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第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
第1课时 物质的聚集状态 晶体与非晶体
第三章 晶体结构与性质
任务一 物质的聚集状态
20世纪前 分子是所有化学物质保持其性质的最小微粒，物质的三态转
化只是分子间距离的变化分子在固态只能振动，在气态能自
由移动，在液态则介乎二者之间。
20世纪初 通过X射线衍射等实验手段，许多晶体以及一些气态、液态
物质不一定由分子构成
物质的聚集状态：
气态 液态 固态 ( 晶态 非晶态)
等离子体
离子液体
塑晶态 液晶态
1.人们对物质组成及聚集状态的认识历程
问题：你熟悉的物质的聚集状态有哪些？
2.物质的三态及相互转化
气态
液态
固态
物质的三态变化是物理变化，变化时克服分子间作用力或破坏化学键，但不会有新的化学键形成。
任务一 物质的聚集状态
3.等离子体
①概念：由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。
②特点：一种特殊的气体，具有良好的导电性和流动性。
③应用：制造等离子体显示器；进行化学合成；发生核聚变等。
高温或外加电场
分解
气态物质 电子和阳离子等
日光灯和霓虹灯的灯管里
蜡烛的火焰里
雷电
极光
任务一 物质的聚集状态
4.离子液体
气态和液态物质不一定都是由分子构成。
离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体。
2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液
离子液体
任务一 物质的聚集状态
5.液晶态
①概念：
介于液态和晶态之间的物质状态
②特点：
液体的某些性质：
晶体的某些性质：
流动性、黏度、形变性等
导热性、光学性质、各向异性等
③应用：手机、电脑和电视的液晶显示器。合成高强度液晶纤维广泛用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。
任务一 物质的聚集状态
任务二 晶体与非晶体
黄色的硫黄（S8）
紫黑色的碘（I2）
硫酸铜晶体
蜡状的白磷（P4）
高锰酸钾晶体
碳酸钙
二氧化硅晶体
紫色萤石晶体
碳晶体—金刚石
食盐晶体
菱锰矿晶体（碳酸盐）
明矾晶体
金属晶体－铜
玻璃杯
陶瓷
砖瓦
橡胶
塑料
思考：在学习和生活中见过各种各样的固态物质，固态实际上还可以分为晶态和非晶态，它们之间有什么区别呢？
任务二 晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的结构(本质)差异
自范性 微观结构
晶体 有(能自发呈现多面体外形) 原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体 没有(不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对无序
晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。
非晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。
任务二 晶体与非晶体
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当
特别提醒：晶体也不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
天然水晶球是熔融态SiO2侵入地壳内的空洞冷却形成的
玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成——没有规则外形
水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成——有规则外形
天然水晶球里的玛瑙和水晶
玛瑙
水晶
晶体在不同方向上表现出不同的物理性质，包括晶体的强度、光学性质、导电性、导热性等物理性质。
任务二 晶体与非晶体
2.晶体与非晶体的性质差异
①晶体的各向异性
不同方向观察红宝石
宝石的颜色不同
石墨平行层方向上电导率高
垂直于层的方向上电导率低
玻璃片的蜡熔成圆形
云母片的蜡熔成椭圆形
云母片上的长轴方向与短轴方向传热速度不同热导率有各向异性。
在不同方向，晶体对光线的吸收与反射是不同的，折射率有各向异性。
在不同方向，石墨的导电能力不同，导电率有各向异性。
任务二 晶体与非晶体
2.晶体与非晶体的性质差异
②晶体有固定熔点
晶体
非晶体
温度
时间
温度
时间
温度
时间
温度
时间
晶体
非晶体
物质熔化时的温度变化曲线
物质凝固时的温度变化曲线
晶体具有固定的熔点凝固点，而非晶体则无
任务二 晶体与非晶体
3.鉴别晶体与非晶体的方法
②测定熔点是否固定
①观察外观
③根据晶体物理性质的各向异性
④X－射线衍射法(最科学可靠的方法)，晶体能使X－射线发生衍射，非晶体只能散射.
晶体有固定熔点，非晶体没有固定熔点
晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性
X射线衍射原理：单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
任务二 晶体与非晶体
晶体 非晶体
微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序
性质 特征 自范性 有 无
各向异性 有 无
熔点 固定 不固定
鉴别方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X－射线衍射实验 实例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 玻璃、橡胶等
任务二 晶体与非晶体
4.获得晶体的途径
实验1:用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。
实验2:在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在陶土网上小火加热，观察实验现象。
实验3:在250 mL烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。
① 熔融态物质凝固
② 凝华：气态物质冷却不经液态直接凝固
③ 结晶：溶质从溶液中析出
任务二 晶体与非晶体
5.晶体与非晶体的认识误区
①同一物质可以是晶体，也可以是非晶体。
如晶体SiO2（水晶）和非晶体SiO2（石英玻璃）
②有规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。
如玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。
③具有固定组成的物质不一定是晶体。
如某些无定形体（炭黑)也有固定组成。
④晶体不一定都有规则的几何外形。
如玛瑙。
⑤晶体的固体粉末同样是晶体。
晶粒太小无法用肉眼观察。
碳酸钙晶体粉末
电子显微镜下的碳酸钙晶体
任务二 晶体与非晶体
6.晶体的分类
根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用
课堂练习
(1)晶体一定都有规则的几何外形。
(2)熔融态物质快速冷却即可得到晶体。
(3)粉末状的固体也有可能是晶体。
(4)有规则几何外形的固体一定是晶体。
(5)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体。
(6)晶体有自范性且其微粒排列有序，在化学性质上表现各向异性。
(7)晶体一定比非晶体的熔点高。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
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