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第三章 晶體的結構與性質
第一節 物質的聚集狀態與晶體的常識 課時1
1.能說出包含“固、液、氣”在內的更多的物質聚集狀態；
2.能說出晶體和非晶體的區別，了解獲得晶體的一般途徑。
日常生活中所接觸到的物質會有哪些狀態呢？
松香（固體）
流水（液體）
氧氣（氣體）
塑料（固體）
玻璃（固體）
合金（固體）
固態
液態
氣態
凝固
凝華
融化
升華
氣化
液化
（放熱）
（放熱）
（放熱）
（吸熱）
（吸熱）
（吸熱）
物質發生三態變化的原因是什么？
20世紀前，人們認為物質均由分子組成，三態變化是由于分子間的距離發生改變。
一、物質的聚集狀態
那么氣態和液態物質是由分子構成的嗎？
20 世紀初，通過X 射線衍射實驗等手段，發現許多常見的晶體中并無分子。
陰陽離子
原子
例如： 氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石等
思考與討論
不一定
離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體物質。
等離子體由電子、陽離子和電中性粒子（原子或分子）組成的整體上呈電中性的氣體物質。
如高溫下的KCl, KOH呈液體狀態
（1）定義：氣態物質在高溫或者在外加電場激發下，分子發生分解，產生電子和陽離子等。這種由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質聚集體，稱為等離子體，它是一種特殊氣體。
1.等離子體
日光燈和霓虹燈的燈管里
極光和雷電里
蠟燭的火焰中
（2）存在：
等離子體顯示器 化學合成 核聚變
（3）特性與用途
含有帶電粒子且能自由運動
良好的導電性和流動性
2.液晶
（1）定義：液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態，既具有液體的流動性、黏度、形變性等，又有晶體的某些物理性質，如導熱性等。
（2）分類：
固體
液體
液晶的溫度范圍
液晶
T1(熔點)
T2(澄清點)
溫度逐漸升高
溶致液晶（即膠束等）
熱致液晶
（3）實用液晶的結構特點與特性
實用液晶常溫下十分穩定，其中熱致液晶均為剛性棒狀強極性（或易與極化的）分子。
其分子有取向序，長軸取向一致，但無位置序，分子可滑動。
（4）用途
液晶顯示器
高強度液晶纖維
小 結
物質的聚集狀態
氣態
固態
液態
晶態
塑晶態
液晶態
非晶態
等離子體
液晶
離子液體
分子 原子
離子 電子
物質的性質與用途
二、晶體與非晶體
蠟狀的白磷（P4）
硫磺
硫酸銅
碘（I2）
玻璃又稱玻璃體
炭黑又稱無定形體
晶體與非晶體有什么本質的差異呢？
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}
自范性
微觀結構
晶體
有(能自發呈現多面體外形)
原子在三維空間里呈
周期性有序排列
非晶體
沒有(不能自發呈現多面體外形)
原子排列相對無序
1.晶體的特征
表3-1 晶體和非晶體的本質差異
（1）晶體的自范性：
①定義：晶體能自發地呈現多面體外形的性質。
（1）晶體的自范性：
①定義：晶體能自發地呈現多面體外形的性質。
②形成條件：晶體生長的速率適當。
圖3-4 天然水晶球的瑪瑙和水晶
瑪瑙
水晶
外層快速固化
內部緩慢形成
③本質原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現周期性的有序排列的宏觀表象。
晶體 SiO2 的投影示意圖
非晶體 SiO2 的投影示意圖
（1）我們發現，常見的晶體大多是具有光澤的塊狀或顆粒狀固體，那么粉末狀的還是晶體嗎？
碳酸鈣晶體粉末和電子顯微鏡下的碳酸鈣晶體
思考與討論
碳酸鈣粉末還是晶體。
（2）具有規則幾何外形的固體，一定是晶體嗎?
不一定。晶體規則的幾何外形是自發形成的。在人力作用下形成的有規則幾何外形的固體不是晶體,如玻璃、塑料等相關制品。
（2）各向異性：
晶體在不同的方向上具有不同的物理性質。包括晶體的強度、導電性 、導熱性、光學性質等。
云母晶體
玻璃
分別用紅熱的針接觸蠟面中央
各方向不均勻導熱
各方向均勻導熱
（3）晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點：
晶體
非晶體
圖 3-7
玻璃的結構示意圖
（1）圖 3-7 是某同學找到的一張玻璃結構的示意圖，
根據這張圖判斷玻璃是不是晶體。為什么？
晶體的本質在于粒子在微觀空間里呈現周期性的有序排列。
玻璃中的粒子無周期性地排列，是無序的。所以，玻璃不是晶體。
（2）根據晶體物理性質各向異性的特點，能鑒別用玻璃仿造的假寶石。請你列舉一些可能有效的方法鑒別假寶石。
a.觀察寶石的形狀，具有多面體的外形；
b.測試它的硬度，在玻璃上刻畫；
c.利用寶石的折光率鑒別；
d.可進行X射線衍射實驗鑒別。
思考與討論
芯片的基質是單晶硅
用于制造激光器的KH2PO4大晶體
CVD寶石級鉆石
如何制備晶體呢？
得到晶體的一般途徑
2.晶體的制備
固態
液態
氣態
凝固
凝華
融化
升華
氣化
液化
（放熱）
（放熱）
（放熱）
（吸熱）
（吸熱）
（吸熱）
（1）熔融態物質凝固
（2）氣態物質冷卻不經液態直接凝固（凝華）
（3）溶質從溶液中析出（結晶）
【實驗3-1】
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}晶體的制備
實驗步驟
熔融態物質
凝固
用研缽把硫黃粉末研細，放入蒸發皿中，放在三角架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態，自然冷卻結晶后，觀察實驗現象。
氣態物質冷卻不經液態直接凝固
在一個小燒杯里加入少量碘，用一個表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在石棉網上小火加熱，觀察實驗現象。
溶質從溶液中析出
在250 mL燒杯中加入半杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實驗現象。
視頻
實驗現象：
硫加熱融化，自然冷卻結晶后，得到黃色晶體。
固體直接變成紫色蒸氣，蒸氣遇冷又重新凝聚成紫黑色的固體。
有白色細小晶體析出。
S(l) S(s)
凝固
I2(g) I2(s)
凝華
NaCl(s) Na+ (aq)+Cl－(aq) c(Cl－)增大，平衡逆移
芯片的基質是單晶硅，它是由熔融態硅制備的，俗稱“拉單晶”。
用于制造激光器的KH2PO4大晶體是由水溶液結晶出來的。
可與天然鉆石想媲美的CVD寶石級鉆石，則是由烷烴（如CH4）在
微波爐里以等離子體分解出的碳通過氣相沉積（簡稱CVD）得到的。
制備晶體的三種途徑都可制得有重要價值的大晶體：
1.判斷正誤
(1)晶體具有各向同性,非晶體具有各向異性。 (　　)
(2)熔融態物質快速冷卻即可得到晶體。 (　　)
(3)粉末狀的固體也有可能是晶體。 (　　)
(4)不同晶體中晶胞的大小和形狀都相同。 (　　)
(5)雪花是水蒸氣凝華得到的晶體。 ( )
【練一練】
2.普通玻璃和水晶的根本區別在于(　　)
A.外形不一樣
B.普通玻璃的基本構成粒子無規則性地排列,水晶的基本構成粒子按一定規律做周期性重復排列
C.水晶有固定的熔點,普通玻璃無固定的熔點
D.水晶可用于能量轉換,普通玻璃不能用于能量轉換
3.下列物質都是固體,其中不屬于晶體的是(　　)
①橡膠　②水晶　③冰　④干冰　⑤冰醋酸　⑥石蠟⑦玻璃
A.①⑥⑦ B.①②⑦ C.②④⑤⑦ D.①③⑥⑦
B
A
4.下列關于物質聚集狀態的敘述中,錯誤的是(　　)
A.物質只有氣、液、固三種聚集狀態
B.氣態是高度無序的體系存在狀態
C.固態中的原子或者分子結合得較緊湊,相對運動較弱
D.液態物質的微粒間距離和作用力的強弱介于固態和氣態之間,表現出明顯的流動性
A
5.下列敘述正確的是(　　)
A.具有規則幾何外形的固體一定是晶體
B.晶體與非晶體的根本區別在于是否具有規則的幾何外形
C.具有各向異性的固體一定是晶體
D.一種物質不是晶體就是非晶體
C
B
解析：
晶體的自范性：指的是在結晶過程中自發地呈現規則的多面體外形。
6.關于晶體的自范性，下列敘述中，正確的是（ ）
A. 破損的晶體能夠在固態時自動變成規則的多面體
B. 缺角的氯化鈉晶體在飽和溶液中慢慢變為完美的立方體塊
C. 圓形容器中結出的冰是圓形的，體現了晶體的自發性
D. 由玻璃制成規則的玻璃球體現了晶體的自范性
物質的聚集狀態
離子晶體
晶體與非晶體
液晶
晶體的特征
晶體的制備
晶體的自范性
各向異性
固定的熔點
氣態物質冷卻不經液態直接凝固（凝華）
熔融態物質凝固
溶質從溶液中析出（結晶）

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