張元素周期表
應(yīng)用一：預(yù)測元素及其化合物的性質(zhì)
應(yīng)用一：預(yù)測元素及其化合物的性質(zhì)
應(yīng)用二：尋找某些特定性質(zhì)的材料
半
導(dǎo)
體
同周期，從左到右，元素金屬性逐漸減弱，
非金屬性逐漸增強
同主族，從上到下，元素金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。
拓展視野
第二代半導(dǎo)體
主要應(yīng)用于高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件（LED）等材料。
砷化鎵 GaAs
磷化銦 InP
第一代半導(dǎo)體
A
主要應(yīng)用于低壓、低頻、中功率晶體管、光電探測器。
A
鍺 Ge
硅 Si
第三代半導(dǎo)體
碳化硅 SiC
氮化鎵GaN
碳化硅主要適用于5G基站、新能源汽車等領(lǐng)域。氮化鎵廣泛應(yīng)用于高頻電子器和光電器件。
高壓下性能局限
資源稀缺、價格昂貴、毒性高、污染性強
新型半導(dǎo)體材料還在不斷研發(fā)中......
應(yīng)用二：尋找某些特定性質(zhì)的材料（制冷劑）
制冷劑又稱冷媒，是各種熱機中借以完成能量轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)。
在加壓時，氣體放熱變成液體；高壓液體減壓變成氣體時，就會吸熱制冷。
想一想
1.常溫時制冷劑通常是什么狀態(tài)？
2.從便于制冷的角度思考，制冷劑的沸點有什么特點？
常溫時，制冷劑通常為氣態(tài)，沸點宜接近常溫，加壓、降溫易液化。
思考交流
理想的制冷劑應(yīng)具備的特點：
（1）氣液兩相容易轉(zhuǎn)化
第一代
1830——1930
易獲得性
制冷劑名稱 沸點/℃ 危險性描述
NH3 -33.4 有毒、易燃易爆
CH3OCH3 -29.5 有毒、易燃易爆
SO2 -23.3 有毒、易燃易爆
缺點：易燃、毒性強
制冷劑的發(fā)展歷程一
思考交流
理想的制冷劑應(yīng)具備的特點：
（1）氣液兩相容易轉(zhuǎn)化
（2）安全、低毒
優(yōu)化思路——降低毒性
參考低毒農(nóng)藥的研發(fā)思路：
含As劇毒農(nóng)藥→含P、S、Cl、F低毒農(nóng)藥
引入F、Cl原子，降低制冷劑毒性
引入某些元素，毒性減弱趨勢
優(yōu)化設(shè)計——降低易燃性
甲烷 類制冷劑
相對于其他制冷劑，甲烷類制冷劑性質(zhì)較穩(wěn)定，毒性低，碳原子數(shù)低于4的分子常溫下是氣體。
缺點：受熱易分解、易燃易爆
（CH4）
氫化物的易燃性規(guī)律總結(jié)：
優(yōu)化思路——降低易燃性
氫化物易燃性減弱趨勢
已知：CH4是天然氣的主要成分，
NH3在純氧中安靜燃燒，
H2O 是常用的滅火劑，
SiH4在空氣中能自燃。
同周期 CH4＞NH3＞H2O＞HF
同主族 SiH4 ＞CH4
第二代
1930——1990
安全、耐久
第一代
1830——1930
易獲得性
制冷劑的發(fā)展歷程二
代表物：氟利昂（CFCl3）
缺點：破壞臭氧層
氟利昂破壞臭氧層原理
化學性質(zhì)不夠穩(wěn)定
氯自由基
一氧化氯
臭氧
紫外輻射
氧氣
一氧化氯
CFCl2
CFCl3
反應(yīng)系列
氯自由基
（3）化學性質(zhì)穩(wěn)定
思考交流
理想的制冷劑應(yīng)具備的特點：
（1）氣液兩相容易轉(zhuǎn)化
（2）安全、低毒
優(yōu)化思路——提高化學穩(wěn)定性
氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性增強趨勢
氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：
＜ ＜ ＜
同周期 CH4 NH3 H2O HF
＞ ＞ ＞
同主族 CH4 SiH4 GeH4 SnH4
第二代
1930——1990
安全、耐久
第一代
1830——1930
易獲得性
制冷劑的發(fā)展歷程三
第三代
1990——2010
保護臭氧層
溫室效應(yīng)加劇
（3）化學性質(zhì)穩(wěn)定
思考交流
理想的制冷劑應(yīng)具備的特點：
（1）氣液兩相容易轉(zhuǎn)化
（2）安全、低毒
（4）綠色、環(huán)保、可持續(xù)
應(yīng)用二：尋找某些特定性質(zhì)的材料（制冷劑）
制冷劑
應(yīng)用二：尋找某些特定性質(zhì)的材料
半
導(dǎo)
體
制冷劑&高效殺蟲劑
高效催化劑、
耐高溫&耐腐蝕
的金屬材料
過渡元素
炫彩“量子點”照亮人類生活，開辟了元素周期表的“第三維度”。
課下作業(yè)：
1.完成課后練習
2.以學習小組為單位，完成以下活動作業(yè)：
查閱文獻資料，完成一份關(guān)于新型半導(dǎo)體材料或新型制冷劑的創(chuàng)新研究進展報告。

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