2.23 晶體的微觀結(jié)構(gòu) 新固體材料課件

1、,1,學(xué)習(xí)交流PPT,2,學(xué)習(xí)交流PPT,3,學(xué)習(xí)交流PPT,4,學(xué)習(xí)交流PPT,5,學(xué)習(xí)交流PPT,6,學(xué)習(xí)交流PPT,7,學(xué)習(xí)交流PPT,8,學(xué)習(xí)交流PPT,9,學(xué)習(xí)交流PPT,10,學(xué)習(xí)交流PPT,11,學(xué)習(xí)交流PPT,12,學(xué)習(xí)交流PPT,13,學(xué)習(xí)交流PPT,14,學(xué)習(xí)交流PPT,15,學(xué)習(xí)交流PPT,16,學(xué)習(xí)交流PPT,一、微觀結(jié)構(gòu)理論對(duì)固體特征的解釋,17,學(xué)習(xí)交流PPT,1.對(duì)單晶體各向異性的解釋 如圖所示，這是在一個(gè)平面上 單晶體物質(zhì)微粒的排列情況.從 圖上可以看出，在沿不同方向 所畫(huà)的等長(zhǎng)直線AB、 AC、AD上 物質(zhì)微粒的數(shù)目不同.直線AB上 物質(zhì)微粒較多，直線AD上較

2、少，直線AC上更少.正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同.,18,學(xué)習(xí)交流PPT,2.對(duì)晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋 給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)能克服微粒間的作用力，離開(kāi)平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開(kāi)始熔解，熔解時(shí)晶體吸收的熱量全部用來(lái)破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化. 3.對(duì)同素異構(gòu)體的解釋 這是由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很大不同.白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但白磷具有立方體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu).,19,學(xué)習(xí)交流PPT,4.對(duì)多晶體宏觀特征

3、的解釋 多晶體是由許多雜亂無(wú)章地排列著的小晶體(晶粒)組成的.平常見(jiàn)到的各種金屬材料都是多晶體.把純鐵做成的樣品放在顯微鏡下觀察，可以看到它是由許許多多晶粒組成的.晶粒有大有小，最小的只有10-5 cm，最大的也不超過(guò)10-3 cm.每個(gè)晶粒都是一個(gè)小單晶體，具有各向異性的物理性質(zhì)和規(guī)則的幾何形狀，因?yàn)榫ЯＴ诙嗑w里雜亂無(wú)章地排列著，所以多晶體沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性.它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性.多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有.,20,學(xué)習(xí)交流PPT,5.對(duì)非晶體特征的微觀解釋 在非晶體內(nèi)部，物質(zhì)微粒的排列是雜亂無(wú)章的，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，

4、在微粒非常多的情況下，沿不同方向的等長(zhǎng)直線上，微粒的個(gè)數(shù)大致相等，也就是說(shuō)，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，所以非晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性. 多晶體和非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列都是雜亂無(wú)章的，沒(méi)有一定的規(guī)律，在物理性質(zhì)上都具有各向同性，都有無(wú)規(guī)則的幾何外形.,21,學(xué)習(xí)交流PPT,【典例1】(雙選)下列敘述中錯(cuò)誤的是( ) A.晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點(diǎn)陣排列 B.單晶體具有規(guī)則的幾何外形是由于它的微粒按一定規(guī)律排列 C.非晶體有規(guī)則的幾何形狀和確定的熔點(diǎn) D.石墨的硬度比金剛石的差很多，是由于它的微粒沒(méi)有按空間點(diǎn)陣分布,22,學(xué)習(xí)交流PPT,【解題指導(dǎo)】解答

5、本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：,23,學(xué)習(xí)交流PPT,【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C、D.晶體內(nèi)部微粒排列的空間結(jié)構(gòu)決定著晶體的物理性質(zhì)是否相同；也正是由于它的微粒按一定規(guī)律排列，使單晶體具有規(guī)則的幾何形狀.石墨與金剛石的硬度相差甚遠(yuǎn)是由于它們內(nèi)部微粒的排列結(jié)構(gòu)不同，石墨的層狀結(jié)構(gòu)決定了它的質(zhì)地柔軟，而金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了其中碳原子間的作用力很強(qiáng)，所以金剛石有很大的硬度.故A、B正確. C、D錯(cuò)誤.,24,學(xué)習(xí)交流PPT,【變式訓(xùn)練】(雙選)下列有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)敘述正確的是( ) A在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒是無(wú)規(guī)則排列的 B晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性 C在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒可以自由運(yùn)動(dòng) D晶體內(nèi)部微粒

6、間存在著很強(qiáng)的作用力 【解析】選B、D.在晶體的內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒是規(guī)則排列的，A錯(cuò)誤；晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性，且微粒間存在著很強(qiáng)的作用力，B、D正確；在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振動(dòng)，而不能隨意自由移動(dòng)，C錯(cuò)誤.,25,學(xué)習(xí)交流PPT,【變式備選】(雙選)(2011石家莊高二檢測(cè))單晶體不同于非晶體，它具有規(guī)則的幾何外形，在不同方向上物理性質(zhì)不同，而且具有一定的熔點(diǎn)，下列哪些說(shuō)法可以用來(lái)解釋晶體的上述特性( ) A組成非晶體的物質(zhì)微粒，在空間按一定的規(guī)律排列成整齊的行列，構(gòu)成特定的空間點(diǎn)陣 B晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是由于不同方向上微粒數(shù)目不同，

7、微粒間距離也不相同,26,學(xué)習(xí)交流PPT,C晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是由于不同方向上的物質(zhì)微粒的性質(zhì)不同 D晶體在熔化時(shí)吸收熱量，全部用來(lái)瓦解晶體的空間點(diǎn)陣，轉(zhuǎn)化為分子勢(shì)能，因此，晶體在熔化過(guò)程中保持一定的溫度不變只有空間點(diǎn)陣完全被瓦解，晶體完全變?yōu)橐后w后，繼續(xù)加熱，溫度才會(huì)升高,27,學(xué)習(xí)交流PPT,【解析】選B、D.晶體微粒構(gòu)成的空間點(diǎn)陣是晶體有規(guī)則幾何外形的原因，A錯(cuò).晶體在物理性質(zhì)上的各向異性是由于空間點(diǎn)陣中不同方向的微粒數(shù)目不同，微粒間距離也不相同，B對(duì),C錯(cuò).晶體熔點(diǎn)的存在是由于晶體在熔化時(shí)要吸收熱量用來(lái)瓦解空間點(diǎn)陣，增加分子勢(shì)能，熔化過(guò)程中分子的熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變，即溫度

8、不變，只有當(dāng)晶體全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w后溫度才會(huì)繼續(xù)升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能才會(huì)增加,D對(duì).,28,學(xué)習(xí)交流PPT,二、新材料及其應(yīng)用,29,學(xué)習(xí)交流PPT,1.分類(lèi) (1)按材料特性劃分，可把材料分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩類(lèi)； (2)按材料的應(yīng)用領(lǐng)域劃分，可把材料分為信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等； (3)習(xí)慣上，把材料分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料.,30,學(xué)習(xí)交流PPT,2.用途 依據(jù)不同材料各自性能的不同，在許多領(lǐng)域都有它們不同的應(yīng)用.例如：不銹鋼材料在制造餐具、手術(shù)器械、化工設(shè)備等方面得以廣泛應(yīng)用；氮化硅制成的高溫陶瓷在現(xiàn)代工業(yè)和航空航天領(lǐng)域得

9、到廣泛應(yīng)用；人工合成的有機(jī)玻璃可用于制造飛機(jī)的座艙蓋及車(chē)的擋風(fēng)玻璃，還可用于制造文具和工藝品等.,31,學(xué)習(xí)交流PPT,3.形狀記憶合金 (1)定義：將一種含鎳55%、含鈦45%的“鎳鈦諾”合金絲加熱并彎成各種復(fù)雜的形狀，然后冷卻并拉直，當(dāng)再次加熱時(shí)，拉直的合金絲又恢復(fù)到原來(lái)的形狀，因此這種合金被稱(chēng)為形狀記憶合金； (2)應(yīng)用：工程機(jī)械、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域. 4.半導(dǎo)體 (1)定義：導(dǎo)電性能介于金屬導(dǎo)體和絕緣體之間，具有優(yōu)異特性的微電子材料； (2)應(yīng)用：通信衛(wèi)星、電視衛(wèi)星接收機(jī)、移動(dòng)通信、高清晰度電視以及軍用電子裝備等領(lǐng)域.,32,學(xué)習(xí)交流PPT,5.納米材料 (1)定義：把顆粒在11

10、00 nm之間的材料稱(chēng)為納米材料； (2)應(yīng)用：醫(yī)藥、電子、生物、航空等方面都有廣闊的應(yīng)用空間； (3)納米材料的良好性能主要表現(xiàn)在：力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等方面. 在力學(xué)性能方面，納米材料具有高強(qiáng)、高硬和良好的塑性; 在熱學(xué)性能方面，納米超細(xì)微粒的熔點(diǎn)比常規(guī)粉體低得多;,33,學(xué)習(xí)交流PPT,在電學(xué)性能方面，納米金屬在低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性; 在磁學(xué)性能方面，當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸小到臨界尺寸時(shí)，常規(guī)的鐵磁性材料會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樘幱陧槾判陨踔脸槾艩顟B(tài)的納米材料； 在光學(xué)性能方面，納米半導(dǎo)體材料在室溫下具有光致發(fā)光特性、光電轉(zhuǎn)換特性、介電特性和壓電特性; 在化學(xué)性能方面，納米材料具有相當(dāng)高的化學(xué)

11、活性.,34,學(xué)習(xí)交流PPT,新材料往往具有特殊性能:超高強(qiáng)度;超高硬度;超塑性;各種特殊的物理性質(zhì)(如:磁性、超導(dǎo)性等).,35,學(xué)習(xí)交流PPT,【典例2】(雙選)納米材料的奇特效應(yīng)使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能，以下關(guān)于納米材料的性能的說(shuō)法中，正確的是( ) A.在力學(xué)性能方面，納米材料具有高強(qiáng)、高硬和良好的塑性 B.在熱學(xué)性能方面，納米超細(xì)微粒的熔點(diǎn)比常規(guī)粉體低得多 C.在電學(xué)性能方面，納米金屬在低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)超導(dǎo)電性 D.在化學(xué)性能方面，納米材料化學(xué)活性低，因此化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),36,學(xué)習(xí)交流PPT,【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)注意納米材料的良好性能主要表現(xiàn)在：,37,學(xué)習(xí)交流PPT,

12、【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、B.納米材料具有良好的性能，在力學(xué)性能方面，納米材料具有高強(qiáng)、高硬和良好的塑性，A正確；在熱學(xué)性能方面，納米超細(xì)微粒的熔點(diǎn)比常規(guī)粉體低得多，B正確；在電學(xué)性能方面，納米材料在低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性；而在化學(xué)性能方面，納米材料具有相當(dāng)高的化學(xué)活性，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.,38,學(xué)習(xí)交流PPT,【變式訓(xùn)練】下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) A.材料科學(xué)是研究材料的制造、結(jié)構(gòu)與性能三者之間相互關(guān)系的科學(xué) B.材料對(duì)人類(lèi)文明進(jìn)程有著重要的影響 C.納米是長(zhǎng)度單位，1 nm=10-10 m D.半導(dǎo)體是具有優(yōu)異特性的微電子材料 【解析】選C.1 nm=10-9 m,C選項(xiàng)錯(cuò)誤；由材料的有關(guān)知識(shí)，可知A、B、D均正確.,39,學(xué)習(xí)交流PPT,【典例】(雙選)下列關(guān)于探索晶體結(jié)構(gòu)的幾個(gè)結(jié)論正確的 是( ) A1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞厄用X射線來(lái)探測(cè)固體內(nèi)部的原子排列，才證實(shí)了晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒的確是按一定的規(guī)律整齊的排列起來(lái)的 B組成晶體的物質(zhì)微粒在空間雜亂無(wú)章地排列著，并且晶體的微觀結(jié)構(gòu)沒(méi)有周期性特點(diǎn),40,學(xué)習(xí)交流PPT,C晶體內(nèi)部各微粒之間還存在著很強(qiáng)的相互作用力，這些作用力就像可以伸縮的彈簧一樣，將微粒約束在一定的平衡位置上 D熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，晶體內(nèi)部的微?？梢韵駳怏w分子那樣在任意空間里做劇烈運(yùn)動(dòng),41,學(xué)習(xí)交流PPT,【解