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2.4固体
第二章 气体、固体和液体
晶体和非晶体
晶体的微观结构
01
02
目录
CONTENTS
晶体和非晶体
PART 1
前三节我们主要研究了气体。气体的三个定律。以及理想气体状态放出和克拉伯龙方程等等。
形状 流动性 体积 形状
固体 不流动 固定 固定
液体 流动 固定 随容器形状
改变而改变（不固定）
气体 流动 不固定 不固定
本节课我们将对固体进行探究
思考与讨论：
观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗？
松香
食盐
(1)
(2)
玻璃
蜂蜡
塑料
石英
白糖
食盐
生活中常见的固体:
一组没规则形状
一组有规则形状
非晶体
晶体
1．晶体
(1)定义：具有天然的、规则的几何形状．
食盐（立方体）
明矾（八面体）
石英
（六面棱柱和2个六面棱锥）
一、晶体和非晶体
食盐
硫酸铜
明矾
雪花
白糖
石英
云母
钻石
（2）常见的晶体有:
石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花和金属等
（2）常见的非晶体有：
玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．
松香
沥青
2.非晶体:
(1)定义：没有规则的几何形状
玻璃
蜂蜡
橡胶
3.晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度。
t
180
200
220
240
℃
1
2
3
4
5
6
7
t
180
200
220
240
℃
1
2
3
4
5
6
7
石蜡(非晶体)
味精(晶体)
除了形状是否规则以及晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，晶体和非晶体在物理性质上也有所不同。
观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状
玻璃片（圆形）
云母片（椭圆形）
玻璃（非晶体）在各个方向上导热性能是相同的
云母（晶体）在各个方向上导热性能是不同的
说明：
把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象
晶体导光性的各向异性
o
e
双折射
（如方解石）
普通折射
（如玻璃等非晶体）
观察方解石晶体是各向异性
4.晶体的各向异性：晶体在导热、导电和光学性质等物理性质在不同的方向性质不同的现象。
5.非晶体的各向同性：非晶体在导热、导电和光学性质等物理性质在不同的方向性质相同的现象。
注：单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，举例如下:
①云母晶体在导热性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同。
②方铅矿石晶体在导电性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。
③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同。
④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同。
常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体
从金属的显微图样中可以看到，它是由许多细小的晶粒组成的。每个晶粒都是一个小的单晶体，有规则的形状且各向异性。
6.单晶体和多晶体
(1)单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体。例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。
(2)多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。
①多晶体没有规则的几何形状。
②多晶体 ：不显示各向异性（每一晶粒内部都是各向异性的）；
有确定的熔点。
固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体非晶体的标志。
例1.(2024江苏徐州期中)关于晶体和非晶体,下列说法正
确的是 (　　)
A.天上飘下的雪花是晶体
B.晶体和非晶体都有确定的熔点
C.金属没有规则外形,所以是非晶体
D.普通的玻璃可以划成正方形,所以玻璃是晶体
A
2.(2024河南驻马店期末)有的物质在不同方向上的性能不同,如热传导性、导电性、透光率、弹性强度等,这种特点广泛应用于太阳能电池、半导体元件、电力传输、航空航天等。那么,具有这种在不同方向上性能不同特性的物质(　　)
A.可能是多晶体　　　　B.一定是多晶体
C.一定是单晶体　　　　D.可能是非晶体
C
3.(经典题)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的
针接触其上一点,蜡熔化的范围如图(a)所示,而甲、乙、丙
三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(b)
所示,则(　　)
A.甲、乙是非晶体,丙是晶体
B.甲、丙是晶体,乙是非晶体
C.甲、丙是非晶体,乙是晶体
D.甲是非晶体,乙是多晶体,丙是单晶体
B
例4.随着科技的发展，国家对晶体材料的研究也越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
A.晶体都有天然的规则的几何外形，非晶体则没有天然的规则的几何外形
B.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C.单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
D.多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性
D
晶体的微观结构
PART 2
扫描隧道显微镜
问题：为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同呢？
人们认为很可能是它们的微观结构不一样。从17世纪到19世纪，陆续出现了一些假说，某一种假说认为各种晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，但是，由于当时检测技术的限制，缺少实验证据，所以这些想法只能是假说。
到了20世纪初，通过X射线在晶体上衍射的实验，这种假说才得到证实。在20世纪70年代，人们又用电子显微镜观察到了铀、钍原子的像。1982年，人们用扫描隧道显微镜观察到物质表面原子的排列。
20世纪70年代，通过电子显微镜观察到钍、铀原子的像。1982年，扫描隧道显微镜问世，观察到原子在物质表面的排列状况。
1.晶体微观结构的特点：
（1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性。
（2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。例、石墨和金刚石的微观结构。
（3）微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动.
二、晶体的微观结构
（4）一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是一种物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的
例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。
（5）有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
例如晶体硫熔化（温度超过300度）后倒入冷水会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又转化为晶体硫。
石墨
石墨的密度小，金刚石的密度大；
石墨能导电 ，金刚石不能导电。
碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨，按图乙那样排列就成为金刚石．
金刚石
石墨质地松软，粉状润滑剂，制作铅笔心．
金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃
（1）为什么晶体具有规则的几何外形？
由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。
（2）如何解释物理性质的各向异性呢？
在不同方向上物质微粒的排列情况不同，引起晶体的不同方向上物理性质的不同。
（3）晶体的熔点为什么固定？
晶体溶化时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。
非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高。
2.用晶体的微观结构解释晶体的特征
例5.关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，正确的是(　　)
A
A.图甲中，单晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故单晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质
B.图乙为金刚石中碳原子形成的一种紧密结构，相互之间作用力很强，所以金刚石十分坚硬，可制造玻璃刀和钻头
C.图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构无关
D.图丁为雪花的微观结构，雪花是晶体，当雪化成水后，水也是晶体
例6.(2024江苏阶段测试)白磷在高温、高压环境下可以转
化为一种新型二维半导体材料——黑磷,图为黑磷微观结
构,其原子以一定的规则有序排列。下列说法正确的
是 (　　)
A.黑磷是晶体材料
B.黑磷熔化过程中温度升高
C.黑磷中每个分子都是固定不动的
D.同质量的白磷和黑磷分子数目不同
A
例7.(2023江苏连云港联考)物理学家利用透明胶带对石墨进行反复
地粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小,最终寻找到了厚度只有
0.34 nm的石墨烯,是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微
观结构。根据以上信息和已学知识判断,下列说法中正确的是(　　)
　
A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体
B.石墨是单晶体,石墨烯是多晶体
C.石墨的物理性质表现为各向异性,石墨烯的物理性质表现为各向
同性
D.物理学家通过物理变化的方法获得石墨烯
D
例8.(经典题)某种晶体内部的分子有序排列为如图所示的
空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子),图中AB、AC、AD
为等长的三条线段。下列说法中正确的是 (　　)
A.A处的晶体分子可以沿三条线段发生定向移动
B.三条线段上晶体分子的数目相同,表明晶体的物理性质
是各向同性的
C.三条线段上晶体分子的数目不同,表明晶体的物理性质
是各向异性的
D.以上说法均不正确
C
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谢
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