内容正文:
第1节 认识晶体
[素养发展目标] 1.通过生活中常见晶体和非晶体的实例,了解晶体的特征,认识晶体与非晶体的区别。 2.了解晶体中微粒的空间排布存在周期性,认识简单的晶胞,会用切割法确定晶胞微粒数目及晶体化学式。
一、晶体的特性
1.晶体与非晶体的概念
固体类型
内部微粒
排列方式
晶体
原子、离子或分子
微粒在空间按一定规律做周期性重复排列
非晶体
微粒无周期性重复排列
2.晶体的特性
3.晶体的分类
(1)依据:根据晶体内部微粒种类和微粒间的相互作用。
(2)类型
晶体类型
构成微粒种类
微粒间的相互作用
实例
离子晶体
阴、阳离子
离子键
NaCl
金属晶体
金属离子、自由电子
金属键
Cu
共价晶体
原子
共价键
金刚石
分子晶体
分子
分子间作用力
冰
4.晶体与非晶体的用途
(1)晶体
①把机械能变成电能。
②制作红外夜视仪。
③做电子元件。
(2)非晶体
①某些非晶态合金的强度和硬度比相应的晶态合金的强度和硬度高。
二、晶体结构的基本重复单元——晶胞
1.晶胞
金属铜和金属镁晶体及其中截取出的晶胞
金属铜晶体及晶胞
金属镁晶体及晶胞
图示
学生用书第55页
结构特点
8个顶点各有1个粒子,6个面的面心均有1个粒子
8个顶点各有1个粒子,内部有1个粒子
2.晶体与晶胞的关系
将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置,就构成了整个晶体结构。因此,知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中包含的微粒的种类、数目和空间位置,就可以了解整个晶体的结构。
整块晶体可看作数量巨大的晶胞“无隙并置”而成,也就是说晶体就是晶胞周期性地在三维空间并置堆砌而成的,如金刚石晶体结构与晶胞的关系如下图所示。
1.下列叙述正确的是( )
A.具有规则几何外形的固体一定是晶体
B.具有特定对称性的固体一定是晶体
C.具有各向异性的固体一定是晶体
D.依据构成粒子的堆积方式可将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体
C [晶体具有规则几何外形、各向异性和特定的对称性是其内部粒子规律性排列的外部反映,有些人工加工而成的固体也具有规则几何外形和高度对称性,故A、B错误;具有各向异性的固体一定是晶体,C项正确;晶体划分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、共价晶体的依据是构成晶体微粒的种类和微粒间相互作用的不同,D项错误。]
2.下列有关晶胞的叙述,正确的是( )
A.晶胞的结构就是晶体的结构
B.不同的晶体中,晶胞的大小和形状都相同
C.晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞
D.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
D [由晶胞的定义可知A选项错误;相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同,不同晶体中,晶胞的大小和形状不一定相同,B选项错误;晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有,不完全属于某个晶胞,C选项不正确;知道晶胞的组成,利用“切割法”即可推知晶体的组成,D选项正确。]
探究一 晶体与非晶体
1.有规则的几何外形的固体一定是晶体吗?
提示:有规则几何外形或美观、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,但玻璃属于非晶体。
2.有固定组成的物质一定是晶体吗?
提示: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,如无定形SiO2。
3.晶体的各向异性及对称性是由哪些因素引起的?
提示:晶体内部微粒在空间按照一定规律做周期性重复排列,使晶体具有规则几何外形和对称性;内部微粒在各个方向上的不同排列是晶体具有各向异性的本质原因。
1.晶体与非晶体的区别
晶体
非晶体
外观
具有规则的几何外形
不具有规则的几何外形
微观结构
微粒在三维空间周期性有序排列
微粒排列相对无序
自范性
有
没有
各向异性
各向异性
各向同性
续表
晶体
非晶体
熔点
固定
不固定
能否发生X射线衍射
能
不能
本质区别
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序性排列
2.晶体与非晶体鉴别方法
(1)间接方法:看是否具有固定的熔点或根据某些物
学生用书第56页
理性质的各向异性。晶体有固定的熔点,融化过程中温度不变,某些物理性质也会呈现各向异性。
(2)科学方法:对固体进行X射线衍射实验。X射线通过晶体时能产生衍射现象,而非晶体不能产生此现象。
1.晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米,重量达81千克的大直径硅单晶,晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是( )
A.晶体硅没有固定的熔、沸点
B.形成晶体硅的速率越快越好
C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关,