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鲁科版2019
选择性必修3
第二章 固体与液体
第1节 固体类型及微观结构
物质有三种状态
通常情况下，自然界中的物质有三种状态
固态
液态
气态
固体具有固定的外形，可以根据需要进行加工处理，在生活中应用越来越广泛。
固体
人类对天然固体的加工和应用可追溯到远古的穴居时代，当时的原始人类就已能将石块磨制成简单器具，用于狩猎和农耕等活动。
固体可以分成晶体和非晶体两类．
日常食用的糖、盐等都是晶体；金、银、铜、铁、锡、铝等固态金属，以及一些金属矿石(如图）也都是晶体。
固体的分类
玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等属于非晶体。
要怎么来区分晶体与非晶体呢？两者有什么不同？
黄铁矿晶体
晶体与非晶体
晶体可分为单晶体与多晶体
01
1、单晶体具有规则的几何形状，外型都是由若干个平面围成的多面体。
食盐的晶体
呈立方体形
石英的晶体
中间是一个六面棱柱，两端是六棱锥。
雪花
六角形的规则图案
明矾的晶体
呈八面体形
晶体与非晶体
2、多晶体没有规则的几何形状，通过显微镜观察其表面会发现，它们都是由大量细微的单晶体杂乱无章地排列在一起构成的。
晶体可分为单晶体与多晶体
01
某金属表面的显微图像
由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体．其中的小晶体叫做晶粒。
各种金属材料，也是多晶体。
盐块
晶体与非晶体熔化过程示意图
晶体与非晶体
晶体与非晶体的区别
02
1、晶体具有固定的熔点和沸点，其分子的空间排列有规律；非晶体没有固定的熔点和沸点，其分子的空间排列没有规律。
在一定压强下对晶体加热，晶体未熔化时，温度逐渐升高（bc段），到达温度T0时，晶体开始熔化，直到晶体完全熔化为液体，这个过程晶体固液共存，虽然持续加热，温度保持不变（cd段），T0称为晶体的熔点。[此时晶体分子的平均动能保持不变吸收的热量是用来增加分子间的分子势能]完全熔化后继续加热，温度才会升高。
晶体
非晶体在熔化过程中随温度的升高，先是变软，然后由稠变稀，最终变为液体。（曲线B）
非晶体
晶体与非晶体
晶体与非晶体的区别
02
2、物理性质的各向异性与各向同性
现象:熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形，而在玻璃片上呈圆形．
结论:云母晶体在各个方向上的导热性能不同，而非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同．
研究云母片和玻璃板的导热性
云母片
玻璃片
晶体与非晶体
晶体与非晶体的区别
02
2、物理性质的各向异性与各向同性
大量研究表明，单晶体在各个方向上的力学、热学、电学、光学等物理性质不一定相同，我们把这种特性称为各向异性。非晶体在各个方向上的物理性质通常是相同的，我们把这种特性称为各向同性。对于多晶体而言，小晶粒的排列是杂乱无章的，每个小晶粒各向异性的特征相互抵消，在各个方向上的物理性质几乎相同，表现为各向同性。
单晶体
各向异性
多晶体
非晶体
各向同性
点击画面播视频
方解石晶体
晶体与非晶体
晶体与非晶体在一定条件下会互相转化
03
金属玻璃薄带
非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体；传统的金属晶体经过急冷处理，可制得非晶态金属-金属玻璃。
金属玻璃具有金属材料通常不具备的特性：较高的强度，很好的韧性、耐蚀性和磁性等。
自然界中一种物质是晶体还是非晶体其实并不是绝对的
◎一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
◎许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体．
◎人们在研究中还发现，在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时，几乎所有的材料都能成为非晶体．
单晶体内微粒排列的示意图
固体的微观结构
如果用点表示固体内部的物质微粒，把它们的排列方式画出来，可发现：
单晶体内部，在不同方向的等长线段（图中的AD、BE、CF）上，微粒的个数通常是不相等的，这说明单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性。
各向同性与各向异性的微观原因
01
固体的微观结构
如果用点表示固体内部的物质微粒，把它们的排列方式画出来，可发现：
各向同性与各向异性的微观原因
01
在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，在不同方向的等长线段上，微粒的个数大致相等。也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性。
非晶体内微粒排列的示意图
石墨晶体的结构示意图
金刚石晶体的结构示意图
固体的微观结构
同一物质不同晶体
02
同种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都相同，但是由于它们的排列形式不同，物理性质也不同。
都是碳原子
金刚石晶体中的每一个碳原子周围都有四个碳原子，它们彼此之间的距离相等，且有很强的相互作用力。金刚石是自然界中硬度最大的物质，可用来切割玻璃，能钻透坚硬的岩层。金刚石几乎不导电。
金刚石与石墨
金刚石晶体的结构示意图
石墨晶体的结构示意图
石墨晶体中的每一个碳原子同相邻的四个碳原子之间的距离不相等，呈明显的层状结构，每层中的碳原子都排成六边形。由于层与层之间的距离较大，碳原子之间的作用力较弱，沿着这个方向很容易把石墨一层层地剥离。石墨较软，常用来制造润滑剂，铅笔芯的主要成分也是石墨。石墨有良好的导电性。
新型材料石墨烯
固体的微观结构
晶体有固定熔点的微观解释
03
这是因为晶体在熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离要增加，分子间的作用力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子的引力做功，使分子势能增大，而分子平均动能不变，所以熔化过程中温度不变，吸收的热量只转化成分子势能。
晶体熔化过程中，温度不变，只有在熔化完成后，温度才会升高。
作业：

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