1、第三章 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识新课导入物质的聚集状态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。物质的聚集状态物质的聚集状态微观结构微观运动宏观性质固态液态气态微粒紧密排列，微微粒紧密排列，微粒间的空隙很小粒间的空隙很小微粒排列较紧密，微粒排列较紧密，微粒间的空隙较小微粒间的空隙较小微粒间的距离较大微粒间的距离较大在固定的位置上在固定的位置上振动振动可以自由移动可以自由移动介于固态和气态介于固态和气态之间之间大多有固定的形状，大多有固定的形状，几乎不能被压缩几
2、乎不能被压缩没有固定的形状，不没有固定的形状，不易被压缩易被压缩没有固定的形状，容没有固定的形状，容易被压缩易被压缩 物质的三态通常是指固态、液态和气态。物质的聚集状态还有晶态晶态、非晶态,以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态液晶态等。物质的聚集状态等离子体 概念：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。特点 等离子体具有良好的导电性和流动性。应用 运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器；利用等高子体可以进行化学合成；核聚变也是在等离子态下发生的等。物质的聚集状态 液晶 概念：物质
3、加热到达到熔点后，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。固体液体液晶的温度范围液晶T1(熔点)T2(澄清点)温度逐渐升高物质的聚集状态 液晶 特征：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、性变形等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等。应用液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器，由于施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，从而显示数字、文字或图像。再如，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。晶体与非晶体 晶体 概念：内部微粒(原子、离子或分子)在
4、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。分类：根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用，可分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体。非晶体 概念：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。常见的晶体和非晶体 晶体：食盐、冰、铁、铜等。非晶体：玻璃、橡胶等。晶体中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距离就重复出现的排列，粒子排列的周期性导致晶体呈现规则的几何外形。晶体与非晶体 自范性 概念：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长的速率适当。如熔融物质冷却凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有
5、规则的外形的块状物。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体的特点晶体的特点 各向异性同一晶体中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的许多物理性质，如硬度、导热性、导电性、光学性质等，常常随方向的不同而有所差异。熔点晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定熔点。晶体能使X-射线产生的衍射晶体物质能使X-射线产生衍射，非晶体只有散射效应。这是测定晶体结构的重要实验方法。晶体的特点晶体和非晶体的本质差异自范性微观结构晶体非晶体有没有原子在三维空间周期性有序排列原子排列相对无序具有规则几何外形的固体，一定是晶体吗?想一想 不一定。晶体规则的几何外形是自发形成的。
6、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。实验步骤：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。实验现象：硫加热融化，自然冷却结晶后，得到黄色晶体。实验步骤：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。实验现象：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。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。有白色细小晶体析出。获得晶体的三条途径：熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固（
7、凝华）。溶质从溶液中析出。晶体与非晶体【思考与讨论】晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的,所以玻璃是非晶体。图3-7是某同学找到的一张玻璃结构的示意图,根据这张图判断玻璃是不是晶体?为什么?晶体与非晶体【思考与讨论】利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，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。可观察宝石的形状,具有多面体的外形；实验它的硬度,可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体；可利用宝石的折光率鉴别；可利用X-射线衍射仪鉴别。根据晶体物理性质的各向异性的特点，能鉴别用
8、玻璃仿造的假宝石。请你列举一些可能有效的方法鉴别假宝石。晶胞 晶胞的概念描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。晶胞是晶体中最小的结构重复单元。铜晶体铜晶胞晶体与晶胞的关系晶胞 一般来说，晶胞都是平行六面体平行六面体 整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成；所谓“无隙”，是指相邻晶胞之间没有任何间隙；所谓“并置”，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。晶胞一个铜晶胞的有多少个原子？晶胞 晶胞的结构常规的晶胞都是平行六面体。晶胞的顶角原子是 个晶胞共用。晶胞棱上的原子是 个晶胞共用。晶胞面上的原子是 个晶胞共用。842晶胞一个铜晶胞的有14个原子吗？金属铜的一个晶胞的原子数=118+6=482
9、晶胞 晶胞中粒子数目的计算(均摊法)及晶体化学式的确定 晶体化学式的含义一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原子或离子数目的最简整数比。用均摊法确定晶胞中粒子的个数立方晶胞中粒子的计算方法晶胞试计算钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图1.金属钠的一个晶胞的原子数=11+8=282.金属锌的一个晶胞的原子数=11+8=283.碘的一个晶胞的原子数=1112+16=8284.金刚石的一个晶胞的原子数=116+8+4=828晶胞氯化钠晶胞中所含的Na+、Cl-数。其中体积较小的为 体积较大的为 则晶胞中含 个Na+(提示:晶胞中心还有一个Na+)和
10、个Cl-。Na+Cl-44晶胞六方晶胞中粒子的计算方法 晶胞不均摊法在其他结构晶胞中粒子数目的计算：晶体结构测定X射线衍射仪晶体结构测定 单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。晶体结构测定 晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成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位置(坐标)，根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，得出分子的空间结构。本节小结 物质的聚集状态 晶体与非晶体 晶体的特征 晶体的获取途径晶体与非晶体 晶胞定义 无隙并置 均摊法晶胞 X射线衍射法晶体结构测定
