第三章 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2学习手册（人教版）

第三章　 晶体结构与性质 第一节　 物质的聚集状态与晶体的常识 1. 知道物质的常见聚集状态, 知道离子态 和液晶态也是物质的聚集状态, 了解等 离子体和液晶的应用。 2. 能说出晶体和非晶体的区别, 知道晶体 的基本性质和获得晶体的一般途径, 知 道 X 射线衍射实验是测定晶体结构的常 用方法。 3. 理解晶胞的含义, 能计算晶胞中粒子的 数目。 　 知识点 1　 物质的聚集状态 1. 物质的聚集状态 物质的聚集状态是指物质在一定温度和 压强下所处的相对稳定的状态, 通常指固 态、 液态和气态。 物质三态间的相互转化 物质除上述三种可以互相转化的常见聚 集状态以外, 还有等离子态、 液晶态等。 2. 等离子体 气态物质在高温或外加电场激发等条件 下发生分解和电离, 原子的外层电子脱离原 子核的束缚, 形成带负电的自由电子、 带正 电的阳离子和电中性粒子 (包括分解出来的 原子或原子团) 共存, 整体上呈电中性的状 态, 称作等离子态, 处于等离子态的物质称 为等离子体。 (1) 等离子体与普通气体的区别 等离子体和普通气体有很多相似之处, 比如: 没有确定的形状和体积, 具有流动性 等。 但两者在组成上和性质上有很大区别, 普通气体由电中性的分子组成, 分子之间的 相互作用力是短程力, 不存在净电磁力, 只 有当分子碰撞时, 分子之间的相互作用力才 有明显效果, 理论上用分子运动论描述; 等 离子体则是带电粒子和中性粒子的集合体, 是一种能在宏观尺度内保持电中性的导电流 体, 带电粒子之间存在的库仑力是长程力。 作为带电粒子体系, 等离子体中的带电 粒子运动时, 能引起正电荷或负电荷局部集 中, 产生电场; 电荷定向运动引起电流, 产 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 42 第三章　晶体结构与性质　 生磁场。 同时, 电场和磁场会影响其他带电 粒子的运动, 并伴随着极强的热辐射和热传 导等。 等离子体的这些特性使它完全不同于 普通气体, 被称为物质的第四态。 并非任何发生电离的气体都是等离 子体。 只要绝对温度不为零, 任何气体 中总存在有少量的分子和原子电离。 只 有当带电粒子的密度足够大, 能够达到 其建立的空间电荷足以限制其自身运动 时, 带电粒子才会对体系的性质产生显 著影响, 这样的电离气体才能够称为等 离子体, 换言之, 等离子体是一种高度 电离化的气体, 与普通气体在性质上存 在着本质区别。 (2) 等离子体的形成条件 等离子体的形成源于气体的电离。 与电 解质的电离属于化学电离 (电解质在水溶液 中或熔融状态下离解成自由移动阴、 阳离子 的过程) 不同, 气体的电离属于物理电离, 物理电离的发生方式有高温电场与高能辐射。 气体的电离机制 1. 高温 随着温度升高, 构成气态物质的分 子或原子的热运动加剧, 分子或原子间 的相互碰撞不仅可能使一部分分子分解 为原子或原子团, 甚至会把一部分分子 或原子中的电子撞击出来而发生电离, 并且电离程度会随温度的升高而迅速增 大, 这种电离被称为热电离或热平衡电 离, 其温度范围为 Te = Ti = 5 × 103 ~ 2 × 104 K (Te 代表电子温度, Ti 代表离子 温度)。 如太阳等离子体就属于高温型 平衡等离子体, 还有等离子焊接、 等离 子熔炼等。 　 太阳等离子体　 等离子焊接 等离子熔炼 2. 高压电场或高能辐射 霓虹灯中的低压稀有气体能在高压 电场作用下发生电离而发光, 用紫外 线、 X 射线、 γ 射线 (丙种射线) 以及 电磁场照射气体, 也可以使气体发生电 离, 转变成等离子态, 只是在这种情况 下, 等离子体中的各种粒子之间通常不 能达到热平衡, 是一种非热平衡电离。 其温度范围为 Te ≫Ti = 300 ~ 500 K (Te 代表电子温度, Ti 代表离子温度)。 如 地球大气层中的电离层、 等离子平板 电视、 极光等就属于低温型非平衡等离 子体。 　 极光　 　 　 等离子增强沉积金刚石 (3) 等离子体的存在 等离子态是宇宙中普遍存在的一种物质的 聚集状态, 占宇宙中物质总量的 99 %以上。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋