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第三章 晶体结构与性质
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
第1课时 晶体与非晶体
日常生活中所接触到的物质会有哪些状态呢？
钻石
塑料
固态
流水
液态
果汁
氧气
气态
氢气
物质三态间的互相转化
物质发生三态变化的本质是什么？
熔化
人们对物质组成的认识历程
20世纪前，人们以为分子是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，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，发现许多常见的晶体中并无分子。气态和液态物质也不一定是由分子构成。
氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石、 金属
阴阳离子
原子
金属阳离子和自由电子
物质的聚集状态只有固态、液态、气态三种吗？
想
想
一
日光灯
霓虹灯
极光
雷电
那么下列物质又是什么状态的呢？
第四态：等离子态
等离子体
气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等。这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等离子体。
(1)概念：
(2)存在：日光灯和霓虹灯的灯管里，蜡烛的火焰，极光和雷电。
第四态：等离子态
等离子体具有良好的导电性和流动性。
(3)特点：
等离子体
(4)应用：制造等离子体显示器；进行化学合成；核聚变等。
等离子体显示器 化学合成 核聚变
气态
固态
液态
物质的聚集状态
等离子态
一、 物质的聚集状态
超固态
辐射场态
等离子体
离子液体
: 是熔点不高的全部由离子组成的液体。
如高温下呈液态的KCl，KOH。
气态
固态
液态
物质的聚集状态
晶态
非晶态
等离子态
一、 物质的聚集状态
超固态
辐射场态
塑晶态
液晶态
液 晶
物质加热达到熔点后，先呈浑浊态，再加热达到一定温度时，浑浊态变透明清亮态，将熔点至澄清点温度范围内的物质状态称为液晶。
(1)概念：
液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性。
(2)特点：
液 晶
液晶分为热致液晶和溶致液晶（即胶束等）。
(3)分类：
(4)应用：手机、电脑和电视的液晶显示器；
合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、 坦克、 舰船、防弹衣、防弹头盔等。
1.正误判断
(1)物质的聚集状态只有固、液、气三种状态( )
(2)等离子体是一种特殊的气体，含有带电粒子，呈电中性( )
×
√
2.等离子体在工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方面有着非常重要的应用价值。下列与等离子体无关的是( )
A.等离子体显示器 B.日光灯和霓虹灯
C.把水温升高到几千摄氏度 D.液晶显示器
D
绝大多数常见的固体有规则的几何外形
NaCl
雪花
黄色的硫黄(S8)
紫黑色的碘(I2) 高锰酸钾
水晶SiO2
晶体
只有如玻璃、炭黑之类的物质属于非晶体。
玻璃又称玻璃体
炭黑又称无定形体
晶体SiO2 非晶体SiO2
二、晶体与非晶体
：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。
固体
晶体
非晶体
二、晶体与非晶体
：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。
固体
晶体
非晶体
晶体
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
NaCl
金刚石
干冰
自然铜
绝大多数常见的固体是晶体。
二、晶体与非晶体
：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。
固体
晶体
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。
玻璃 橡胶 炭黑
玻璃、橡胶、石蜡、沥青、塑料等都是非晶体！
判断下列物质是晶体还是非晶体。
松香
水晶SiO2
石蜡
晶体
晶体
晶体
晶体
二、晶体与非晶体
2、晶体与非晶体的本质差异
固体 自范性 微观结构
晶体 ____ (能自发呈现 外形) 原子在三维空间里呈_______有序排列
非晶体 ____ (不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对_____
有
多面体
周期性
一定条件的自发过程
宏观性质
决定
无
无序
想
想
一
甲同学认为左图的玻璃具有规则外形，认为玻璃是晶体；乙同学找到玻璃的结构示意图(如右图)，认为玻璃不是晶体？谁的看法正确？
乙同学。晶体与非晶体的根本区别在于构成固体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。在人力作用下形成的有规则几何外形的固体不是晶体,如玻璃、塑料等相关制品。
想
想
一
粉末状的固体都是非晶体吗？
碳酸钙
CuSO4·5H2O
炭黑
许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，但在光学显微镜下或电子显微镜下可观察到规则的晶体外形。
晶体
晶体
非晶体
区分晶体和非晶体最科学和方便的方法：X射线衍射实验
晶体外形和内部质点排列高度有序性
晶体的鉴别：X—射线衍射实验
晶体的周期性结构使它成为天然的三维光栅，周期与X-射线的波长相当，因此能够对X-射线产生衍射。
分立的斑点
明锐的峰
非晶体衍射图谱
二、晶体与非晶体
3、晶体的特点
(1)自范性：晶体能自发呈现多面体外形的性质。
条件：晶体生长的速率适当
天然水晶球
外层冷却快，形成无晶体外形的玛瑙
内层冷却慢，形成有晶体外形的水晶
(2)各向异性：同一晶体，在不同的方向上具有不同的物理性质(强度、导电性 、导热性、光学性质)。
二、晶体与非晶体
3、晶体的特点
不同方向观察红宝石，发现宝石的颜色不同，折射率有各向异性。
(2)各向异性：同一晶体，在不同的方向上具有不同的物理性质(强度、导电性 、导热性、光学性质)。
二、晶体与非晶体
3、晶体的特点
(2)各向异性：同一晶体，在不同的方向上具有不同的物理性质(强度、导电性 、导热性、光学性质)。
二、晶体与非晶体
3、晶体的特点
(3)熔点：晶体有固定的熔点。
可用测熔点的方法判断固体是否为晶体。
小结：晶体和非晶体的区别
固体 外观 微观结构 自范性 各向异性 熔点
晶 体
非 晶 体
本质区别 鉴别 具有规则的几何外形
粒子在空间周期性有序排列
有
各向异性
固定
不具有规则的几何外形
粒子排列相对无序
无
各向同性
不固定
微观粒子在空间是否呈现周期性有序排列
最科学的方法：X—射线衍射实验
P73：根据晶体的物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举一些可能有效的方法鉴别假宝石吗？
①X—射线衍射
②测定宝石的折光率
③测试宝石的硬度，在玻璃上刻画
4、晶体形成的途径
二、晶体与非晶体
实验3-1 P71
4、晶体形成的途径
(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝华。
(3)溶质从溶液中析出。
二、晶体与非晶体
从熔融态结晶出的硫晶体(S8)
凝华得到的碘晶体
析出的CuSO4.5H2O
制取较大的紫水晶 P93
流
交
与
考
思
1、某种晶体的物质呈现的状态一定是晶体吗？
不一定。同一种物质既可以有晶体状态也可以有非晶体状态。
如SiO2有晶态和非晶态。
2、在一定温度下，将一不规则的NaCl固体，放入饱和NaCl溶液中，经过一段时间，会发生什么变化？为什么？
NaCl固体会变为规则的立方体。因为溶解和结晶是可逆过程。根据晶体的自范性可知，在溶解和结晶的过程中，离子会自发地规则排列，形成规则的立方体。
流
交
与
考
思
1.关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( )
A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体
B.缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块
C.圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性
D.由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性
B
2.下列叙述错误的是( )
A.区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验
B.外观呈规则多面体的物质，内部粒子在三维空间里一定呈周期性有序排列
C.晶体具有各向异性，所以用红热的铁针刺中涂有石蜡的水晶柱面，融化的石蜡呈椭圆形
D.假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品
B
3.普通玻璃和水晶的根本区别在于(　　)
A.外形不一样
B.普通玻璃的基本构成粒子无规则性地排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性重复排列
C.水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点
D.水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换
B

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