3.1 物质的聚集状态与晶体的常识 知识梳理 -2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

人教版（2019）高中化学选择性修二知识点归纳 第三章 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 一、物质的聚集状态 气态和液态物质也同样不一定都由分子构成。例如，等离子体、离子液体。 1.等离子体 (1)定义：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。 (2)特点：等离子体是一种特殊的气体；等离子体具有良好的导电性和流动性。 (3)应用：制造等离子体显示器；进行化学合成；发生核聚变等等。 (4)等离子体形成过程 (5)存在：日光灯和霓虹灯的灯管里，蜡烛的火焰里，激光和雷电里。 2.离子液体 (1)定义：离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 超常性能铝离子电池，内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液，这种电解质溶液就属于离子液体。 (2)应用：离子液体是低温或室温熔融盐，可作为绿色催化剂和溶剂，实际应用时可根据使用条件设计合成出具备特殊功能的离子液体新材料，因此被称为“未来的溶剂”。除此之外，离子液体还可应用于石油产品脱硫、核污染废料处理、润滑材料、太阳能工业、电池材料、人造肌肉等多个领域。 4. 液晶 (1)定义：介于液态和晶态之前的状态，兼具液体和晶体的某些性质 物质加热到达到熔点后，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，或者热致液晶。 相对于热致液晶，从溶液中获得的液晶称为溶致液晶，即胶束等。 (2)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、形变性，又具有晶体的导电性、光学性质等，还表现出类似晶体的各向异性。 (3)应用：液晶显示器和应用于飞机、坦克、防弹头盔的合成高强度液晶纤维。 二、晶体与非晶体 固态分为晶态和非晶态，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。玻璃又被称为玻璃体，炭黑又被称为无定形体。 1. 晶体与非晶体本质差异 2. 晶体的自范性 (1)定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质，也是晶体与非晶体的本质差异。 (2) 实质：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。相反，非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。 许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，但在光学显微镜或电子显微镜下可观察到规则的晶体外形。这充分证明固体粉末仍是晶体，只因晶粒太小，肉眼看不到而已。 (3)晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长速率适当。 熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快，常常只得到肉眼看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物，甚至形成的只是非晶态(玻璃态)。 例：天然水晶球是熔融态SiO2侵入地壳内的空洞冷却形成的。 玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成——没有规则外形 水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成—— 有规则外形 3.晶体的各向异性 晶体在不同方向上表现出不同的物理性质，包括晶体的强度、光学性质、导电性、导热性等物理性质。 非晶体无各向异性，在各个方向上都是相同的，所以是各向同性。 4.晶体有固定的熔点凝固点 晶体具有固定的熔点凝固点，而非晶体则无 5.获得晶体的三条途径 （1）熔融态物质凝固； （2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）； （3）溶质从溶液中析出。 6.晶体与非晶体的区分方法 (1)测熔点 晶体的熔点较固定，非晶体没有固定的熔点，熔化过程温度会发生变化。 (2) X射线衍射 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。 7.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（水晶）和非晶体SiO2（石英玻璃） ②有规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。 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不一定是晶体。如某些无定形体（炭黑)也有固定组成。 ④晶体不一定都有规则的几何外形。 如碳酸钙粉末。 ⑤晶体的固体粉末同样是晶体。 晶粒太小无法用肉眼观察。 三、晶胞 1. 晶胞概念：描述晶体结构的基本单元；晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 2. 晶胞与晶体的关系 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。 2. 晶胞与晶体的关系 （1）“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。（共用棱、面和顶点） （2）“并置”：所有晶胞平行排列，取向相同。（通过平移能与另外晶胞完全重叠） （3）所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 3.晶胞的判断 （1）8个顶角相同（2）三套各4根平行棱分别相同（3）三套各两个平行面分别相同 三种常见的立方晶胞： 4. 晶胞中所含粒子数的计算 (1)原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n 个晶胞所共有，那么，那么属于该晶胞的就是1/n。 (2)方法——均摊法 5. 晶体化学式的确定—粒子最简整数比 特别注意：气态团簇分子不采用无隙并置方式排列，故不能采用均摊法来确定化学式！直接计数即可。 四、晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的棱长a、b、c和棱相互间的夹角α、β、γ，即晶胞参数。 五、原子分数坐标参数 1.概念: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为原子分数坐标，表示晶胞内部各原子的相对位置。 2.原子分数坐标的确定方法 (1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向 (2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位 (3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 五、晶体密度的相关计算 六、空间利用率的计算 七、典型晶胞的投影 八、晶体结构的测定 测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪 在晶体的X射线衍射实验中，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，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分立的斑点或明锐的衍射峰。 作用：根据衍射图，经过计算可以获得晶体结构的有关信息，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。 学科网（北京）股份有限公司 $$