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第二章 氣體、液體和固體
粵教版 選擇性必修三
第五節(jié) 晶 體
基礎(chǔ)知識回顧
氣體、液體的性質(zhì)：
物體 流動性 體積 形狀
氣體
液體
在日常生活中還有一種體積和形狀固定但是不流動的物體
——固體
流動
流動
固定
不固定
隨容器形狀改變而改變（不固定）
不固定
固態(tài)是物質(zhì)常見形態(tài)中分子聚集最緊密的一種狀態(tài)。
(1)
生活中常見的固體:
(2)
玻璃
蜂蠟
塑料
石英
白糖
食鹽
觀察這兩組固體在幾何形狀上有什么區(qū)別？
一組沒規(guī)則形狀；另一組有規(guī)則形狀.
松香
橡膠
云母
雪花
Part 01
晶體與非晶體
一、晶體與非晶體
1、固體可以分為晶體和非晶體兩類
（1）晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀。
（2）非晶體則沒有天然規(guī)則的幾何形狀。
常見的晶體有:
石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精、雪花和金屬等
常見的非晶體有：
玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等．
晶體和非晶體在適當條件下是可以轉(zhuǎn)化的！
一、晶體與非晶體
1、固體可以分為晶體和非晶體兩類
(1) 同一種物質(zhì)即可以是晶體又可以是非晶體。
如天然的石英是晶體，而熔融過的石英(玻璃）卻是非晶體。
即一種物質(zhì)是晶體還是非晶體并不是絕對的。
晶體和非晶體在適當條件下是可以轉(zhuǎn)化的
(2) 對固體來說，非晶體是不穩(wěn)定的，在適當條件下可以向晶體轉(zhuǎn)化。
晶體——具有規(guī)則的幾何形狀
食鹽
（立方體）
明礬
（八面體）
石英
（六面棱柱和2個六面棱錐）
雪花
（六角形）
每種晶體都有其特定的天然幾何形狀,礦物學(xué)上常常依據(jù)晶體的這些形狀特點來鑒別礦石
食鹽
明礬
石英
雪花
晶體——具有規(guī)則的幾何形狀
蔗糖受潮后會粘在一起形成糖塊
看起來沒有特定的幾何形狀
發(fā)現(xiàn)組成糖塊的是一個個晶體顆粒
常見的晶體:
蔗糖
晶體——具有規(guī)則的幾何形狀
常見的金屬沒有規(guī)則的形狀
組成金屬的是一個個晶體顆粒
常見的晶體:
金屬
一、晶體與非晶體
2、晶體可以分為單晶體和多晶體
(1)單晶體：一個物體就是一個完整的晶體
(2)多晶體：整個物體是由許多雜亂無章地排列著的
晶體顆粒組成的
例如：雪花、食鹽小顆粒、單晶硅、單晶鍺等．
∴ 多晶體沒有特定的幾何形狀
金屬
巖石
蔗糖
食鹽
單晶硅
思考與討論
思考：通過加熱熔化的方法，如何判斷固體哪種是晶體,
哪種是非晶體呢？
晶體有固定的熔點,非晶體沒有固定的熔點。
所以通過固體是否有固定的熔點，可以區(qū)分固體是晶體還是非晶體。
晶體與非晶體除了幾何形狀的區(qū)別，還有其它區(qū)別嗎？
那么,晶體與非晶體除了是否有固定的熔點外，它們的物理性質(zhì)還有什么差異嗎
實驗：觀察玻璃和云母片上石蠟熔化區(qū)域的形狀
玻璃片
云母片
（圓形）
（橢圓形）
玻璃（非晶體）在各個方向上導(dǎo)熱性能是相同的
云母（晶體）在各個方向上導(dǎo)熱性能是不同的
說明：
一、晶體與非晶體
3、晶體和非晶體在物理性質(zhì)上的不同
(2)各向異性:
單晶體不僅在不同的方向上導(dǎo)熱性能不同,表現(xiàn)為各向異性;
在機械強度、導(dǎo)電性能和光的折射率等其他物理性質(zhì)在不同的方向上也不同,表現(xiàn)為各向異性。
(1)各向同性:
非晶體的各種物理性質(zhì)、在各個方向上都是相同的，表現(xiàn)為各向同性。
注意：由于多晶體是由許多單晶體雜亂無章地組合而成的,所以多晶體在一般情況下是各向同性的。
把光分解為兩束光而沿不同方向折射，形成雙折射現(xiàn)象
晶體導(dǎo)光性的各向異性
o
e
雙折射
（如方解石）
普通折射
（如玻璃等非晶體）
方解石晶體折射率的各向異性
一、晶體與非晶體
3、晶體和非晶體在物理性質(zhì)上的不同
(2)各向異性:
單晶體不僅在不同的方向上導(dǎo)熱性能不同,表現(xiàn)為各向異性;
在機械強度、導(dǎo)電性能和光的折射率等其他物理性質(zhì)在不同的方向上也不同,表現(xiàn)為各向異性。
晶體具有各向異性，但并不是每種晶體在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性
① 云母導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性
② 而有些晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性，如方鋁礦
③ 有些晶體在光的折射上表現(xiàn)出顯著的各向異性，如方解石．
晶體和非晶體的差異
晶體和非晶體為什么會存在這么大的差異？
項目 分類　　　 宏觀外形 物理性質(zhì)
非晶體 沒有規(guī)則的幾何形狀 ①沒有固定熔點。
②導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性。
晶 體 單晶體 有規(guī)則的幾何形狀 ①有固定的熔點。
②導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性(單)/各向同性(多)
多晶體 沒有規(guī)則的幾何形狀
Part 02
晶體的微觀結(jié)構(gòu)
晶體的微觀結(jié)構(gòu)
空間點陣假說
布拉維(Auguste Bravais)
勞厄
晶體衍射實驗
晶體的微觀結(jié)構(gòu)
1、晶體微觀結(jié)構(gòu)的特點:
在晶體中,組成晶體的物質(zhì)微粒（分子或原子、離子）都是按照一定的規(guī)則排列的,具有空間上的周期性。
食鹽的晶體結(jié)構(gòu)
2、晶體微粒的規(guī)則排列決定了晶體有規(guī)則的幾何形狀。
在晶體中,晶體微粒間相互作用很強,其熱運動不足以克服它們相互間的作用力而遠離,最終表現(xiàn)為在某平衡位置附近不停地振動,圖中所畫的點為它們振動的平衡位置。
討論與交流
如圖所示是一個平面上晶體微粒排列的情況, 請觀察沿不同方向單位長度上微粒的數(shù)目是否相同,并思考引起晶體各向異性的原因？
正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，才引起晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。
在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上，物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。
直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少。
3、晶體微粒的規(guī)則排列決定了晶體的各向異性。
討論與交流
晶體和非晶體在熔解時有什么不同,怎樣從它們的微觀結(jié)構(gòu)來說明這種不同
4、晶體微粒的規(guī)則排列決定了晶體有固定的熔點。
晶體的分子本來是有規(guī)則排列的，當熔解時，吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化，有固定的熔點。
非晶體的分子是沒有規(guī)則排列的，當熔解時，只要有能量輸入，溫度就要不斷升高，沒有固定的熔點。
晶體的微觀結(jié)構(gòu)
5、同種物質(zhì)可以生成不同的晶體，不同的微觀結(jié)構(gòu)也決定了不同的特性。
例如：石墨晶體和金剛石晶體都是由碳原子組成的，但微觀結(jié)構(gòu)不同。
金剛石原子間的相互作用力很強,
因而硬度大,可用來做切割工具。
石墨呈層狀分布,層與層間距較大,原子間相互作用力較小,
故石墨質(zhì)地松軟,可用來做潤滑劑。
甲
乙
利用晶體的各向異性，生活中有什么實際應(yīng)用呢？
其中一個重要的應(yīng)用是液晶。
Part 03
液晶
液晶
液晶在現(xiàn)代生活中扮演著重要角色，從最初的電子手表到如今的手機、電腦顯示器、液晶電視機等。液晶一步一步地深入到我們生活的方方面面。
為什么“液體”和“晶體”聯(lián)系在一起了？液晶是液體嗎？
液晶顯示屏
液晶
(2)在光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面具有明顯的各向異性，因而又具有晶體的某些性質(zhì)。
2.液晶具有的物理性質(zhì)
(1)在力學(xué)性質(zhì)上具有液體的流動性、連續(xù)性，可以形成液滴;
1.定義：（液晶不是固體也不是液體）
有些有機化合物在固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的過程中存在著混濁的中間態(tài)，中間態(tài)液體具有與晶體相似的性質(zhì),故稱為液態(tài)晶體,簡稱液晶。
液晶
液晶的分子有些是長棒狀的,有些是碟狀或板狀的,
長棒狀(向列型)液晶
它們沿一定方向的排列比較整齊,但彼此間前后左右的位置可以變動, 這好像裝在鉛筆盒中的許多鉛筆,它們既能左右滾動,又能前后滑動,但始終保持排列的方向不變。
長棒狀液晶對外界的某些作用很敏感。
在外加電壓的影響下,液晶的分子不再平行排列,液晶會由透明狀態(tài)變成混濁狀態(tài),去掉電壓又恢復(fù)透明, 利用液晶的這一特性可以制作顯示元件。
液晶數(shù)碼管
課堂小結(jié)
固體分為晶體和非晶體兩大類。
晶體和非晶體在幾何形狀與物理性質(zhì)上的差別
晶體分為單晶體和多晶體。
1.外形上
2.物理性質(zhì)上
用固體的微觀結(jié)構(gòu)解釋晶體、非晶體的特點。
1、晶體微觀結(jié)構(gòu)的特點
2、晶體微粒的規(guī)則排列
液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術(shù)中的一些應(yīng)用。
3、同種物質(zhì)可以生成不同的晶體，不同的微觀結(jié)構(gòu)也決定了不同的特性。
決定了晶體有規(guī)則的幾何形狀。
決定了晶體的各向異性。
決定了晶體有固定的熔點。
課堂練習(xí)
某人為了檢驗一塊薄片物質(zhì)是否為晶體，做了一個實驗。
他以薄片的正中央O為坐標原點，建立Oxy平面直角坐標系，在兩個坐標軸上分別取兩點x1和y1，使x1和y1到O點的距離相等。在x1和y1上分別固定一個測溫元件，再把一個針狀熱源放在O點，發(fā)現(xiàn)x1點和y1點的溫度在緩慢升高，但兩點溫度的高低沒有差異。于是得出結(jié)論：這塊薄片是非晶體。
請說明：以上結(jié)論科學(xué)嗎？為什么？
不科學(xué)。
(1)若從兩點溫度的高低沒有差異就判斷該物質(zhì)薄片為各向同性的話，該物質(zhì)薄片除了是非晶體，還可能是多晶體。
(2)此外，僅兩個特定方向上的同性，并不能說明各個方向都同性。
課堂練習(xí)
2、在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸其上一點，石蠟熔化的范圍分別如圖 (a)、(b)、(c)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如圖(d)所示。則由此可判斷出甲為________，乙為________，丙為________。
(填“單晶體”、“多晶體”或“非晶體”)
多晶體
非晶體
單晶體
解析：晶體具有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點。
單晶體的物理性質(zhì)具有各向異性，多晶體的物理性質(zhì)具有各向同性。
課堂練習(xí)
3．下列說法正確的是（　　）(多選）
A．晶體一定具有固定的熔點，但不一定具有規(guī)則的幾何外形
B．液晶就是液體和晶體的混合物
C．用燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體
D．物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的固體可能是晶體也可能是非晶體
液晶是一些物體從固態(tài)向液態(tài)過渡的一個混濁的中間態(tài)
云母片
AD
課堂練習(xí)
4、晶體內(nèi)部的分子有序排列為如圖所示的空間點陣(圖中的小黑點表示晶體分子)，圖中AB、AC、AD為等長的三條線段.下列說法正確的是（ ）
C
A. A處的晶體分子可以沿三條線方向發(fā)生定向移動
B. 三條線段上晶體分子的數(shù)目相同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向同性的
C. 三條線段上晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向異性的
D. 以上說法均不正確
課堂練習(xí)
5、(多選)對下列幾種固體物質(zhì)的認識，正確的有（ ）
A.食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體
B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體
C.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則
D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同
AD
解析：若物體是晶體，則熔化過程中，溫度保持不變，A項正確；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形是晶體各向異性的表現(xiàn)，說明云母片是晶體，B項錯誤；天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列規(guī)則，C項錯誤；由于石墨和金剛石的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致了它們的物理性質(zhì)不同，D項正確。

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