内容正文:
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
学业要求解读
活动探究建议
1.了解晶体、晶胞的概念以及晶胞与晶体的关系。
2.了解晶体与非晶体的本质区别和性质上的差异。
3.掌握晶体的基本性质。
4.掌握晶胞中原子个数的计算方法——均摊法。
1.区别晶体与非晶体的本质,并从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点等。
2.通过典型晶胞的学习,类推其他晶胞的分析方法。培养空间想象能力和抽象思维能力,利用均摊法求晶体的密度和化学式。
学习任务一 晶体与非晶体
一、物质的聚集状态
1.物质的三态变化
2.等离子体、离子液体
等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质;离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
3.聚集状态
二、晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的区别
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
2.获得晶体的途径
_熔融态物质凝固。
气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
溶质从溶液中析出。
3.晶体的特点
(1)自范性
定义:晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
形成条件:晶体生长的速率适当。
本质原因:晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。
(2)各向异性:许多物理性质(如强度、导热性、光学性质等)常常会表现出各向异性。
(3)熔点:有(填“有”或“没有”)固定的熔点。
区分晶体和非晶体的方法:
测定
方法
测熔点
晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
科学的方法
对固体进行X射线衍射实验
[思考1] (1)固态物质一定是晶体吗?
(2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同吗?
(3)具有规则几何外形的固体一定是晶体吗?
提示:(1)不一定。固态物质分为晶体和非晶体,有规则几何外形、有各向异性和固定熔点的固体才是晶体。
(2)不相同。冰中除范德华力外,还含有氢键,碘晶体中只有范德华力。
(3)不一定。非晶体也可能有规则几何外形,如玻璃,故有规则几何外形的固体不一定是晶体。
[思考2] (1)晶体内部的粒子一定按一定规律呈周期性的排列吗?
(2)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中能否慢慢变为完美的立方体块?
提示:(1)一定。晶体内部的粒子一定按一定规律呈周期性的排列,而非晶体中的粒子排列是无规则的。
(2)能。NaCl从溶液中析出,可形成NaCl晶体。
晶体与非晶体的比较
比较
晶体
非晶体
结构特征
结构粒子周期性有序排列
结构粒子无序排列
性质
特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区
间接方法:测定其是否有固定的熔点
别方法
科学方法:对固体进行X射线衍射实验
关于晶体与非晶体的认识误区
①同一物质可以是晶体,也可以是非晶体,如晶体SiO2和非晶体SiO2。②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形,也可以具有美观对称的外观。③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。④晶体不一定都有规则的几何外形,如玛瑙。
[典例剖析]
下列关于晶体的说法正确的是( )
A.粉末状的硝酸钾固体没有多面体外形,故为非晶体
B.晶体呈现自范性的过程是非自发的过程
C.玛瑙和水晶皆为晶体,二者都是熔融二氧化硅凝固所形成的
D.当晶体生长速率适当时才可得到规则的多面体外形
[思路点拨] 解答本题时要注意以下两点:
(1)知道晶体与非晶体的特征及判断方法。
(2)明确获得晶体的途径。
[解析] 选D。A项:有的固体粉末,肉眼看不到晶体外形,放到光学显微镜下才可以看到整齐规则的晶体外形,错误;B项:晶体自范性的呈现是一个自发的过程,错误;C项:玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的,而水晶则是热液缓慢冷却形成的,错误;D项:熔融态物质冷却凝固速率过快只得到看不到规则外形的粉末或块状物,玛瑙的形成就是一个例子,正确。
[跟踪训练]
1.下列关于晶体性质的叙述中,不正确的是( )
A.晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形
B.晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律呈周期性有序排列的必然结果
D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
解析:选B。晶体在不同方向上微粒的排列情况不同,即为各向异性,晶体的对称性是微观粒子按一定规律呈周期性有序排列,两者没有矛盾,故B错误。
2.下列过程中不能得到晶体的是( )
A.对NaCl饱和溶液降温所得到的固体
B.气态H2O直接冷却成固态水
C.熔融的KNO3冷却后所得到的固体