3-1 晶體與非晶體 課件 【新教材】人教版（2019）高中化學(xué)選擇性必修二

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)讓我們一起先欣賞幾種美麗的晶體第1課時(shí)晶體與非晶體物質(zhì)三態(tài)間的互相轉(zhuǎn)化20世紀(jì)前，人們認(rèn)為物質(zhì)的三態(tài)變化只是分子間距離發(fā)生了變化。20世紀(jì)初，通過X射線衍射等實(shí)驗(yàn)手段，發(fā)現(xiàn)許多常見的晶體中并無分子。氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)也不一定是由分子構(gòu)成。一、物質(zhì)的凝聚狀態(tài)1.物質(zhì)的聚集狀態(tài)①通常物質(zhì)有三種存在狀態(tài),這三種狀態(tài)通常是指固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。現(xiàn)代科技發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了三態(tài)外還有更多的物質(zhì)聚集狀態(tài)，如等電子體、離子液體、晶態(tài)、非晶態(tài)，以及介乎晶態(tài)和非晶態(tài)之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。②一般來說,純凈物具有固定的熔點(diǎn),玻璃沒有固定的熔點(diǎn),在某一溫度范圍內(nèi)軟化。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)等離子體液晶2.物質(zhì)的組成(1)CO2、SO2、CO是由分子組成的;氯化鈉、氟化鈣是由陽離子和陰離子組成的;金剛石和二氧化硅是由原子組成的。(2)等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì),等離子體具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性。(3)離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液態(tài)物質(zhì)。

氣態(tài)物質(zhì)在高溫或者在外加電場(chǎng)激發(fā)下，分子發(fā)生分解，產(chǎn)生電子和陽離子等。這種由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚集體稱為等離子體。等離子體具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性。(1)概念：(2)特點(diǎn)等離子體是一種特殊的氣體3.等離子體(3)應(yīng)用運(yùn)用等離子體顯示技術(shù)可以制造等離子體顯示器；利用等高子體可以進(jìn)行化學(xué)合成；核聚變也是在等離子態(tài)下發(fā)生的等。介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)流動(dòng)性、黏度、形變性等導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等固體液體液晶的溫度范圍液晶T1(熔點(diǎn))T2(澄清點(diǎn))溫度逐漸升高4.液晶(1)概念：物質(zhì)加熱到達(dá)到熔點(diǎn)后，先呈渾濁態(tài)，再加熱達(dá)到一定溫度時(shí)，渾濁態(tài)變透明清亮態(tài)，將熔點(diǎn)至澄清點(diǎn)溫度范圍內(nèi)的物質(zhì)狀態(tài)稱為液晶。(2)特征：液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，既具有液體的流動(dòng)性、黏度、性變形等，又具有晶體的某些物理性質(zhì)，如導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等。(3)應(yīng)用液晶已有廣泛的應(yīng)用。例如，手機(jī)、電腦和電視的液晶顯示器，由于施加電場(chǎng)可使液晶的長(zhǎng)軸取向發(fā)生不同程度的改變，從而顯示數(shù)字、文字或圖像。再如，合成高強(qiáng)度液晶纖維已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、坦克、艦船、防彈衣、防彈頭盔等。二、晶體與非晶體1.晶體和非晶體的概念(1)晶體①概念：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。②分類：晶體根據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的相互作用，可分為離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體絕大多數(shù)常見的固體是晶體只有如玻璃、炭黑之類的物質(zhì)屬于非晶體玻璃又稱玻璃體炭黑又稱無定形體(2)非晶體概念：內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈相對(duì)無序排列而構(gòu)成的不具有規(guī)則幾何外形的固體。常見的晶體和非晶體晶體：食鹽、冰、鐵、銅等。非晶體：玻璃、橡膠等。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。判斷下列物質(zhì)是晶體還是非晶體：2．晶體的特點(diǎn)(1)自范性①定義：晶體能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。②形成條件：晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)，如果凝固速率過快，常得到粉末或沒有規(guī)則幾何外形的塊狀物。③本質(zhì)原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列（晶體內(nèi)部粒子排列的有序性）。

本質(zhì)上，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(duì)無序，無自范性。(2)各向異性

同一晶體中，在不同方向上質(zhì)點(diǎn)排列一般是不一樣的，因此，晶體的許多物理性質(zhì)，如硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性質(zhì)等，常常隨方向的不同而有所差異。晶體在不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)。非晶體則不具有物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)

晶體的熔點(diǎn)固定，常利用固體是否有固定的熔點(diǎn)間接確定某固體是否屬于晶體。非晶體沒有固定的熔點(diǎn)。(3)熔點(diǎn)(4)外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的高度有序性(5)晶體能使X-射線產(chǎn)生的衍射

晶體物質(zhì)能使X-射線產(chǎn)生衍射，非晶體只有散射效應(yīng)。這是測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的重要實(shí)驗(yàn)方法。3.晶體與非晶體的區(qū)別

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(duì)無序4.獲得晶體的途徑

液熔融態(tài)物質(zhì)凝固氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)也太直接凝固（凝華）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實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象熔融態(tài)物質(zhì)凝固用研缽把硫黃粉末研細(xì)，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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。硫加熱融化，自然冷卻結(jié)晶后，得到黃色晶體。氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固在一個(gè)小燒杯里加入少量碘，用一個(gè)表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在石棉網(wǎng)上小火加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。固體直接變成紫色蒸氣，蒸氣遇冷又重新凝聚成紫黑色的固體。溶質(zhì)從溶液中析出在250mL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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。有白色細(xì)小晶體析出。獲得晶體的途徑【思考與討論】2．某種晶體的物質(zhì)呈現(xiàn)的狀態(tài)一定是晶體嗎？提示:不一定。晶體規(guī)則的幾何外形是自發(fā)形成的。在人力作用下形成的有規(guī)則幾何外形的固體不是晶體,如玻璃、塑料等相關(guān)制品。1．具有規(guī)則幾何外形的固體,一定是晶體嗎?【提示】不一定。同一種物質(zhì)既可以有晶體狀態(tài)也可以有非晶體狀態(tài)。3．在一定溫度下，將一不規(guī)則的NaCl固體，放入飽和NaCl溶液中，經(jīng)過一段時(shí)間，會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？【提示】NaCl固體會(huì)變?yōu)橐?guī)則的立方體。因?yàn)槿芙夂徒Y(jié)晶是可逆過程。根據(jù)晶體的自范性可知，在溶解和結(jié)晶的過程中，離子會(huì)自發(fā)地規(guī)則排列，形成規(guī)則的立方體。晶體與非晶體的區(qū)別固體外觀微觀結(jié)構(gòu)自范性各向異性熔點(diǎn)晶體具有自發(fā)形成的規(guī)則的幾何外形原子在三維空間呈周期性有序排列有有固定非晶體不能自發(fā)形成規(guī)則的幾何外形原子排列相對(duì)無序沒有沒有不固定本質(zhì)區(qū)別微觀原子在三維空間里是否呈現(xiàn)周期性有序排列晶體與非晶體的測(cè)定方法

測(cè)定方法測(cè)熔點(diǎn)晶體有固定的熔點(diǎn),非晶體沒有固定的熔點(diǎn)可靠的方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)舉例NaCl、I2、SiO2、Na晶體等屬于晶體玻璃、橡膠等屬于非晶體下圖是兩種固體的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。思考與討論(1)區(qū)分晶體與非晶體的最可靠的科學(xué)方法是什么?試根據(jù)示意圖判斷固體Ⅰ、Ⅱ的類型。提示:最可靠的科學(xué)方法是對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖可知,Ⅰ中微粒呈周期性有序排列,為晶體;Ⅱ中微粒排列不規(guī)則,為非晶體。(2)將固體Ⅰ、Ⅱ分別加熱至熔化,各有什么現(xiàn)象發(fā)生?該現(xiàn)象能說明晶體、非晶體的哪種性質(zhì)?提示:加熱晶體Ⅰ,溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)晶體Ⅰ開始熔化,在全部熔化以前,繼續(xù)加熱,溫度基本保持不變,完全熔化后,溫度才開始升高,即晶體有固定的熔點(diǎn)。加熱非晶體Ⅱ時(shí),溫度升高到某一程度后非晶體Ⅱ開始軟化,流動(dòng)性增強(qiáng),最后變?yōu)橐后w,從軟化到完全熔化,中間經(jīng)過較大的溫度范圍,即非晶體無固定的熔點(diǎn)。關(guān)于晶體與非晶體的認(rèn)識(shí)誤區(qū)(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(duì)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(duì)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。(4)晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。(1)晶體具有各向同性,非晶體具有各向異性。(

)(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)不同晶體中晶胞的大小和形狀都相同。(

)(5)雪花是水蒸氣凝華得到的晶體。 ()1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)√

×××√2.普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于(

)A.外形不一樣B.普通玻璃的基本構(gòu)成粒子無規(guī)則性地排列,水晶的基本構(gòu)成粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列C.水晶有固定的熔點(diǎn),普通玻璃無固定的熔點(diǎn)D.水晶可用于能量轉(zhuǎn)換,普通玻璃不能用于能量轉(zhuǎn)換3.下列物質(zhì)都是固體,其中不屬于晶體的是(

)①橡膠②水晶③冰④干冰⑤冰醋酸⑥石蠟⑦玻璃A.①⑥⑦ B.①②⑦C.②④⑤⑦ D.①③⑥⑦BA4.下列關(guān)于物質(zhì)聚集狀態(tài)的敘述中,錯(cuò)誤的是(

)A.物質(zhì)只有氣、液、固三種聚集狀態(tài)B.氣態(tài)是高度無序的體系存在狀態(tài)C.固態(tài)中的原子或者分子結(jié)合得較緊湊,相對(duì)運(yùn)動(dòng)較弱D.液態(tài)物質(zhì)的微粒間距離和作用力的強(qiáng)弱介于固態(tài)和氣態(tài)之間,表現(xiàn)出明顯的流動(dòng)性解析:物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了氣、液、固三態(tài)外,還有液晶、等離子體等;物質(zhì)處于氣態(tài)時(shí),分子間距離大,分子運(yùn)動(dòng)速度大,體系處于高度無序狀態(tài);對(duì)于固態(tài)物質(zhì),原子或分子相距很近,只能在一定的位置上做不同程度的振動(dòng);對(duì)液態(tài)物質(zhì)而言,粒子間距離比固態(tài)中的大一些,粒子間作用力也比固態(tài)中的小一些,粒子的運(yùn)動(dòng)比固體明顯活躍,使之表現(xiàn)出流動(dòng)性。A5.下列敘述正確的是(

)A.具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體B.晶體與非晶體的根本區(qū)別在于是否具有規(guī)則的幾何外形C.具有各向異性的固體一定是晶體D.一種物質(zhì)不是晶體就是非晶體C解析:晶體具有規(guī)則的幾何外形,但具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體,例如人為加工而成的具有規(guī)則幾何外形的玻璃制品;晶體與非晶體的根本區(qū)別在于內(nèi)部粒子是否有序排列,晶體所具有的規(guī)則幾何外形、各向異性和特定的對(duì)稱性是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的外部反映;具有各向異性的固體一定是晶體,非晶體具有各向同性;晶體和非晶體都是對(duì)于固態(tài)物質(zhì)而言,氣態(tài)或液態(tài)物質(zhì)則不屬于這兩類,同時(shí)還有塑晶態(tài)、液晶態(tài)等類型的物質(zhì)。規(guī)律總結(jié)(1)晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于固體中的粒子在三維空間里是否呈周期性有序排列;(2)X射線衍射實(shí)驗(yàn)是區(qū)分晶體與非晶體最可靠的科學(xué)方法;(3)晶體不一定是純凈物,有些含有雜質(zhì)的物質(zhì),其粒子仍然是有序排列。6.下圖是天然水晶球里的瑪瑙和水晶,兩者的根本區(qū)別在于(

)A.外形不一樣,構(gòu)成兩者的原子不同B.構(gòu)成瑪瑙的粒子無規(guī)律性排列,構(gòu)成水晶的粒子按一定的規(guī)律作周期性重復(fù)排列C.水晶有固定的熔點(diǎn),而瑪瑙無固定熔點(diǎn)D.水晶可用于能量轉(zhuǎn)換,瑪瑙制品可用作裝飾品解析:晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于內(nèi)部粒子在三維空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列,瑪瑙和水晶的成分均為SiO2。B7．下列關(guān)于晶體的敘述不正確的是(

)A．有規(guī)則的幾何外形

B．具有各向異性C．有對(duì)稱性 D．沒有固定熔點(diǎn)

解析:晶體具有固定的熔點(diǎn)。D8．下列有關(guān)晶體和非晶體的說法中正確的是(

)A．具有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體B．晶體具有自范性，非晶體沒有自范性C．晶體研碎后即變?yōu)榉蔷wD．將玻璃加工成規(guī)則的固體即變成晶體解析:晶體的規(guī)則幾何外形是自發(fā)形成的，有些固體盡管有規(guī)則的幾何外形，但由于不是自發(fā)形成的，所以不屬于晶體，因此，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤。晶體是由晶胞通過無隙并置形成的，構(gòu)成晶體的粒子在三維空間呈現(xiàn)周期性的有序排列，因此，晶體研碎成小的顆粒仍然是晶體，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。自范性是晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別，B項(xiàng)正確。B9．下列關(guān)于晶體的說法正確的是(

)A．將飽和硫酸銅溶液降溫，析出的固體不是晶體B．假寶石往往是玻璃仿造的，可以用劃痕的方法鑒別寶石和玻璃制品C．石蠟和玻璃都是非晶體，但它們都有固定的熔點(diǎn)D．藍(lán)寶石在不同方向上的硬度一定相同解析:選項(xiàng)A，將飽和CuSO4溶液降溫可析出膽礬，膽礬屬于晶體。選項(xiàng)B，寶石的