3.1 物质的聚集状态与晶体的常识2024-2025学年高二下学期化学人教版(2019)·选择性必修2

第一节 物质的聚集状态 与晶体的常识 第二章 晶体结构与性质 1.了解包括“固，液，气”在内的更多的物质聚集状态。 2.认识晶体与非晶体的区别，了解获得晶体的一般途径。 3.了解晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞，能计算简单晶胞中粒子的数目。 4.知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。 学习目标 物质的三态变化 一、物质的聚集状态 物质的三态变化是物理变化，变化时克服分子间作用力或破坏化学键，但不会有新的化学键形成。 冰 水 水蒸气 升华 凝华 液化 汽化 熔化 凝固 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 、非晶态,以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、 等。 晶态 液晶态 1.等离子体 气态物质在 或者在 激发下，分子发生分解， 产生 等。这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈 的物质 称为等离子体。 高温 外加电场 电子和阳离子 电中性 聚集体 导电性 流动性 (1)概念： (2)特点 等离子体具有良好的 和 。 等离子体是一种特殊的气体 6 2.液晶 介于 和 之间的物质状态 晶态 液态 流动性、黏度、形变性等 导热性、光学性质等 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 7 二、晶体与非晶体 1．晶体和非晶体的概念 (1)晶体 内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性有序排列而构成的具有规则几何外形的固体。如食盐、冰、铁、铜等。 (2)非晶体 内部微粒(原子、离子或分子)排列呈相对无序状态，不具有规则几何外形的固体。如玻璃、炭黑、橡胶等。 二、晶体与非晶体 绝大多数常见的固体是晶体 只有如玻璃、炭黑之类的物质属于非晶体 玻璃又称玻璃体 炭黑又称无定形体 10 2.晶体的自范性（本质差异） 一定条件下，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：晶体生长速率适当 天然水晶球 岩浆里熔融态的SiO2侵入地壳内的空洞冷却形成的 玛瑙 水晶 熔融态的SiO2快速冷却形成的，无晶体外形 熔融态的SiO2缓慢冷却形成的，呈现晶体外形 11 本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。 非晶体粒子的排列则相对无序，无自范性。 12 3.晶体的各向异性 晶体有固定的熔点；非晶体没有固定的熔点。 晶体在不同的方向上具有不同的物理性质。 包括晶体的强度、导电性 、导热性、光学性质等。 非晶体则不具有物理性质各向异性的特点 间接确定某固体是否属于晶体： 区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是： 对固体进行X射线衍射实验 13 晶体 非晶体 微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 性质 特征 自范性 有 无 是否均一 均一 不均一 各向异性 有 无 熔点 固定 不固定 鉴别方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X－射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 玻璃、橡胶等 14 思考探究 具有规则几何外形的固体，一定是晶体吗? 不一定。晶体规则的几何外形是自发形成的。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。 思考探究 (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，但玻璃不是晶体。 (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。 [注意] 实验步骤 实验现象 熔融态物质凝固 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。 硫加热融化，自然冷却结晶后，得到黄色晶体。 气态物质冷却不经液态直接凝固 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。 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。 溶质从溶液中析出 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。 4.获得晶体的途径 从熔融态结晶出的硫晶体 升华得到的碘晶体 从饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体 1.晶胞：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。 一般来说，晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 三、认识晶胞 “无隙”：相邻晶胞之间没有任何　　。 “并置”：所有晶胞都是　　 排列的，取向　　。 间隙 平行 相同 所有晶胞的　　 及其内部的　　　 　、 　　及　　 　　是完全相同的。 形状 原子种类 个数 几何排列 2．晶胞中微粒的计算方法——均摊法 均摊是指每个晶胞中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个晶胞所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞。立方晶胞中粒子数的计算方法如下： 该立方晶胞中所含A微粒的数目为8×＋6×＝4，B微粒的数目为12×＋1＝4，其化学式(按A、B顺序)为AB。 晶胞的结构 1 2 4 3 7 6 8 5 1 2 2 1 3 4 1 体心：1 面心：1/2 顶点：1/8 棱边：1/4 22 如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为 。 23 1．结构测定 测定晶体结构最常用的仪器是 。当单一波长的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 或者 ，而非晶体图谱中没有。 X射线衍射仪 分立的斑点 明锐的衍射峰 四、晶体结构的测定 归纳总结 1．晶体结构的测定方法——X射线衍射实验 2．图谱分析流程 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。 巩固练习 1．因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用X射线衍射进行测定，测得A、B两种晶胞，其晶胞结构示意图如下： 则A、B两种晶胞中含有的铁原子数分别是________、________个。 2 4 8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4 $$