1、第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第一节第一节 晶体的常识晶体的常识第第1 1课时课时 晶体与非晶体晶体与非晶体金刚石金刚石氯化钠氯化钠硝酸钾钻石BeBe3 3AlAl2 2SiSi6 6O O1818 根据构成固体物质的微观结构是否具有周根据构成固体物质的微观结构是否具有周期性期性 ，可将固体分为，可将固体分为 和和 ，具有周期性的微观结构，具有周期性的微观结构，而而 不不具有周期性的微观结构。具有周期性的微观结构。由于构成晶体的微观粒子不同，粒子间的由于构成晶体的微观粒子不同，粒子间的相互作用也不同，人们进一步将晶体分为相互作用也不同，人们进一步将晶体分为 、（或过渡型晶体）等类型
2、，不同（或过渡型晶体）等类型，不同类型的晶体性质不同。类型的晶体性质不同。晶体晶体非晶体非晶体晶体晶体非晶体非晶体1 1固体物质的分类固体物质的分类 分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体混合晶体混合晶体2 2晶体和非晶体的本质差异晶体和非晶体的本质差异自范性自范性微观结构微观结构晶体晶体非晶体非晶体有有(能自发呈能自发呈现多面体外现多面体外形形)原子在三维空原子在三维空间里呈周期性间里呈周期性有序排列有序排列没有没有(不能自不能自发呈现多面体发呈现多面体外形外形)原子排列相原子排列相对无序对无序 晶体的自范性是指晶体的自范性是指_的性质，的性质，从本质上讲，晶体从本
3、质上讲，晶体的自范性是的自范性是_的宏观表象。的宏观表象。晶体呈现自范性是需要一定条件的晶体呈现自范性是需要一定条件的:_是晶体呈现自范性的条是晶体呈现自范性的条件之一。熔融态物质冷却凝固，有时得到件之一。熔融态物质冷却凝固，有时得到_，但凝固速率过快，常常只得到，但凝固速率过快，常常只得到_或或_。晶体能晶体能自发呈现自发呈现多面体外形多面体外形晶体中粒子在微观空间里呈现晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列周期性的有序排列晶体的生长速率适当晶体的生长速率适当晶体晶体看不到多面体外形的粉末看不到多面体外形的粉末没有规则外形没有规则外形的块状物的块状物天然水晶球里的玛瑙和水晶天然水晶球里的
4、玛瑙和水晶 天然水晶球是岩浆里熔融态的天然水晶球是岩浆里熔融态的SiOSiO2 2侵入地壳内侵入地壳内的空洞冷却形成的。剖开水晶球，常见它的外的空洞冷却形成的。剖开水晶球，常见它的外层是看不到晶体外形的玛瑙，内层才是呈现晶层是看不到晶体外形的玛瑙，内层才是呈现晶体外形的水晶。其实玛瑙和水晶都是二氧化硅体外形的水晶。其实玛瑙和水晶都是二氧化硅晶体，不同的是，玛瑙是熔融态晶体，不同的是，玛瑙是熔融态SiOSiO2 2 冷却冷却形成的，而水晶则是热液形成的，而水晶则是热液 冷却形成的。冷却形成的。快速快速缓慢缓慢晶体晶体SiOSiO2 2和非晶体和非晶体SiOSiO2 2的投影示意图的投影示意图3
5、3形成晶体的途径：形成晶体的途径：熔融态物质经冷却后凝：熔融态物质经冷却后凝固。如从熔融态结晶出硫晶体。固。如从熔融态结晶出硫晶体。熔融态物质凝固熔融态物质凝固从熔融态结晶出来的硫晶体从熔融态结晶出来的硫晶体 ：气态物质冷却不经液态直接凝固。：气态物质冷却不经液态直接凝固。如凝华得到碘晶体。如凝华得到碘晶体。凝华凝华凝华得到的碘凝华得到的碘 实验实验3-13-1碘的升华和凝华碘的升华和凝华现象：现象：烧杯内有紫色蒸烧杯内有紫色蒸气产生，表面皿气产生，表面皿底部有紫黑色晶底部有紫黑色晶体生成。体生成。：加热蒸发溶液或冷却饱和溶液，使：加热蒸发溶液或冷却饱和溶液，使溶质从溶液中析出。如从饱和溶液中
6、析出硫酸溶质从溶液中析出。如从饱和溶液中析出硫酸铜晶体。铜晶体。从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体结晶结晶4.4.晶体的特征晶体的特征晶体有固定的几何外形晶体有固定的几何外形某些晶体的显微照片某些晶体的显微照片K K2 2CrCr2 2O O7 7晶体晶体KNOKNO3 3晶体晶体萘晶体萘晶体 非晶体由于内部质点排列不规则，所以没有非晶体由于内部质点排列不规则，所以没有一定的结晶外形。如：石蜡、玻璃、沥青、水一定的结晶外形。如：石蜡、玻璃、沥青、水泥等，根据不同的要求，可以制成各种形状。泥等，根据不同的要求，可以制成各种形状。晶体有固定的熔点晶体有固定的熔点
7、加热晶体，达到熔点时，即开始熔化。加热晶体，达到熔点时，即开始熔化。在没有全部熔化以前，继续加热，温度不再在没有全部熔化以前，继续加热，温度不再上升，这时所供给的热都用来使晶体熔化，上升，这时所供给的热都用来使晶体熔化，完全熔化后，温度才开始上升。完全熔化后，温度才开始上升。加热非晶体时，温度升高到某一程度后加热非晶体时，温度升高到某一程度后开始软化，流动性增加，最后变成液体。从开始软化，流动性增加，最后变成液体。从软化到完全熔化，中间经过一定的较长的温软化到完全熔化，中间经过一定的较长的温度范围，并且在这个过程中，没有固定的熔度范围，并且在这个过程中，没有固定的熔解热效应。解热效应。晶体有各
8、向异性晶体有各向异性晶体的强度、导热性、光学性质等物理性晶体的强度、导热性、光学性质等物理性质常因晶体取向不同而异，叫做质常因晶体取向不同而异，叫做各向异性各向异性。晶体晶体导热性导热性的各向异性的实验验证方法的各向异性的实验验证方法 在水晶的柱面上涂一层蜡，用红热的针接在水晶的柱面上涂一层蜡，用红热的针接触蜡面中央，蜡熔化成触蜡面中央，蜡熔化成椭圆椭圆形而不呈形而不呈圆圆形，形，这是由于水晶柱面长轴方向与短轴方向传热这是由于水晶柱面长轴方向与短轴方向传热速度不同。速度不同。表面涂蜡的玻璃表面涂蜡的玻璃柱面涂蜡的水晶柱面涂蜡的水晶分别用红热的针接触蜡面中央分别用红热的针接触蜡面中央晶体晶体解理
9、性解理性的各向异性的各向异性晶体容易沿着某一平面剥离的现象晶体容易沿着某一平面剥离的现象 如：云母沿两层的平面方向剥离，就容易；如：云母沿两层的平面方向剥离，就容易；而垂直于这个平面方向剥离，就困难得多。而垂直于这个平面方向剥离，就困难得多。晶体晶体光学性质光学性质的各向异性的各向异性从不同方向观察红宝石或蓝宝石，会发从不同方向观察红宝石或蓝宝石，会发现宝石的颜色不同，这是由于现宝石的颜色不同，这是由于方向不同，方向不同，晶体对光的吸收性质不同晶体对光的吸收性质不同。晶体的基本性质是由晶体的基本性质是由晶体微观结构晶体微观结构的周期性的周期性决定的。决定的。把画有图案的纸放在一块透明的方解石把
10、画有图案的纸放在一块透明的方解石(碳酸钙的一种天然矿物碳酸钙的一种天然矿物)下面，透过方解下面，透过方解石观察，可以看到这个图案有两个影像，石观察，可以看到这个图案有两个影像，这是由于这是由于方解石晶体对光线有双折射性。方解石晶体对光线有双折射性。晶体晶体导电率导电率的各向异性的各向异性 如：石墨在与层垂直的方向上的导电率如：石墨在与层垂直的方向上的导电率为与层平行的方向上的导电率为与层平行的方向上的导电率1 1/10104 4。5.5.晶体与非晶体的鉴别方法晶体与非晶体的鉴别方法考察考察固体中粒子在三维空间里是否呈周期性固体中粒子在三维空间里是否呈周期性有序排列，有序排列，可以确定某一固体是
11、否晶体。可以确定某一固体是否晶体。学与问学与问11玻璃的结构示意图玻璃的结构示意图 晶体与非晶体的根本区晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。现周期性的有序排列。构成玻璃的粒子无周期构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。所以玻璃是非晶体。考察固体的某些性质，如外形、熔点、各向考察固体的某些性质，如外形、熔点、各向异性等，可以间接地确定某一固体是否晶体。异性等，可以间接地确定某一固体是否晶体。学与问学与问22观察宝石的形状，具有多面体的外形；实验观察宝石的形状，具有多面体的外
12、形；实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体；是晶体；利用宝石的折光率鉴别；利用宝石的折光率鉴别；利用宝石的熔点鉴别。利用宝石的熔点鉴别。利用利用X射线衍射仪鉴别。射线衍射仪鉴别。利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石石.宝石是晶体宝石是晶体,具有固定的熔点和各向异性具有固定的熔点和各向异性,可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固对固体进行体进行X-X-射线衍射实验射线衍射实验：当入射光的
13、波长与光：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象，栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象，X-X-射线的波长与晶体结构的周期性大小相近，所射线的波长与晶体结构的周期性大小相近，所以晶体是个理想的光栅，它能使以晶体是个理想的光栅，它能使X-X-射线产生衍射线产生衍射。当单一波长的射。当单一波长的X-X-射线通过晶体时，会在记射线通过晶体时，会在记录仪上看到录仪上看到分立的斑点分立的斑点或者或者谱线谱线，而在同一条，而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到件下摄取的非晶体图谱中却看不到分立的斑点分立的斑点或明锐的谱线。或明锐的谱线。如：如：非晶态非晶态SiOSiO2 2和晶态和晶态S
14、iOSiO2 2X-X-衍射粉末图谱的对比衍射粉末图谱的对比6.6.晶体的定义：晶体的定义：质点（分子、离子、原子）在空间有质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的，具有整齐外型，以多规则地排列成的，具有整齐外型，以多面体出现的固体物质。面体出现的固体物质。自范性自范性微观结构微观结构特特 征征外形外形熔点熔点各向异性各向异性晶晶体体非非晶晶体体小结小结:晶体和非晶体的区别晶体和非晶体的区别有有(能自能自发呈现多发呈现多面体外形面体外形)原子在三原子在三维空间里维空间里呈周期性呈周期性有序排列有序排列某些物理性质某些物理性质（如强度、导（如强度、导热性、光学性热性、光学性质等）表现出质等
15、）表现出各向异性各向异性没有没有(不不能自发呈能自发呈现多面体现多面体外形外形)没有没有固定固定的熔的熔点点不具有物理性不具有物理性质各向异性质各向异性有固有固定的定的熔点熔点有规则有规则的几何的几何外形外形没有规没有规则的几则的几何外形何外形原子排原子排列相对列相对无序无序【课堂反馈【课堂反馈】1 1、绝大多数常见的固体是、绝大多数常见的固体是 ；有些物；有些物质如玻璃、松香、明胶等物质属于质如玻璃、松香、明胶等物质属于 （又（又称称 ）。）。2 2、晶体与非晶体的本质区别是：晶体、晶体与非晶体的本质区别是：晶体 自自范性，原子在三维空间里呈范性，原子在三维空间里呈 有序排有序排列；非晶体列
16、；非晶体 自范性，原子排列自范性，原子排列 。3 3、得到晶体的一般途径：、得到晶体的一般途径：，如硫晶体的形成；如硫晶体的形成；，如碘蒸气凝华，如碘蒸气凝华为碘晶体；为碘晶体；，如硫酸铜晶体的形成。，如硫酸铜晶体的形成。4 4、晶体在物理性质上常常会表现、晶体在物理性质上常常会表现出出 。比如。比如 、等。而非晶体一般不具有物理性等。而非晶体一般不具有物理性质质 的特点。晶体具有明的特点。晶体具有明显确定的显确定的 ，而非晶体则不具，而非晶体则不具备备 。5 5、研究晶体最可靠的科学方法是对、研究晶体最可靠的科学方法是对固体进行固体进行 。6 6、普通玻璃受热时只能在一定温度范围内软化，、普
17、通玻璃受热时只能在一定温度范围内软化，它属于它属于 (选填选填“晶体晶体”或或“非晶体非晶体”)，构成玻璃的粒子的排列构成玻璃的粒子的排列 （填（填“有序有序”或或“无序无序”）。）。7 7、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（）A.A.晶体一定比非晶体的熔点高晶体一定比非晶体的熔点高 B.B.晶体有自范性但排列无序晶体有自范性但排列无序 C.C.非晶体无自范性而且排列无序非晶体无自范性而且排列无序 D.D.固体固体SiOSiO2 2一定是晶体一定是晶体8.8.碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子离子I Ix xO
18、Oy yn n-。由。由2 2个个IOIO6 62-2-正八面体共用一个面形正八面体共用一个面形成的成的I Ix xO Oy yn n-的化学式为（的化学式为（）A AI I2 2O O9 94-4-B BI I2 2O O10106-6-C CI I2 2O O11118-8-D DI I2 2O O121210-10-9.9.晶体具有各向异性晶体具有各向异性.如蓝晶石如蓝晶石(Al(Al2 2O O3 3SiOSiO2 2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率率1/
19、101/104 4。晶体的各向异性主要表现在是。晶体的各向异性主要表现在是()()硬度硬度 导热性导热性 导电性导电性 光学性质光学性质 A.A.B.B.C.C.D.D.10.10.把玻璃放在火上加热到一定程度，可以把玻璃放在火上加热到一定程度，可以把它抽成细丝或吹成泡状，为什么？把它抽成细丝或吹成泡状，为什么？用沥青铺成的路面，冬天变硬，夏天变软，用沥青铺成的路面，冬天变硬，夏天变软，这说明沥青是晶体材料还是非晶体材料？这说明沥青是晶体材料还是非晶体材料？照图照图7-117-11那样，将一大块那样，将一大块冰架在两个支架上，把一根冰架在两个支架上，把一根细钢丝搭在冰块上，铜丝的细钢丝搭在冰块上，铜丝的两端系一个几千克的砝码，两端系一个几千克的砝码，使铜丝紧紧压在冰块上，经使铜丝紧紧压在冰块上，经过一段时间，会发现铜丝穿过一段时间，会发现铜丝穿过冰块（砝码落到地上），过冰块（砝码落到地上），而冰块并未分割成两块解而冰块并未分割成两块解释这个现象释这个现象
