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2.4固體
第二章 氣體、固體和液體
晶體和非晶體
晶體的微觀結(jié)構(gòu)
01
02
目錄
CONTENTS
晶體和非晶體
PART 1
前三節(jié)我們主要研究了氣體。氣體的三個(gè)定律。以及理想氣體狀態(tài)放出和克拉伯龍方程等等。
形狀 流動(dòng)性 體積 形狀
固體 不流動(dòng) 固定 固定
液體 流動(dòng) 固定 隨容器形狀
改變而改變（不固定）
氣體 流動(dòng) 不固定 不固定
本節(jié)課我們將對(duì)固體進(jìn)行探究
思考與討論：
觀察食鹽顆粒和松香的外形，它們的外形各有怎樣的特征？再用顯微鏡觀察精鹽和松香粉末的外形，兩者有什么樣的差別嗎？
松香
食鹽
(1)
(2)
玻璃
蜂蠟
塑料
石英
白糖
食鹽
生活中常見的固體:
一組沒規(guī)則形狀
一組有規(guī)則形狀
非晶體
晶體
1．晶體
(1)定義：具有天然的、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(gè)六面棱錐）
一、晶體和非晶體
食鹽
硫酸銅
明礬
雪花
白糖
石英
云母
鉆石
（2）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
（2）常見的非晶體有：
玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等．
松香
瀝青
2.非晶體:
(1)定義：沒有規(guī)則的幾何形狀
玻璃
蜂蠟
橡膠
3.晶體具有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔化溫度。
t
180
200
220
240
℃
1
2
3
4
5
6
7
t
180
200
220
240
℃
1
2
3
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6
7
石蠟(非晶體)
味精(晶體)
除了形狀是否規(guī)則以及晶體具有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔化溫度，晶體和非晶體在物理性質(zhì)上也有所不同。
觀察玻璃和云母片上石蠟熔化區(qū)域的形狀
玻璃片（圓形）
云母片（橢圓形）
玻璃（非晶體）在各個(gè)方向上導(dǎo)熱性能是相同的
云母（晶體）在各個(gè)方向上導(dǎo)熱性能是不同的
說明：
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）
觀察方解石晶體是各向異性
4.晶體的各向異性：晶體在導(dǎo)熱、導(dǎo)電和光學(xué)性質(zhì)等物理性質(zhì)在不同的方向性質(zhì)不同的現(xiàn)象。
5.非晶體的各向同性：非晶體在導(dǎo)熱、導(dǎo)電和光學(xué)性質(zhì)等物理性質(zhì)在不同的方向性質(zhì)相同的現(xiàn)象。
注：單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下:
①云母晶體在導(dǎo)熱性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同。
②方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同。
③立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同。
④方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同。
常見的金屬?zèng)]有規(guī)則的形狀，但具有確定的熔點(diǎn)。它們是晶體還是非晶體
從金屬的顯微圖樣中可以看到，它是由許多細(xì)小的晶粒組成的。每個(gè)晶粒都是一個(gè)小的單晶體，有規(guī)則的形狀且各向異性。
6.單晶體和多晶體
(1)單晶體：如果一個(gè)物體就是一個(gè)完整的晶體，這樣的晶體叫做單晶體。例如：雪花、食鹽小顆粒、單晶硅、單晶鍺等。
(2)多晶體：如果整個(gè)物體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體組成的，這樣的物體叫做多晶體。其中的小晶體叫做晶粒。
①多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀。
②多晶體 ：不顯示各向異性（每一晶粒內(nèi)部都是各向異性的）；
有確定的熔點(diǎn)。
固體是否有確定的熔點(diǎn)，可作為區(qū)分晶體非晶體的標(biāo)志。
例1.(2024江蘇徐州期中)關(guān)于晶體和非晶體,下列說法正
確的是 (　　)
A.天上飄下的雪花是晶體
B.晶體和非晶體都有確定的熔點(diǎn)
C.金屬?zèng)]有規(guī)則外形,所以是非晶體
D.普通的玻璃可以劃成正方形,所以玻璃是晶體
A
2.(2024河南駐馬店期末)有的物質(zhì)在不同方向上的性能不同,如熱傳導(dǎo)性、導(dǎo)電性、透光率、彈性強(qiáng)度等,這種特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于太陽能電池、半導(dǎo)體元件、電力傳輸、航空航天等。那么,具有這種在不同方向上性能不同特性的物質(zhì)(　　)
A.可能是多晶體　　　　B.一定是多晶體
C.一定是單晶體　　　　D.可能是非晶體
C
3.(經(jīng)典題)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上蠟,用燒熱的
針接觸其上一點(diǎn),蠟熔化的范圍如圖(a)所示,而甲、乙、丙
三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖(b)
所示,則(　　)
A.甲、乙是非晶體,丙是晶體
B.甲、丙是晶體,乙是非晶體
C.甲、丙是非晶體,乙是晶體
D.甲是非晶體,乙是多晶體,丙是單晶體
B
例4.隨著科技的發(fā)展，國家對(duì)晶體材料的研究也越來越深入，尤其是對(duì)稀土晶體的研究，已經(jīng)走在世界的前列。關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　)
A.晶體都有天然的規(guī)則的幾何外形，非晶體則沒有天然的規(guī)則的幾何外形
B.同種物質(zhì)不可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)
C.單晶體具有固定的熔點(diǎn)，多晶體沒有固定的熔點(diǎn)
D.多晶體是由單晶體組合而成的，但單晶體表現(xiàn)為各向異性，多晶體表現(xiàn)為各向同性
D
晶體的微觀結(jié)構(gòu)
PART 2
掃描隧道顯微鏡
問題：為什么晶體的形狀和物理性質(zhì)會(huì)與非晶體不同呢？
人們認(rèn)為很可能是它們的微觀結(jié)構(gòu)不一樣。從17世紀(jì)到19世紀(jì)，陸續(xù)出現(xiàn)了一些假說，某一種假說認(rèn)為各種晶體內(nèi)部的微粒是按各自的規(guī)則排列著的，但是，由于當(dāng)時(shí)檢測(cè)技術(shù)的限制，缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)，所以這些想法只能是假說。
到了20世紀(jì)初，通過X射線在晶體上衍射的實(shí)驗(yàn)，這種假說才得到證實(shí)。在20世紀(jì)70年代，人們又用電子顯微鏡觀察到了鈾、釷原子的像。1982年，人們用掃描隧道顯微鏡觀察到物質(zhì)表面原子的排列。
20世紀(jì)70年代，通過電子顯微鏡觀察到釷、鈾原子的像。1982年，掃描隧道顯微鏡問世，觀察到原子在物質(zhì)表面的排列狀況。
1.晶體微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）組成晶體的物質(zhì)微粒（分子或原子、離子）依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列，具有空間上的周期性。
（2）有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體。那是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布。例、石墨和金剛石的微觀結(jié)構(gòu)。
（3）微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動(dòng).
二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)
（4）一種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，也就是一種物質(zhì)是晶體還是非晶體，并不是絕對(duì)的
例如，天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶體。
（5）有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體。
例如晶體硫熔化（溫度超過300度）后倒入冷水會(huì)變成柔軟的非晶硫，再過一段時(shí)間又轉(zhuǎn)化為晶體硫。
石墨
石墨的密度小，金剛石的密度大；
石墨能導(dǎo)電 ，金剛石不能導(dǎo)電。
碳原子如果按圖甲那樣排列就成為石墨，按圖乙那樣排列就成為金剛石．
金剛石
石墨質(zhì)地松軟，粉狀潤滑劑，制作鉛筆心．
金剛石有很大的硬度，可以用來切割玻璃
（1）為什么晶體具有規(guī)則的幾何外形？
由于晶體的物質(zhì)微粒是按照一定的規(guī)則在空間中整齊地排列的，表現(xiàn)在外形上具有規(guī)則的幾何形狀，且不同類型的晶體結(jié)構(gòu)，決定了各種晶體的不同外形。
（2）如何解釋物理性質(zhì)的各向異性呢？
在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同。
（3）晶體的熔點(diǎn)為什么固定？
晶體溶化時(shí)，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。
非晶體熔化時(shí)，先變軟，然后變成粘滯性很大的液體，溫度不斷升高。
2.用晶體的微觀結(jié)構(gòu)解釋晶體的特征
例5.關(guān)于下列四幅圖中所涉及晶體微觀結(jié)構(gòu)及其解釋的論述中，正確的是(　　)
A
A.圖甲中，單晶體中沿不同的方向上微粒排列的情況不同，故單晶體在不同的方向上會(huì)表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)
B.圖乙為金剛石中碳原子形成的一種緊密結(jié)構(gòu)，相互之間作用力很強(qiáng)，所以金剛石十分堅(jiān)硬，可制造玻璃刀和鉆頭
C.圖丙為食鹽晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，晶體的許多特性都與點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)無關(guān)
D.圖丁為雪花的微觀結(jié)構(gòu)，雪花是晶體，當(dāng)雪化成水后，水也是晶體
例6.(2024江蘇階段測(cè)試)白磷在高溫、高壓環(huán)境下可以轉(zhuǎn)
化為一種新型二維半導(dǎo)體材料——黑磷,圖為黑磷微觀結(jié)
構(gòu),其原子以一定的規(guī)則有序排列。下列說法正確的
是 (　　)
A.黑磷是晶體材料
B.黑磷熔化過程中溫度升高
C.黑磷中每個(gè)分子都是固定不動(dòng)的
D.同質(zhì)量的白磷和黑磷分子數(shù)目不同
A
例7.(2023江蘇連云港聯(lián)考)物理學(xué)家利用透明膠帶對(duì)石墨進(jìn)行反復(fù)
地粘貼與撕開使得石墨片的厚度逐漸減小,最終尋找到了厚度只有
0.34 nm的石墨烯,是碳的二維結(jié)構(gòu)。如圖所示為石墨、石墨烯的微
觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上信息和已學(xué)知識(shí)判斷,下列說法中正確的是(　　)
　
A.石墨是晶體,石墨烯是非晶體
B.石墨是單晶體,石墨烯是多晶體
C.石墨的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性,石墨烯的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向
同性
D.物理學(xué)家通過物理變化的方法獲得石墨烯
D
例8.(經(jīng)典題)某種晶體內(nèi)部的分子有序排列為如圖所示的
空間點(diǎn)陣(圖中的小黑點(diǎn)表示晶體分子),圖中AB、AC、AD
為等長的三條線段。下列說法中正確的是 (　　)
A.A處的晶體分子可以沿三條線段發(fā)生定向移動(dòng)
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
C
謝
謝
聆
聽

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