3.1.1 物质的聚集状态、晶体与非晶体 课件（共27页） 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共26张PPT)
第一节
物质的聚集状态与晶体的常识
第1课时　
物质的聚集状态、晶体与非晶体
人教版（2019）化学选择性必修二
第三章 晶体结构与性质
1.认识物质的聚集状态。了解晶体结构的测定方法。
2.能从微观角度理解晶体的结构特征,并能结合晶体的特点判断晶体和非晶体。
3.能运用多种晶体模型来描述和解释有关晶体性质的现象,能根据晶胞结构确定微粒个数和化学式。
结合以前的学习内容，我们还知道物质状态之间的哪些转变呢？
在视频中我们看到了不同物质结晶的微观过程。结晶是物质从液态转化为固态的过程，这一变化过程中只是克服分子间作用力或者破坏化学键,不会有新的化学键形成，是一种物理变化。
物质的三态变化均是物理变化
物质的聚集状态
1、物质的聚集状态
通常物质有三种存在状态,即固态、液态和气态。
现代科技发现物质的聚集状态除了三态外还有更多的物质聚集状态，如等电子体、离子液体、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
极光
雷电
物质的聚集状态
气态
固态
液态
晶态
塑晶态
液晶态
非晶态
液晶
等离子体
离子液体
气态和液态物质不一定都由分子构成
由电子、阳离子和电中性粒子（分子或原子）组成的整体上呈电中性的气态物质。
是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
阅读课本“等离子体”相关资料，思考以下问题。
问题1:等离子体是如何形成的
问题2:等离子体的存在状态及组成微粒是什么
问题3:等离子体有何特性 有什么应用
提示:高温或外加电场激发或用紫外线、X射线和γ射线照射气体,都可以使气体转变为等离子体。
提示:等离子体是一种特殊的气体,由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成,整体呈电中性。
提示:等离子体具有良好的导电性和很高的温度及流动性。例如,运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器;利用等离子体可以进行化学合成;核聚变也是在等离子态下发生的;等等。
2、等离子体
等离子体具有良好的 和
。
(1)概念
气态物质在 或者在 激发下，分子发生分解，产生 等。这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈 的物质 称为等离子体。
高温
外加电场
电子和阳离子
电中性
聚集体
导电性
流动性
(2)特点
等离子体是一种特殊的气体。
科学史话
1888年,奥地利人莱尼采尔(F.Reinitzer)发现,苯甲酸胆甾酯加热达到熔点后,先呈浑浊态,再加热达一定温度时,浑浊态变透明清亮态。1889年,德国人莱曼(O.Lehmann)将上述熔点至澄清点温度范围内的物质状态命名为液晶(如图),后称热致液晶。
阅读课本“液晶”相关资料，思考以下问题。
问题1:液晶是固态还是液态物质
问题2:液晶有什么特殊的性质
问题3:在生产生活中液晶有何用途
提示:液晶不是固态也不是液态,是介于液态和晶态之间的物质特殊聚集状态。
提示:液晶既具有液体的流动性、黏度、形变性,又具有晶体的某些物理性质,如导热性、光学性质等,表现出类似晶体的各向异性。
提示:用于液晶显示器、合成高强度的液晶纤维用于航空和国防等。
3、液晶
(1)概念
物质加热到达到熔点后，先呈浑浊态，再加热达到一定温度时，浑浊态变透明清亮态，将熔点至澄清点温度范围内的物质状态称为液晶。
(2)特征
液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、性变形等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等。
(3)应用
液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器，由于施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，从而显示数字、文字或图像。再如，合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。
图2 清华课题组开发液晶弹性体加捻纤维
图1 电脑液晶显示屏
氯化钠
蜡状白磷
硫黄
炭黑
玻璃
碘
观察下列固体形态。
晶体和非晶体
1、晶体、非晶体定义
内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。
(1)晶体概念
(2)分类
根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用，可分为：
晶体
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
如：NaCl晶体、CsCl晶体、CuSO4晶体
如：金刚石晶体、SiO2晶体、SiC晶体
如：干冰、冰、硫（S8）
如：单质铜、铁、铝
(3)非晶体概念
内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。
玻璃又称玻璃体
炭黑又称无定形体
2、晶体的特性
(1)自范性
在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形。
晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长的速率适当。
缓慢凝固→得到晶体
凝固过快→粉末、块状物或非晶态(玻璃态)
熔融态物质
外层快速固化--非晶体
玛瑙
水晶
内部缓慢形成--晶体
本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。
非晶体粒子的排列则相对无序，无自范性。
(2)各向异性
晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质。
同一晶体中，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，如硬度、导热性、导电性、光学性质等，常常随方向的不同而有所差异。
分别用红热的针接触蜡面中央
表面涂蜡的玻璃
柱面涂蜡的水晶
各方向不均匀导热
各方向均匀导热
(3)固定的熔、沸点
晶体
非晶体
晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。
(4)能使X射线产生衍射
利用这种性质，人们建立了测定晶体结构最科学的方法——对固体进行X衍射实验
3、晶体和非晶体的本质差异
自范性 微观结构
晶体
非晶体
有
(能自发呈现多面体外形)
没有
(不能自发呈现多面体外形)
原子在三维空间里呈
周期性有序排列
原子排列相对无序
实验步骤 实验现象
(1)用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。
(2)在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察实验现象。
(3)在250 mL烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。
硫加热融化，自然冷却结晶后，得到黄色晶体。
固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷又重新凝聚成紫黑色的固体。
有白色细小晶体析出。
实验探究 晶体的制备
4、获取晶体的途径
熔融态物质凝固
气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)
溶质从溶液中析出(结晶)
饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体
从熔融态结晶出的硫晶体
升华得到的碘晶体
如图是某固体的微观结构示意图
问题1:区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是什么 试根据示意图判断固体Ⅰ、Ⅱ的类型。
提示:最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。根据结构图可知,Ⅰ中微粒呈周期性有序排列,为晶体;Ⅱ中微粒排列不规则,为非晶体。
问题2:将固体Ⅰ、Ⅱ分别加热至熔化,各有什么现象发生 该现象能说明晶体、非晶体的哪种性质
提示:加热晶体Ⅰ,温度达到熔点时晶体Ⅰ开始熔化,在全部熔化以前,继续加热,温度基本保持不变,完全熔化后,温度才开始升高,所以晶体有固定的熔点。加热非晶体Ⅱ时,温度升高到某一程度后非晶体Ⅱ开始软化,流动性增强,最后变为液体。从软化到完全熔化,中间经过较大的温度范围,所以非晶体无固定的熔点。
④晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
①同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。
②有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。
③具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。
晶体和非晶体的认识误区
晶体 非晶体
微观结构特征
性质 特征 自范性
各向异性
熔点
鉴别方法 间接方法 科学方法 举例
粒子周期性有序排列
粒子排列相对无序
有
无
有
无
固定
不固定
看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的
各向异性
对固体进行X－射线衍射实验
NaCl、I2、SiO2、Na
晶体等
玻璃、橡胶等
晶体和非晶体的对比
1.下列物质中,不属于非晶体的是(　 　)
A.玻璃 B.石蜡和沥青 C.水晶 D. 塑料
C
2.下列过程得到的固体不是晶体的是(　 　)
A.将NaCl饱和溶液降温所得到的固体
B.气态H2O冷却直接形成的固体
C.熔融的KNO3冷却后所得到的固体
D.将液态的玻璃冷却后所得到的固体
3.下列有关晶体常识的叙述错误的是(　 　)
A.水晶属于晶体,有固定的熔点,而玻璃无固定的熔点,属于非晶体
B.当单一波长的X射线通过晶体时可以发生衍射
C.晶体都具有自范性,自范性是晶体的本质属性
D.晶体都具有规则的几何外形,而非晶体都不具有规则的几何外形
D
D