化学是实用和创造性的科学

陶瓷、塑料、金属卫生洁具，洗涤剂、洗浴剂、
洗发剂等都是化学品。

许多地毯、装饰面料和染料都是化学品。
家用电器，如空调、冰箱、冷柜、电视机、
电脑等骨架材料和功能材料都是化学品。

导线及其包皮、照明灯具等绝大多数是化学品。 燃料、燃气是化学品，燃烧和烹饪有化学变化。 进入住宅的自来水也经过了化学处理。 在住房和日用品方面，没有与化学无关的物品。
信息、娱乐等用品，无不有化学的贡献。
3.8 关于未来
新型电功能材料

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材料的电学及电子学性能 导电性：以电荷迁移为特征，取决于载流子
（电子、空穴、离子）浓度、电荷迁移率。

介电性：以电荷偏离（电极化）为特征，取决
于电极化率。
1. 导电性相关的材料 （按电导率 划分）

良导体： > 10 6 Scm –1;
不法化学家的作品，禁毒和执法工作正式真正
化学家的工作之一。

化学家所用到的分析、检测方法，几乎都用于 执法。例如法医学家的各种鉴定方法，包括通 过DNA鉴定来识别罪犯。 警察的装备，像军人的装备一样离不开化学品， 包括催泪性毒气、麻醉性子弹。

3.7 化学生活质量的贡献

教育、文化、艺术、体育、健身、医疗卫生，

黑火药、现代弹药和炸药，都是化学药品机器混
合物。它们的爆炸过程实际上是个化学反应过程，
反应释放出大量热能和气体，如N2和CO2等，热
气体急剧膨胀而产生爆炸。

核武器的爆炸，是原子核发生热核反应（核化学 过程）的结果，反应产生大量的放射线、冲击波 和热能，并使空气急剧膨胀。

非化学武器及其防御物本身的各个部件都离不开 化学，存储和运载它们的工具同样离不开化学。

反强介电体：无外场下存在由正负离子位置变
化而产生的电极化。

铁氧介电体：无外场下存在由偶极子（或正负
离子）自取向而产生的电极化。

（通）常介电体：外电场下发生电极化。
3. 超导材料 超导现象

1911年, 氦液化器发明人 --- 荷兰科学家Onnes 偶
然发现，在液氦温度(4.2 K )下，汞的电阻突然



盛，杀虫剂则能保护农作物。
3.4 化学与食物方面的关系(续）

化学的另一贡献，是开发安全的食品防腐剂和符合 卫生标准的包装方法。


食品冷藏法，建立在合成冷冻剂的基础之上。
利用氯气或臭氧的水处理方法，保障了洁净水供应。
药物化学家开发了兽药，保障了家畜的健康。
各种加工食品的添加剂、发酵粉都是化学品，加工 过程都有化学变化。 各种饮料和酒类，都有化学家的贡献。 我们不可能从食物中除去“化学品”，但是我们必 须保证所用化学品是安全和有效的。
3.8 关于未来
现代生活之所以不同于先前，是因为我们学会了如何
取用天然的物质并加以改造，使之更好地为我们服务。


3.1 化学在住房和日用品方面的作用
只有沙、石、木材是天然材料，但它们需要用合成的
化学品粘接（如各种粘接剂）和保护（如各种涂料和 油漆，各种装饰板）。 水泥、玻璃、陶瓷、防漏剂、塑料管材及板材都是化 学品。 胶合板、铝合金材料，金属材料和钉子及其保护层都 大量化学加工。 厨房许多设施、餐具、器皿以及饮料瓶都是化学品。
化学的今天和明天
任课教师：彭正合 教授
武汉大学化学系
第3章 化学是实用和创造性的科学


3.1化学在住房和家庭陈设品方面的作用
3.2 化学在穿着方面的作用


3.3 化学与交通运输方面的关系
3.4 化学与食物方面的关系
3.5 化学与国防方面的关系
3.6 化学与执法方面的关系
3.7 化学生活质量的贡献


化学武器及其防御物本身更是化学家的杰作。
生物武器及其防御物，至少是利用了微生物释放
的化学毒剂。

隐身技术靠化学家设计的隐身材料：吸收雷达波、
吸收红外光的材料。

侦察、探测技术，导弹制导技术，都离不开专门
的功能材料，如特种电子材料。
3.6 化学与执法方面的关系

海洛因、可卡因、摇头丸等毒品和违禁药，是
3.2 化学在穿着方面的作用


服饰的材料都含有合成纤维和合成染料。
皮革和毛皮经过了化学品鞣制和化学处理。


大量合成皮革和合成橡胶替代了天然品。
棉花、亚麻和羊毛都经过了化学处理和染色。
在穿着方面，没有与化学无关的物品。
3.3 化学与交通运输方面的关系

机动车、自行车，以及火车、轮船、飞机中 的每件东西都是化学加工业的一种产品。

直至1986年上半年，人类所发现的最好超导材
料仍然是1973年获得的Nb3Ge (TC=23.2 K)，只
( S –1)
半导体：10 6 Scm –1 10 – 6 Scm–1;


绝缘体： < 10 – 6 Scm–1, 与介电性紧密相关。
超导体： 无限大、电阻为零，与磁性紧密相 关，亦属于磁功能材料。
2. 介电性相关的材料

强介电体：无外场下存在由电荷分布而产生的
电极化。
例如

金属、塑料、油漆，显然是化学品。
轮胎用的橡胶：天然橡胶必须经过硫化处理
工艺，才具有坚韧性；大量地采用合成橡胶， 如氯丁橡胶。
3.4 化学与食物方面的关系

人们要了解饮食的化学本性，就必须学些化学知识， 以便了解哪些化学品应归入有益于健康的饮食。 化学的作用始于食物供应之初的农业。 化学肥料为农作物提供了氮、磷、钾，以及其他化 学元素。 如果没有化肥，就不能为众多的人口提供足够的食 物，也不能为牲畜提供足够的食物。 除草剂和杀虫剂都是化学品。除草剂能使农作物茂

3.5 化学与国防方面的关系

战争决不是一种有价值的的人类活动，然而一 旦战争爆发，人人都希望取得胜利。

各国政府总是号召科学家们制造出更有效的武 器或更好的防御物，化学在武器和防御物这种 “矛和盾”两方面都发挥着极其重要的作用。

有古代中国发明的黑火药，彻底改变了交战状
况。现代弹药和炸药只是黑火药的更新而已。
消失了。这种电阻率为零现象被物理学家称为超 导现象。

超导现象仅当物质处于 临界温度 TC、临界磁场 强度 HC 和 临界电流密度 JC 以下的条件下，才 能发生。
超导状态


T-H-J三维图
J
JC （临界电流密度）
T-H-J 临界面


H TC HC


T
（临界磁场强度） 临界温度 TC
高温超导材料