3.1物质的聚集状态与晶体的常识 知识清单 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

选修二 第三章 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 知识点总结 ( 1 )选修2 第三章第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 学科网（北京）股份有限公司 知识点一：物质的聚集状态 1. 物质三态间的相互转化 2．物质的聚集状态 物质的聚集状态除了气态、液态、固态外，还有更多的聚集状态如晶态、非晶态以及介乎二者之间的塑晶态、液晶态等。 知识点二：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）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。 （2） 非晶体：内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质，又叫做玻璃体。 2、常见的晶体和非晶体 （1） 晶体：食盐（离子化合物的固态一般为晶体）、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。 根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。 （2） 非晶体：玻璃及玻璃态物质、橡胶。 3、晶体的特点 （1） 自范性 ①定义：晶体能够自发地呈现多面体外形的性质。所谓自发过程，即自动发生的过程。不过，“自发”的实现，仍需要一定的条件。例如，水能自发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水就不能下泻。 ②形成条件：晶体生长速率适当。（生成晶体的速率不能快，如溶液的浓度不能过大，温度变化不能过快） ③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。 如下图，石英晶体是由六个硅原子和六个氧原子构成的十二元环，在环内Si、O原子规则、有序排列；而玻璃体内，硅原子和氧原子构成的元数不同的环，而且环与环之间呈无序排列，所以玻璃体是非晶体。 玻璃体 石英晶体 （2） 各向异性 同一晶体在不同方向上表现出不同的物理性质（如强度、导热性、光学性质等）。这是因为，同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的许多物理性质也随方向的不同而有所差异。晶体的某些物理性质的各向异性同样反映了晶体内部质点排列的有序性，而且通过这些性质可以了解晶体的内部排列与结构的一些信息。而非晶体则不具有物理性质各向异性的特点。 （3） 固定的熔点 晶体有固定的熔点，给晶体加热，当温度身高到某温度便立即熔化，如冰在0℃融化，而非晶体在熔化过程中无明确的熔点。 4、晶体和非晶体的鉴别 研究晶体最常用的仪器是X-衍射仪。当单一波长的X-射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或者谱线，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谱线，只有射散效应。 5、晶体与非晶体的本质差异 晶体 非晶体 微观结构 原子在三维空间里呈周期性有序排列 原子排列相对无序 自范性(本质) 有 无 是否均一 均一 不均一 固定熔点 有 无 各向异性 有 无 能否发生X射线衍射 （最科学的区分方法） 能 不能（能发生散射） 实例 Na晶体、I2晶体、SiO2晶体、NaCl晶体等 玻璃、橡胶等 根据上述区别常用如下方法判定晶体与非晶体。 （1）测熔点：晶体有固定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点。 （2）可靠方法：对固体进行X-射线实验。 注意： （1）晶体有规则的几何外形，但有规则几何外形的不一定是晶体。如玻璃、塑料等相关制品。 （2）同一物质有时是晶体，也有时是非晶体。如晶体SiO2和非晶体SiO2。 6、获得晶体的途径 得到晶体一般有三条途径： （1）熔融状态物质凝固 ①冷却速率恰当，得到规则晶体。 ②冷却速率过快，会得到不规则的块状物或看不到几何外形的粉末。 （2） 气态物质冷却不经过液态直接凝固（凝华） 如碘的升华和凝华。 （3）溶质从溶液中析出 ①利用溶解度的不同，通过重结晶进行物质的分离或提纯。 ②将不规则晶体投入其饱和溶液中，会观察到规则晶体的生成。 知识点三：晶胞 1、定义：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。 在晶体微观空间里取出一个基本单元就是晶胞。晶体与晶胞的关系可用蜂巢与蜂室的关系比喻（如图），只是晶胞是无形的，是人为划定的。 2、结构 （1）习惯采用的晶胞都是平行六面体，晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成。无隙指相邻晶胞之间无任何间隙。并置指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 （2）三种典型立方晶体结构 简单立方 体心立方 面心立方 3、特点 所有晶胞的形状及内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 4、 晶胞中粒子数目的计算——均摊法 在观察晶胞图时，千万不能忘记，晶胞只是晶体空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且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。因而，晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的，晶胞面上的原子是两个晶胞共用的。即如果某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞（如图） 晶胞中原子占有率：顶点是；棱边是；面心是；体心是1. 非长方体（正方体）晶胞中粒子视具体情况而定。如石墨晶胞第一层内碳原子排列成六边形，其顶点（1个碳原子）对六边形的贡献为。 5、 实例 例如，金属铜的晶胞为一面心立方晶胞，如图。 6、 晶胞与晶体的关系 总结：晶胞是晶体的结构单元，二者关系如下图。 知识点四：晶体结构的测定 1．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。在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明锐的衍射峰。 2．由衍射图形获得晶体结构的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。 拓展应用 拓展一：晶体的基本性质 1、自范性 2、各向异性 3、能使X射线产生衍射 4、固定的熔点 5、均一性 指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。 6、对称性 晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。这种相同的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复，就是对称性。晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。 7、最小内能 在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体固体、液体、气体相比较，其内能最小。 8、稳定性 晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。 拓展二：晶体结构的堆积模型 1、原理 组成晶体的原子、离子或分子在没有其他因素（如共价键的方向性）影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。这是因为分别借助没有方向性的金属键、离子键和分子间作用力形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的原子或分子分布于周围，并以紧密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得更稳定。 2、堆积模型 （1） 等径圆球的密堆积：分子晶体、金属晶体堆积模型（同种分子或原子，大小相同）。 由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球在三维空间堆积而成的。 （2）非等径圆球的密堆积 由离子构成的晶体可视为不等径圆球的密堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做等径圆球的密堆积，小球再填充在大球所形成的孔隙中。 注意： （1） 在各种密堆积方式中，一个原子或离子周围所邻接的原子或离子的数目称为配位数。 （2） 原子晶体不遵循“紧密堆积”原则。 拓展三：晶胞中粒子数目的计算及化学式的确定 如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。 1、长方体（正方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算如下图 位于顶角→同为8个晶胞所共有，粒子属于该晶胞 ( 粒子 )位于棱上→同为4个晶胞所共有，粒子属于该晶胞 位于面上→同为2个晶胞所共有，粒子属于该晶胞 位于内部→整个粒子都属于该晶胞 2、常见长方体（正方体）晶胞中粒子数目计算方法 （1）六方晶胞如图 在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。微粒数为：。 （2） 面心立方晶胞如图： 在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。微粒数为：。 （3） 体心立方晶胞如图： 在立方体顶点微粒为8个晶胞共有，处于体心的微粒全部属于该晶胞。微粒数为：。 3、非长方体（正方体）晶胞中粒子数目的计算方法 根据具体情况分析晶胞中粒子在晶胞中的位置以及为几个晶胞所共有，然后运用均摊法具体计算。如石墨晶胞每一层碳原子排成六边形，其顶点（1个碳原子）被三个六边形共有，每个六边形占该粒子的。则每个6元环占有的C原子数为，如图。 4、晶胞化学式的确定 根据晶胞总中各微粒的个数比可以确定其化学式。 选修2 第三章第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $