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第三章 晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí) 課時(shí)1
1.能說(shuō)出包含“固、液、氣”在內(nèi)的更多的物質(zhì)聚集狀態(tài)；
2.能說(shuō)出晶體和非晶體的區(qū)別，了解獲得晶體的一般途徑。
日常生活中所接觸到的物質(zhì)會(huì)有哪些狀態(tài)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(tài)
液態(tài)
氣態(tài)
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(zhì)發(fā)生三態(tài)變化的原因是什么？
20世紀(jì)前，人們認(rèn)為物質(zhì)均由分子組成，三態(tài)變化是由于分子間的距離發(fā)生改變。
一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)
那么氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)是由分子構(gòu)成的嗎？
20 世紀(jì)初，通過(guò)X 射線衍射實(shí)驗(yàn)等手段，發(fā)現(xiàn)許多常見(jiàn)的晶體中并無(wú)分子。
陰陽(yáng)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(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。
等離子體由電子、陽(yáng)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(zhì)。
如高溫下的KCl, KOH呈液體狀態(tài)
（1）定義：氣態(tài)物質(zhì)在高溫或者在外加電場(chǎng)激發(fā)下，分子發(fā)生分解，產(chǎn)生電子和陽(yáng)離子等。這種由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)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(xué)合成 核聚變
（3）特性與用途
含有帶電粒子且能自由運(yùn)動(dòng)
良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性
2.液晶
（1）定義：液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，既具有液體的流動(dòng)性、黏度、形變性等，又有晶體的某些物理性質(zhì)，如導(dǎo)熱性等。
（2）分類：
固體
液體
液晶的溫度范圍
液晶
T1(熔點(diǎn))
T2(澄清點(diǎn))
溫度逐漸升高
溶致液晶（即膠束等）
熱致液晶
（3）實(shí)用液晶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與特性
實(shí)用液晶常溫下十分穩(wěn)定，其中熱致液晶均為剛性棒狀強(qiáng)極性（或易與極化的）分子。
其分子有取向序，長(zhǎng)軸取向一致，但無(wú)位置序，分子可滑動(dòng)。
（4）用途
液晶顯示器
高強(qiáng)度液晶纖維
小 結(jié)
物質(zhì)的聚集狀態(tài)
氣態(tài)
固態(tài)
液態(tài)
晶態(tài)
塑晶態(tài)
液晶態(tài)
非晶態(tài)
等離子體
液晶
離子液體
分子 原子
離子 電子
物質(zhì)的性質(zhì)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(wú)定形體
晶體與非晶體有什么本質(zhì)的差異呢？
自范性 微觀結(jié)構(gòu)
晶體 有(能自發(fā)呈現(xiàn)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(méi)有(不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形) 原子排列相對(duì)無(wú)序
1.晶體的特征
表3-1 晶體和非晶體的本質(zhì)差異
（1）晶體的自范性：
①定義：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。
（1）晶體的自范性：
①定義：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。
②形成條件：晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。
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(nèi)部緩慢形成
③本質(zhì)原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，常見(jiàn)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(guī)則幾何外形的固體，一定是晶體嗎
不一定。晶體規(guī)則的幾何外形是自發(fā)形成的。在人力作用下形成的有規(guī)則幾何外形的固體不是晶體,如玻璃、塑料等相關(guān)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(zhì)。包括晶體的強(qiáng)度、導(dǎo)電性 、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)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?qū)?br/>各方向均勻?qū)?br/>（3）晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)：
晶體
非晶體
圖 3-7
玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖
（1）圖 3-7 是某同學(xué)找到的一張玻璃結(jié)構(gòu)的示意圖，
根據(jù)這張圖判斷玻璃是不是晶體。為什么？
晶體的本質(zhì)在于粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列。
玻璃中的粒子無(wú)周期性地排列，是無(wú)序的。所以，玻璃不是晶體。
（2）根據(jù)晶體物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)，能鑒別用玻璃仿造的假寶石。請(qǐng)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(cè)試它的硬度，在玻璃上刻畫(huà)；
c.利用寶石的折光率鑒別；
d.可進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)鑒別。
思考與討論
芯片的基質(zhì)是單晶硅
用于制造激光器的KH2PO4大晶體
CVD寶石級(jí)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(tài)
液態(tài)
氣態(tài)
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(tài)物質(zhì)凝固
（2）氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）
（3）溶質(zhì)從溶液中析出（結(jié)晶）
【實(shí)驗(yàn)3-1】
晶體的制備 實(shí)驗(yàn)步驟
熔融態(tài)物質(zhì) 凝固 用研缽把硫黃粉末研細(xì)，放入蒸發(fā)皿中，放在三角架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態(tài)，自然冷卻結(jié)晶后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固 在一個(gè)小燒杯里加入少量碘，用一個(gè)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(wǎng)上小火加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
溶質(zhì)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
硫加熱融化，自然冷卻結(jié)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(xì)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(zhì)是單晶硅，它是由熔融態(tài)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(jié)晶出來(lái)的。
可與天然鉆石想媲美的CVD寶石級(jí)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(guò)氣相沉積（簡(jiǎn)稱CVD）得到的。
制備晶體的三種途徑都可制得有重要價(jià)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(tài)物質(zhì)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(qū)別在于(　　)
A.外形不一樣
B.普通玻璃的基本構(gòu)成粒子無(wú)規(guī)則性地排列,水晶的基本構(gòu)成粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列
C.水晶有固定的熔點(diǎn),普通玻璃無(wú)固定的熔點(diǎn)
D.水晶可用于能量轉(zhuǎn)換,普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換
3.下列物質(zhì)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(guān)于物質(zhì)聚集狀態(tài)的敘述中,錯(cuò)誤的是(　　)
A.物質(zhì)只有氣、液、固三種聚集狀態(tài)
B.氣態(tài)是高度無(wú)序的體系存在狀態(tài)
C.固態(tài)中的原子或者分子結(jié)合得較緊湊,相對(duì)運(yùn)動(dòng)較弱
D.液態(tài)物質(zhì)的微粒間距離和作用力的強(qiáng)弱介于固態(tài)和氣態(tài)之間,表現(xiàn)出明顯的流動(dòng)性
A
5.下列敘述正確的是(　　)
A.具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體
B.晶體與非晶體的根本區(qū)別在于是否具有規(guī)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(zhì)不是晶體就是非晶體
C
B
解析：
晶體的自范性：指的是在結(jié)晶過(guò)程中自發(fā)地呈現(xiàn)規(guī)則的多面體外形。
6.關(guān)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(tài)時(shí)自動(dòng)變成規(guī)則的多面體
B. 缺角的氯化鈉晶體在飽和溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊
C. 圓形容器中結(jié)出的冰是圓形的，體現(xiàn)了晶體的自發(fā)性
D. 由玻璃制成規(guī)則的玻璃球體現(xiàn)了晶體的自范性
物質(zhì)的聚集狀態(tài)
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(diǎn)
氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）
熔融態(tài)物質(zhì)凝固
溶質(zhì)從溶液中析出（結(jié)晶）

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