1、第一节第一节 物质的聚集状态与晶体的常识物质的聚集状态与晶体的常识第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED一、物质的聚集状态一、物质的聚集状态COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED一、物质的聚集状态一、物质的聚集状态物质的聚集状态物质的聚集状态气态气态固态固态液态液态晶态晶态塑晶态塑晶态液晶态液晶态非晶态非晶态COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED一、物质的聚集状态一、物质的聚集状态气态物质在气态物质在 或者在或者在 激发下，分子发生分解，激发下，分子发
2、生分解，产生产生 等。这种由电子、阳离子和电中性粒等。这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈子组成的整体上呈 的物质的物质 称为等离子体。称为等离子体。高温高温外加电场外加电场电子和阳离子电子和阳离子电中性电中性聚集体聚集体导电性导电性流动性流动性等离子体具有良好的等离子体具有良好的 和和 。(1)概念：概念：(2)特点特点等离子体是一种特殊的等离子体是一种特殊的气体气体COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED一、物质的聚集状态一、物质的聚集状态等离子体可以制造等离子体显示器、化学合成、核裂变等离子体可以制造等离子体显示器、化学合成、核裂变等等等等COPY
3、RIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED一、物质的聚集状态一、物质的聚集状态介于介于 和和 之间的物质状态之间的物质状态晶态晶态液态液态流动性、黏度、形变性等流动性、黏度、形变性等导热性、光学性质等导热性、光学性质等固体液体液晶的温度范围液晶T1(熔点)T2(澄清点)温度逐渐升高COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED一、物质的聚集状态一、物质的聚集状态液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶液晶已有广泛的应用。例如，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、显示器；合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机
4、、火箭、坦克、防弹衣等。坦克、防弹衣等。COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体蜡状的白磷（蜡状的白磷（P P4 4）黄色的硫黄（黄色的硫黄（S S8 8）紫黑色的碘（紫黑色的碘（I I2 2）蓝色的硫酸铜（蓝色的硫酸铜（CuSO45H2O）COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体绝大多数常见的固体是晶体绝大多数常见的固体是晶体只有如玻璃、炭黑之类的物质属于非晶体只有如玻璃、炭黑之类的物质属于非晶体玻璃又称玻璃体玻璃又称玻璃体炭黑又称无定形体炭黑又称无定形体COPYR
5、IGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体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 COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体一定条件下，晶体能一定条件下，晶体能自发地呈现多面体外形自发地呈现多面体外形的性质。的性质。 晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长速率适当晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长速率适当 天然水晶球天然水晶球岩浆里熔融态的岩浆里熔融态的SiOSiO2 2侵入地壳内的空洞侵入地壳内
6、的空洞冷却形成的冷却形成的 玛瑙玛瑙水晶水晶熔融态的熔融态的SiOSiO2 2快速冷却形成的，无晶体外形快速冷却形成的，无晶体外形 熔融态的熔融态的SiOSiO2 2缓慢冷却形成的，呈现晶体外形缓慢冷却形成的，呈现晶体外形 COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESE
7、RVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体 本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间微观空间里里呈现呈现周期性有序周期性有序排列的宏观表象。排列的宏观表象。 非晶体粒子的排列则相对无序，无自范性。非晶体粒子的排列则相对无序，无自范性。COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体液熔融态物质凝固气态物质冷却不经也太直接凝固（凝华）溶质从溶液中析出从饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体从熔融态结晶出的硫晶体升华得到的碘晶体COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED实验步骤实验步骤
8、实验现象实验现象（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。（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。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察实验现象。（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。 硫加热融化，自然冷却结晶后，得到黄色晶体。固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷又重新凝聚成紫黑色的固体。有白色细小晶体析出。实验实验3-1COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体晶体有固定的熔点；非晶体
9、没有固定的熔点。晶体有固定的熔点；非晶体没有固定的熔点。晶体在不同的方向上具有不同的晶体在不同的方向上具有不同的物理性质物理性质。包括晶体的包括晶体的强度强度、导电性导电性 、导热性导热性、光学性质光学性质等。等。非晶体则不具有物理性质各向异性的特点非晶体则不具有物理性质各向异性的特点间接确定某固体是否属于晶体：间接确定某固体是否属于晶体：区分晶体和非晶体区分晶体和非晶体最可靠最可靠的科学方法是：的科学方法是：对固体进行对固体进行X X射线衍射实验射线衍射实验COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体晶体晶体非晶体非晶体微观结构特征
10、微观结构特征 粒子周期性有序排列粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序粒子排列相对无序性质性质特征特征自范性自范性有有无无各向异性各向异性有有无无熔点熔点固定固定不固定不固定鉴别鉴别方法方法 间接方法间接方法看是否具有固定的熔点或根据某些物理性看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性质的各向异性科学方法科学方法对固体进行对固体进行X射线衍射实验射线衍射实验举例举例NaCl、I2、SiO2、Na晶体等晶体等玻璃、橡胶等玻璃、橡胶等COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED二、晶体与非晶体二、晶体与非晶体晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。晶体不一定都有规则的
11、几何外形，如玛瑙。同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，同一物质可以是晶体，也可以是非晶体， 如晶体如晶体SiO2和非晶体和非晶体SiO2。有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外一定是晶体。例如，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。形，也可以具有美观对称的外观。具有固定组成的物质也不一定是晶体，具有固定组成的物质也不一定是晶体， 如某些无定形体也有固定的组成。如某些无定形体也有固定的组成。COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED三、晶胞三、晶胞
12、描述晶体结构的描述晶体结构的基本单元基本单元常规的晶胞都是常规的晶胞都是平行六面体平行六面体，整块晶体可以看，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞作是数量巨大的晶胞“无隙并置无隙并置”而成。而成。“无隙无隙”：相邻晶胞之间没有任何：相邻晶胞之间没有任何。“并置并置”：所有晶胞都是：所有晶胞都是 排列的，取向排列的，取向。间隙间隙平行平行相同相同所有晶胞的所有晶胞的 及其内部的及其内部的 、 及及 是完全相同的。是完全相同的。形状形状原子种类原子种类个数个数几何排列几何排列COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED三、晶胞三、晶胞铜晶体铜晶胞一个铜晶胞含有几个铜原子？C
13、OPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED三、晶胞三、晶胞1 12 24 43 37 76 68 85 51221341体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED三、晶胞三、晶胞立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8小结：晶胞对质点的占有率小结：晶胞对质点的占有率COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED三、晶胞三、晶胞COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED金属
14、钠（金属钠（C） 金属锌（金属锌（Zn） 碘（碘（I2） 金刚石（金刚石（C）(1)晶胞有几套平行棱？有几套平行面？晶胞有几套平行棱？有几套平行面？ (2)数一数，它们分别平均含有几个原子？数一数，它们分别平均含有几个原子？ 晶胞有晶胞有3套平行棱，有套平行棱，有3套平行面？套平行面？ 11+8=2811+8=28116+8+4=8281112+16=828COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED四、晶体结构的测定四、晶体结构的测定X射线衍射原理：单一波长的射线衍射原理：单一波长的X射线通过晶体时，射线通过晶体时，X射射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生
15、线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立分立的斑点的斑点或或明锐的衍射峰明锐的衍射峰。测定晶体结构最常用的仪器是测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪射线衍射仪COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVED四、晶体结构的测定四、晶体结构的测定晶体的晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞晶胞形状形状和和大小大小、分子或原子分子或原子在微观空间有序排列呈现的在微观空间有序排列呈现的对对称类型称类型、原子在晶胞里的、原子在晶胞里的数目和位置数目和位置等，以及结合晶体等，以及结合晶体化学组成化学组成的信息推出原子之间的相互关
16、系。的信息推出原子之间的相互关系。通过晶体X射线衍射实验，可以测定晶胞中各个原子的各个原子的位置位置，根据原子坐标，可以计算原子间的距离原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角键长和键角 ，得出分子分子的空间结构的空间结构。COPYRIGHT ASADAL ALL RIGHTS RESERVEDTHANK YOUAsadal has been running one of the biggest domain and web hosting sites in Korea since March 1998. More than 3,000,000 people have.visited our website, for domain registration and web hosting
