第1課時(shí)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)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)溫故知新1.物質(zhì)有幾種聚集狀態(tài)，他們轉(zhuǎn)化過程中能量變化如何？轉(zhuǎn)過過程對(duì)應(yīng)的微觀過程又是怎樣的？物質(zhì)的聚集狀態(tài)微觀結(jié)構(gòu)微觀運(yùn)動(dòng)宏觀性質(zhì)固態(tài)微粒緊密排列，微粒間的空隙很小在固定的位置上振動(dòng)大多有固定的形狀，幾乎不能被壓縮液態(tài)微粒排列較緊密，微粒間的空隙較小介于固態(tài)和氣態(tài)之間沒有固定的形狀，不易被壓縮氣態(tài)微粒間的距離較大可以自由移動(dòng)沒有固定的形狀，容易被壓縮溫故知新2.在冷卻硝酸鉀熱飽和溶液過程中，得到的硝酸鉀固體具有怎樣的外觀？你注意觀察過雪花么，它的外觀又有怎樣的特點(diǎn)？硝酸鉀是規(guī)則的針狀固體；雪花呈現(xiàn)出六邊形或與六邊形具有相同的對(duì)稱性。一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)20世紀(jì)前，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(dòng)，在氣態(tài)能自由移動(dòng)，在液態(tài)則介乎二者之間。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。例如，氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。他們的晶體是由離子或原子組成的。1.晶體組成微粒一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)氣態(tài)和液體物質(zhì)也同樣不一定由分子構(gòu)成。例如：等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)。等離子體是一種特殊的氣體，存在于我們周圍。在日光燈和霓虹燈的燈管里，在蠟燭的火焰里，在極光和雷電里，都能找到等離子體。2.等離子體一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)等離子體中含有帶電粒子且能自由運(yùn)動(dòng)，使等離子體具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性，因此等離子體用途十分廣泛。例如，運(yùn)用等離子體顯示技術(shù)可以制造等離子體顯示器；利用等離子體可以進(jìn)行化學(xué)合成；核聚變也是在等離子態(tài)下發(fā)生的。一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)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、形變性等，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，表現(xiàn)出類似晶體的各向異性。3.液晶一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)液晶的宏觀性質(zhì)像晶體一樣表現(xiàn)出各向異性，據(jù)此可以猜想到在微觀結(jié)構(gòu)層面，液晶分子的空間排列會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。研究發(fā)現(xiàn)，液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的排列，由此在分子長軸的平行方向和垂直方向表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)由于施加電場可使液晶的長軸取向發(fā)生不同程度的改變，從而顯示數(shù)字、文字或圖像。液晶最重要的用途是制造液晶顯示器，這種顯示器在電子手表、計(jì)算器、數(shù)字儀表、計(jì)算機(jī)顯示器、電視顯示屏等器材中得到廣泛應(yīng)用。

二、晶體與非晶體走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，你能見到許多固體，如紫黑色的碘，黃色的硫磺，藍(lán)色的硫酸銅，無色的二氧化硅等。1.晶體與非晶體的本質(zhì)差異放眼世界，自然界中絕大多數(shù)礦物也都是固體。二、晶體與非晶體你一定還能說出生活中常見的更多的固體，如金屬、玻璃、陶瓷、磚瓦、水泥、塑料、橡膠、木材……你是否知道固體有晶體和非晶體之分？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。二、晶體與非晶體晶體與非晶體的本質(zhì)差異固體自范性微觀結(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)無序晶體的自范性是指晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。二、晶體與非晶體2.晶體的自范性同一種物質(zhì)的晶體在形成過程中可以得到若干種規(guī)則外形的多面體，如圖所示。二、晶體與非晶體所謂自發(fā)過程，即自動(dòng)發(fā)生的過程。不過自發(fā)過程的實(shí)現(xiàn)，仍需要一定的條件。對(duì)于晶體的形成過程而言，晶體適當(dāng)?shù)纳L速率就是必要條件之一。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過快，常常只得到肉眼看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物，甚至只是非晶態(tài)。例如，天然的水晶球是巖漿里熔融態(tài)的SiO2侵入地殼內(nèi)的空洞冷卻形成的。剖開水晶球，它的外層是看不到晶體外形的瑪瑙，內(nèi)層才是呈現(xiàn)晶體外形的水晶。二、晶體與非晶體上圖是天然水晶球的剖面圖，可以看到，外層為瑪瑙，內(nèi)層為水晶。熔融態(tài)的SiO2侵入空洞后，靠外的部分熱交換更快，結(jié)果是快速冷卻；外層冷卻后，使內(nèi)層與外界隔絕，內(nèi)部的SiO2經(jīng)緩慢冷卻形成SiO2晶體。二、晶體與非晶體本質(zhì)上，晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期的有序排列的宏觀現(xiàn)象。相反，非晶體中粒子的排列則相對(duì)無序，因而無自范性。晶體SiO2（左）和非晶體SiO2（右）的投影示意圖二、晶體與非晶體3.晶體的制備得到晶體一般有三條途徑：（1）熔融態(tài)物質(zhì)凝固

實(shí)驗(yàn)：用研缽把硫磺粉末研細(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。通過熔融法結(jié)晶得到的單斜硫晶體二、晶體與非晶體3.晶體的制備（2）氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華)

實(shí)驗(yàn)：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。通過凝華法結(jié)晶得到的碘晶體二、晶體與非晶體3.晶體的制備（3）溶質(zhì)從溶液中析出

實(shí)驗(yàn)：在甲苯中加入過量硫磺粉，加熱至硫磺全部溶解，自然冷卻結(jié)晶后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。通過溶質(zhì)析出法結(jié)晶得到的硫晶體二、晶體與非晶體許多固體粉末用肉眼看不到晶體外形，但在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下可觀察到規(guī)則的晶體外形。這充分證明固體粉末仍是晶體，只是晶粒太小，肉眼看不到而已。顯微鏡下的NaCl（左）、Na2SO4（中）、NH4Cl（右）晶體二、晶體與非晶體4.晶體的各向異性晶體的特點(diǎn)并不僅限于外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的高度有序性，它們的某些物理性質(zhì)在不同方向是有差異的，如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性質(zhì)等，稱為晶體的各向異性。各向異性的本質(zhì)是沿晶胞的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不相同。各向異性同樣反映了晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的有序性，而且通過這些性質(zhì)可以了解晶體的內(nèi)部排列與結(jié)構(gòu)的一些信息。二、晶體與非晶體石墨導(dǎo)電性的各向異性：在平行于石墨層和垂直于石墨層的方向?qū)щ娔芰τ忻黠@區(qū)別。水晶導(dǎo)熱性的各向異性：在水晶的柱面上滴一滴熔化的石蠟，用一根紅熱的鐵針刺中凝固的石蠟，石蠟在不同的方向熔化快慢不同。二、晶體與非晶體5.晶體的判斷方法考察固體的某些性質(zhì)，如熔點(diǎn)，可以間接地確定某一固體是否是晶體，因?yàn)榫w的熔點(diǎn)較固定，而非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，熔化過程溫度會(huì)發(fā)生變化。晶體（左）和非晶體（右）的熔化曲線二、晶體與非晶體（1）下圖是某同學(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？【思考討論】晶體與非晶體的根本區(qū)別在于構(gòu)成固體中的粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。圖中構(gòu)成玻璃的粒子無周期性，無序，所以玻璃是非晶體。二、晶體與非晶體（2）根據(jù)晶體物理性質(zhì)的各向異性的特點(diǎn)，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。【思考討論】1.觀察寶石的形狀，具有多面體的外形；測試它的硬度，可在玻璃上刻畫出痕跡，初步確定它是晶體；2.可利用寶石的折光率鑒別；3.可進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)鑒別。課堂小結(jié)1.除常見的固體、氣體、液體外，還存在多種其他聚集狀態(tài)，如液晶態(tài)，等離子體等。同樣狀態(tài)的物質(zhì)，微觀組成粒子可以不同，如分子、原子、離子等。2.晶體與非晶體的本質(zhì)差異在于構(gòu)成固體中的粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。3.晶體微觀結(jié)構(gòu)的周期性和有序性在宏觀性質(zhì)上體現(xiàn)為晶體的自范性和各向異性。另一方面，利用這些性質(zhì)也可以判斷固體是晶體還是非晶體。4.制備晶體常用的三種方法：（1）熔融態(tài)物質(zhì)凝固（2）凝華（3）溶質(zhì)從溶液中析出。課堂練習(xí)1.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，有固定的熔點(diǎn)，能夠使X光發(fā)生有規(guī)律的衍射C.晶體研碎后即變?yōu)榉蔷w

D.將玻璃加工成規(guī)則的固體即變?yōu)榫wB解析

A項(xiàng)，晶體規(guī)則的幾何外形是在合適條件下自發(fā)形成的，它是晶體的必要條件而非充分條件。B項(xiàng)是晶體微觀結(jié)構(gòu)周期性所體現(xiàn)的宏觀性質(zhì)。C項(xiàng)，晶體研碎的過程只改變了宏觀顆粒的大小，并未改變微觀結(jié)構(gòu)的周期性，研碎后變?yōu)樾【w。D項(xiàng)宏觀加工不改變玻璃微觀的無序性，故始終是非晶體。課堂練習(xí)2.關(guān)于晶體的自范性，下列敘述正確的是（）A.破損的晶體能夠在固態(tài)時(shí)自動(dòng)變成規(guī)則的多面體

B.缺角的硫酸銅晶體在飽和的硫酸銅溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖木wC.圓形容