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第一節
物質的聚集狀態與晶體的常識
第1課時　
物質的聚集狀態、晶體與非晶體
人教版（2019）化學選擇性必修二
第三章 晶體結構與性質
1.認識物質的聚集狀態。了解晶體結構的測定方法。
2.能從微觀角度理解晶體的結構特征,并能結合晶體的特點判斷晶體和非晶體。
3.能運用多種晶體模型來描述和解釋有關晶體性質的現象,能根據晶胞結構確定微粒個數和化學式。
結合以前的學習內容，我們還知道物質狀態之間的哪些轉變呢？
在視頻中我們看到了不同物質結晶的微觀過程。結晶是物質從液態轉化為固態的過程，這一變化過程中只是克服分子間作用力或者破壞化學鍵,不會有新的化學鍵形成，是一種物理變化。
物質的三態變化均是物理變化
物質的聚集狀態
1、物質的聚集狀態
通常物質有三種存在狀態,即固態、液態和氣態。
現代科技發現物質的聚集狀態除了三態外還有更多的物質聚集狀態，如等電子體、離子液體、晶態、非晶態，以及介乎晶態和非晶態之間的塑晶態、液晶態等。
極光
雷電
物質的聚集狀態
氣態
固態
液態
晶態
塑晶態
液晶態
非晶態
液晶
等離子體
離子液體
氣態和液態物質不一定都由分子構成
由電子、陽離子和電中性粒子（分子或原子）組成的整體上呈電中性的氣態物質。
是熔點不高的僅由離子組成的液體物質。
閱讀課本“等離子體”相關資料，思考以下問題。
問題1:等離子體是如何形成的
問題2:等離子體的存在狀態及組成微粒是什么
問題3:等離子體有何特性 有什么應用
提示:高溫或外加電場激發或用紫外線、X射線和γ射線照射氣體,都可以使氣體轉變為等離子體。
提示:等離子體是一種特殊的氣體,由電子、陽離子和電中性粒子(分子或原子)組成,整體呈電中性。
提示:等離子體具有良好的導電性和很高的溫度及流動性。例如,運用等離子體顯示技術可以制造等離子體顯示器;利用等離子體可以進行化學合成;核聚變也是在等離子態下發生的;等等。
2、等離子體
等離子體具有良好的 和
。
(1)概念
氣態物質在 或者在 激發下，分子發生分解，產生 等。這種由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈 的物質 稱為等離子體。
高溫
外加電場
電子和陽離子
電中性
聚集體
導電性
流動性
(2)特點
等離子體是一種特殊的氣體。
科學史話
1888年,奧地利人萊尼采爾(F.Reinitzer)發現,苯甲酸膽甾酯加熱達到熔點后,先呈渾濁態,再加熱達一定溫度時,渾濁態變透明清亮態。1889年,德國人萊曼(O.Lehmann)將上述熔點至澄清點溫度范圍內的物質狀態命名為液晶(如圖),后稱熱致液晶。
閱讀課本“液晶”相關資料，思考以下問題。
問題1:液晶是固態還是液態物質
問題2:液晶有什么特殊的性質
問題3:在生產生活中液晶有何用途
提示:液晶不是固態也不是液態,是介于液態和晶態之間的物質特殊聚集狀態。
提示:液晶既具有液體的流動性、黏度、形變性,又具有晶體的某些物理性質,如導熱性、光學性質等,表現出類似晶體的各向異性。
提示:用于液晶顯示器、合成高強度的液晶纖維用于航空和國防等。
3、液晶
(1)概念
物質加熱到達到熔點后，先呈渾濁態，再加熱達到一定溫度時，渾濁態變透明清亮態，將熔點至澄清點溫度范圍內的物質狀態稱為液晶。
(2)特征
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、性變形等，又具有晶體的某些物理性質，如導熱性、光學性質等。
(3)應用
液晶已有廣泛的應用。例如，手機、電腦和電視的液晶顯示器，由于施加電場可使液晶的長軸取向發生不同程度的改變，從而顯示數字、文字或圖像。再如，合成高強度液晶纖維已廣泛應用于飛機、火箭、坦克、艦船、防彈衣、防彈頭盔等。
圖2 清華課題組開發液晶彈性體加捻纖維
圖1 電腦液晶顯示屏
氯化鈉
蠟狀白磷
硫黃
炭黑
玻璃
碘
觀察下列固體形態。
晶體和非晶體
1、晶體、非晶體定義
內部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性排列而構成的具有規則幾何外形的固體。
(1)晶體概念
(2)分類
根據組成晶體的微粒和微粒間的相互作用，可分為：
晶體
離子晶體
共價晶體
分子晶體
金屬晶體
如：NaCl晶體、CsCl晶體、CuSO4晶體
如：金剛石晶體、SiO2晶體、SiC晶體
如：干冰、冰、硫（S8）
如：單質銅、鐵、鋁
(3)非晶體概念
內部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈相對無序排列而構成的不具有規則幾何外形的固體。
玻璃又稱玻璃體
炭黑又稱無定形體
2、晶體的特性
(1)自范性
在適宜條件下，晶體能夠自發地呈現封閉的規則的多面體外形。
晶體呈現自范性的條件之一：晶體生長的速率適當。
緩慢凝固→得到晶體
凝固過快→粉末、塊狀物或非晶態(玻璃態)
熔融態物質
外層快速固化--非晶體
瑪瑙
水晶
內部緩慢形成--晶體
本質上，晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現周期性有序排列的宏觀表象。
非晶體粒子的排列則相對無序，無自范性。
(2)各向異性
晶體在不同的方向上表現出不同的物理性質。
同一晶體中，在不同方向上質點排列一般是不一樣的，因此，晶體的許多物理性質，如硬度、導熱性、導電性、光學性質等，常常隨方向的不同而有所差異。
分別用紅熱的針接觸蠟面中央
表面涂蠟的玻璃
柱面涂蠟的水晶
各方向不均勻導熱
各方向均勻導熱
(3)固定的熔、沸點
晶體
非晶體
晶體具有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點。
(4)能使X射線產生衍射
利用這種性質，人們建立了測定晶體結構最科學的方法——對固體進行X衍射實驗
3、晶體和非晶體的本質差異
自范性 微觀結構
晶體
非晶體
有
(能自發呈現多面體外形)
沒有
(不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
原子排列相對無序
實驗步驟 實驗現象
(1)用研缽把硫黃粉末研細，放入蒸發皿中，放在三腳架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態，自然冷卻結晶后，觀察實驗現象。
(2)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。
(3)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。
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。
實驗探究 晶體的制備
4、獲取晶體的途徑
熔融態物質凝固
氣態物質冷卻不經液態直接凝固(凝華)
溶質從溶液中析出(結晶)
飽和硫酸銅溶液中析出的硫酸銅晶體
從熔融態結晶出的硫晶體
升華得到的碘晶體
如圖是某固體的微觀結構示意圖
問題1:區分晶體與非晶體的最可靠的科學方法是什么 試根據示意圖判斷固體Ⅰ、Ⅱ的類型。
提示:最可靠的科學方法是對固體進行X射線衍射實驗。根據結構圖可知,Ⅰ中微粒呈周期性有序排列,為晶體;Ⅱ中微粒排列不規則,為非晶體。
問題2:將固體Ⅰ、Ⅱ分別加熱至熔化,各有什么現象發生 該現象能說明晶體、非晶體的哪種性質
提示:加熱晶體Ⅰ,溫度達到熔點時晶體Ⅰ開始熔化,在全部熔化以前,繼續加熱,溫度基本保持不變,完全熔化后,溫度才開始升高,所以晶體有固定的熔點。加熱非晶體Ⅱ時,溫度升高到某一程度后非晶體Ⅱ開始軟化,流動性增強,最后變為液體。從軟化到完全熔化,中間經過較大的溫度范圍,所以非晶體無固定的熔點。
④晶體不一定都有規則的幾何外形，如瑪瑙。
①同一物質可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。
②有著規則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規則的幾何外形，也可以具有美觀對稱的外觀。
③具有固定組成的物質也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。
晶體和非晶體的認識誤區
晶體 非晶體
微觀結構特征
性質 特征 自范性
各向異性
熔點
鑒別方法 間接方法 科學方法 舉例
粒子周期性有序排列
粒子排列相對無序
有
無
有
無
固定
不固定
看是否具有固定的熔點或根據某些物理性質的
各向異性
對固體進行X－射線衍射實驗
NaCl、I2、SiO2、Na
晶體等
玻璃、橡膠等
晶體和非晶體的對比
1.下列物質中,不屬于非晶體的是(　 　)
A.玻璃 B.石蠟和瀝青 C.水晶 D. 塑料
C
2.下列過程得到的固體不是晶體的是(　 　)
A.將NaCl飽和溶液降溫所得到的固體
B.氣態H2O冷卻直接形成的固體
C.熔融的KNO3冷卻后所得到的固體
D.將液態的玻璃冷卻后所得到的固體
3.下列有關晶體常識的敘述錯誤的是(　 　)
A.水晶屬于晶體,有固定的熔點,而玻璃無固定的熔點,屬于非晶體
B.當單一波長的X射線通過晶體時可以發生衍射
C.晶體都具有自范性,自范性是晶體的本質屬性
D.晶體都具有規則的幾何外形,而非晶體都不具有規則的幾何外形
D
D

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