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第一節(jié) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識
第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第1課時 物質(zhì)的聚集狀態(tài)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、能說出包含“固、液、氣”在內(nèi)的更多的物質(zhì)聚集狀態(tài)。
2、能說出晶體和非晶體的區(qū)別，了解獲得晶體的一般途徑。
【思考與討論】你熟悉的物質(zhì)的聚集狀態(tài)有哪些？
固態(tài)
液態(tài)
氣態(tài)
氣化
(吸熱)
液化
(放熱)
凝固
(放熱)
融化
(吸熱)
升華
(吸熱)
凝華
(放熱)
物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化
物質(zhì)的三態(tài)變化是物理變化，變化時克服分子間作用力或破壞化學(xué)鍵，但不會有新的化學(xué)鍵形成。
物質(zhì)發(fā)生三態(tài)變化的原因是什么？
人們以為分子是所有化學(xué)物質(zhì)能夠保持其性質(zhì)的最小粒子，物質(zhì)三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是分子間距離發(fā)生了變化，分子在固態(tài)只能振動，在氣態(tài)能自由移動，在液態(tài)則介乎二者之間。
20 世紀(jì)前
這種認(rèn)識全面嗎？
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氯化鈉
金剛石
二氧化硅
銅
20世紀(jì)初，通過X射線衍射等實驗手段，發(fā)現(xiàn)許多常見的晶體中并無分子。例如，氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。
氣體和液體物質(zhì)一定是分子嗎？
一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)
極光
雷電
那么雷電和極光里的物質(zhì)又是什么狀態(tài)的呢？
思考與討論
雷電和極光其實就是氣態(tài)物質(zhì)在高溫或者在外加電場激發(fā)下，分子發(fā)生分解，產(chǎn)生電子和陽離子等。
物質(zhì)的存在形態(tài)
2、特點：
由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚集體。
1、概念：
等離子體具有良好的導(dǎo)電性和流動性。
一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)
等離子體

等離子體可以制造等離子體顯示器、化學(xué)合成、核裂變等。
3、用途：
等離子體顯示器
核聚變
日光燈
霓虹燈
一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)
等離子體

等離子體是一種特殊的氣體，存在于我們的周圍。如日光燈和霓虹燈的燈管里，在蠟燭的火焰里，在雷電和極光里都能找到。
氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)不一定都是由分子構(gòu)成。
2015年斯坦福大學(xué)研究人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池，內(nèi)部用AlCl4-和有機陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液
離子液體
離子液體

離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體。
一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)
特征：
介于 和 之間的物質(zhì)狀態(tài)
晶態(tài)
液態(tài)
流動性、黏度、形變性等
導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等
物質(zhì)加熱達到熔點后，先呈渾濁態(tài)，再加熱達到一定溫度時，渾濁態(tài)變透明清亮態(tài)，將熔點至澄清點溫度范圍內(nèi)的物質(zhì)狀態(tài)稱為液晶。
一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)
液晶

液晶已有廣泛的應(yīng)用。例如，手機、電腦和電視的液晶顯示器；合成高強度液晶纖維已廣泛應(yīng)用于飛機、火箭、坦克、防彈衣等。
一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)
液晶

物質(zhì)的聚集狀態(tài)
氣態(tài)
固態(tài)
液態(tài)
晶態(tài)
塑晶態(tài)
液晶態(tài)
非晶態(tài)
一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)
等離子體

液晶

離子液體

課堂練習(xí)1：正誤判斷
(1)物質(zhì)的聚集狀態(tài)只有固、液、氣三種狀態(tài)( )
(2)等離子體是一種特殊的氣體，液晶是液體( )
(3)液晶分為熱致液晶和溶致液晶，膠束是一種溶致液晶( )
(4)等離子顯示器和液晶顯示器原理相同( )
(5)等離子體和液晶都有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、流動性和光學(xué)性質(zhì)( )
(6)棒狀分子液晶內(nèi)部分子是極性（或極易極化的）分子( )
×
×
×
×
√ 　　
√ 　　
課堂練習(xí)2：1925年貝爾德在英國首次成功裝配世界第一臺電視機，短短幾十年時間，電視機經(jīng)歷了從黑白到彩色，從手動到遙控，從平板電視機到液晶電視機的發(fā)展歷程。下列關(guān)于液晶的敘述錯誤的是（ ）
A、液晶是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)
B、液晶具有流動性
C、液晶和液態(tài)是物質(zhì)的同一種聚集狀態(tài)
D、液晶具有各向異性
C
走進化學(xué)實驗室，你能見到許多固體。
黃色的硫黃（S8）
紫黑色的碘（I2）
硫酸銅晶體
蠟狀的白磷（P4）
高錳酸鉀晶體
白色的碳酸鈣
二氧化硅晶體—白水晶
紫色螢石晶體
食鹽晶體
放眼世界，自然界中絕大多數(shù)礦物也都是固體。
菱錳礦晶體（碳酸鹽）
明礬晶體
碳晶體—金剛石
你一定還能說出生活中常見的更多的固體。
金屬晶體－銅
玻璃杯
陶瓷
磚瓦
橡膠
塑料
絕大多數(shù)常見的固體是晶體，只有如玻璃、炭黑之類的物質(zhì)屬于非晶體。
炭黑又稱無定形體
二、晶體與非晶體
晶體和非晶體有什么本質(zhì)差異呢？
玻璃又稱玻璃體
{7DF18680-E054-41AD-8BC1-D1AEF772440D}
自范性
微觀結(jié)構(gòu)
晶體
有(能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形)
原子在三維空間里呈
周期性有序排列
非晶體
沒有(不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形)
原子排列相對無序
1.晶體與非晶體的本質(zhì)差異
晶體中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距離就重復(fù)出現(xiàn)的排列，粒子排列的周期性導(dǎo)致晶體呈現(xiàn)規(guī)則的幾何外形。
晶體：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性排列而構(gòu)成的具有規(guī)則幾何外形的固體。
非晶體：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈相對無序排列而構(gòu)成的不具有規(guī)則幾何外形的固體。
二、晶體與非晶體
(1)晶體的自范性
①概念：
晶體的自范性即晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。
②晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長的速率適當(dāng)。
天然水晶球里的瑪瑙和水晶
瑪瑙
水晶
天然水晶球是熔融態(tài)SiO2侵入地殼內(nèi)的空洞冷卻形成的
瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成——沒有規(guī)則外形
水晶是熔融態(tài)SiO2緩慢冷卻形成——有規(guī)則外形
2.晶體的性質(zhì)
③本質(zhì)
晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列的宏觀表象。
非晶體粒子的排列則相對無序，因而無自范性
圖3-6 晶體SiO2和非晶體SiO2的投影示意圖
晶體的各向同向和各向異性實驗
晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)，稱為晶體的各向異性，包括晶體的強度、光學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等物理性質(zhì)。
非晶體不具有物理性質(zhì)各向異性的特點
(2)晶體的各向異性
石墨在與層平行的方向?qū)щ娐始s為在與層垂直方向上導(dǎo)電率的1萬倍
分別用紅熱的鐵絲接觸蠟面中央
表面涂蠟的玻璃
表面涂蠟的云母
各方向不均勻?qū)?
各方向均勻?qū)?
內(nèi)部質(zhì)點的有序排列
晶體的各向異性
決定
反映
微觀本質(zhì)
宏觀現(xiàn)象
反映在步冷曲線上出現(xiàn)平臺, 而非晶體沒有固定的熔點, 反映在步冷曲線上不會出現(xiàn)平臺。
t/min
T/K
t/min
T/K
晶體步冷曲線
非晶體步冷曲線
(3)晶體具有固定的熔點
3.區(qū)別晶體于非晶體的方法
①最可靠的科學(xué)方法是對固體進行X射線衍射實驗。
②測熔點。
晶體有固定熔點，非晶體沒有固定熔點
非晶體和晶體SiO2粉末衍射圖譜的對比
(1)圖 3-7 是某同學(xué)找到的一張玻璃結(jié)構(gòu)的示意圖，根據(jù)這張圖判斷玻璃是不是晶體。為什么？
玻璃中的粒子無周期性地排列，是無序的。所以，玻璃不是晶體。
【思考與討論】
(2)根據(jù)晶體物理性質(zhì)各向異性的特點，能鑒別用玻璃仿造的假寶石。請你列舉一些可能有效的方法鑒別假寶石？
a.觀察寶石的形狀，具有多面體的外形；b.測試它的硬度，在玻璃上刻畫；c.利用寶石的折光率鑒別；d.可進行X射線衍射實驗鑒別。
【思考與討論】同學(xué)們，回顧物質(zhì)三態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化，以及溶液的有關(guān)知識，你能想出幾種制備晶體的方法嗎？
液態(tài)
升華（吸熱）
（放熱）凝華
固態(tài)
氣態(tài)
（吸熱）汽化
液化（放熱）
（放熱）凝固
熔化（吸熱）
實驗探究
探究一：用研缽把硫黃粉末研細，放入蒸發(fā)皿中，放在三腳架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態(tài)，自然冷卻結(jié)晶后，觀察實驗現(xiàn)象
探究二：在一個小燒杯里加入少量碘，用一個表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在陶土網(wǎng)上小火加熱，觀察實驗現(xiàn)象。
探究三：在250 mL燒杯中加入半杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實驗現(xiàn)象。
實驗內(nèi)容
實驗操作及現(xiàn)象
獲取硫黃晶體
實驗現(xiàn)象
硫黃粉
自然冷卻
淡黃色的菱形硫黃晶體
熔融態(tài)硫
加熱
探究一：
實驗內(nèi)容
實驗操作及現(xiàn)象
獲取碘晶體
實驗現(xiàn)象
加熱時，燒杯內(nèi)產(chǎn)生大量 氣體，沒有出現(xiàn)液態(tài)的碘，停止加熱，燒杯內(nèi)的 ，最后消失，表面皿底部出現(xiàn) 晶體顆粒
紫色氣體漸漸消褪
紫色
紫黑色
探究二：
實驗內(nèi)容
實驗操作及現(xiàn)象
獲取氯化鈉晶體
實驗現(xiàn)象
在燒杯底部慢慢析出立方體的_________晶體顆粒
無色
探究三：
晶體的獲得
（1）熔融態(tài)物質(zhì)凝固
（2）氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）
（3）溶質(zhì)從溶液中析出
從飽和硫酸銅溶液中析出的硫酸銅晶體
從熔融態(tài)結(jié)晶出的硫晶體
升華得到的碘晶體
4.晶體獲得的途徑
資料卡片——制備晶體的三種途徑的可制得有重要價值的大晶體
熔融態(tài)硅制備的“拉單晶”
KH2PO4 的水溶液結(jié)晶
氣相沉積得CVD
常見的晶體大多是具有光澤的塊狀或顆粒狀固體，那么，粉末狀的依然是晶體！
特別說明
碳酸鈣晶體粉末和電子顯微鏡下的碳酸鈣晶體
④晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。
①同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。
②有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀對稱的外觀。
③具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。
特別提醒：
{7DF18680-E054-41AD-8BC1-D1AEF772440D}
晶體
非晶體
微觀結(jié)構(gòu)特征
性質(zhì)特征
自范性
各向異性
熔點
鑒別方法
間接方法
科學(xué)方法
舉例
粒子周期性有序排列
粒子排列相對無序
有
無
有
無
固定
不固定
熔點和各向異性
X射線衍射實驗
NaCl、I2、SiO2、金屬
橡膠、玻璃
【小結(jié)】
(1)晶體一定都有規(guī)則的幾何外形。 (　　)
(2)熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻即可得到晶體。(　　)
(3)粉末狀的固體也有可能是晶體。(　　)
(4)有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體(　　)
(5)同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體。 ( )
(6)晶體有自范性且其微粒排列有序，在化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)各向異性。( )
(7)晶體一定比非晶體的熔點高( )

課堂練習(xí)3：判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
×
×
×
×
×
√ 　　
√ 　　
課堂練習(xí)4：下列關(guān)于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述中，正確的是( )
A.是否為具有規(guī)則幾何外形的固體
B.是否具有各向異性
C.是否具有美觀、對稱的外形
D.內(nèi)部微粒在空間是否呈周期性有序排列
課堂練習(xí)5：下列物質(zhì)中屬于晶體的是( )
①橡膠　②玻璃　③食鹽　④水晶　⑤塑料　⑥膽礬
A.①④⑤ B.②③⑥
C.①③④ D.③④⑥
D
D
課堂練習(xí)6：要得到較大顆粒的明礬晶體，在結(jié)晶時可采取的操作是( )
A. 配制比室溫高10～20 ℃的明礬飽和溶液，然后浸入懸掛的明
礬小晶核，室溫下靜置
B. 在沸水中配制明礬飽和溶液，然后急速冷卻結(jié)晶
C. 室溫下，在明礬飽和溶液中投入明礬小晶核，靜置
D. 快速蒸發(fā)明礬飽和溶液至大量晶體析出
A

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