2.5 晶体 课件（33张PPT）

(共33张PPT)
第二章 气体、液体和固体
粤教版 选择性必修三
第五节 晶 体
基础知识回顾
气体、液体的性质：
物体 流动性 体积 形状
气体
液体
在日常生活中还有一种体积和形状固定但是不流动的物体
——固体
流动
流动
固定
不固定
随容器形状改变而改变（不固定）
不固定
固态是物质常见形态中分子聚集最紧密的一种状态。
(1)
生活中常见的固体:
(2)
玻璃
蜂蜡
塑料
石英
白糖
食盐
观察这两组固体在几何形状上有什么区别？
一组没规则形状；另一组有规则形状.
松香
橡胶
云母
雪花
Part 01
晶体与非晶体
一、晶体与非晶体
1、固体可以分为晶体和非晶体两类
（1）晶体具有天然规则的几何形状。
（2）非晶体则没有天然规则的几何形状。
常见的晶体有:
石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花和金属等
常见的非晶体有：
玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．
晶体和非晶体在适当条件下是可以转化的！
一、晶体与非晶体
1、固体可以分为晶体和非晶体两类
(1) 同一种物质即可以是晶体又可以是非晶体。
如天然的石英是晶体，而熔融过的石英(玻璃）却是非晶体。
即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的。
晶体和非晶体在适当条件下是可以转化的
(2) 对固体来说，非晶体是不稳定的，在适当条件下可以向晶体转化。
晶体——具有规则的几何形状
食盐
（立方体）
明矾
（八面体）
石英
（六面棱柱和2个六面棱锥）
雪花
（六角形）
每种晶体都有其特定的天然几何形状,矿物学上常常依据晶体的这些形状特点来鉴别矿石
食盐
明矾
石英
雪花
晶体——具有规则的几何形状
蔗糖受潮后会粘在一起形成糖块
看起来没有特定的几何形状
发现组成糖块的是一个个晶体颗粒
常见的晶体:
蔗糖
晶体——具有规则的几何形状
常见的金属没有规则的形状
组成金属的是一个个晶体颗粒
常见的晶体:
金属
一、晶体与非晶体
2、晶体可以分为单晶体和多晶体
(1)单晶体：一个物体就是一个完整的晶体
(2)多晶体：整个物体是由许多杂乱无章地排列着的
晶体颗粒组成的
例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等．
∴ 多晶体没有特定的几何形状
金属
岩石
蔗糖
食盐
单晶硅
思考与讨论
思考：通过加热熔化的方法，如何判断固体哪种是晶体,
哪种是非晶体呢？
晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点。
所以通过固体是否有固定的熔点，可以区分固体是晶体还是非晶体。
晶体与非晶体除了几何形状的区别，还有其它区别吗？
那么,晶体与非晶体除了是否有固定的熔点外，它们的物理性质还有什么差异吗
实验：观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状
玻璃片
云母片
（圆形）
（椭圆形）
玻璃（非晶体）在各个方向上导热性能是相同的
云母（晶体）在各个方向上导热性能是不同的
说明：
一、晶体与非晶体
3、晶体和非晶体在物理性质上的不同
(2)各向异性:
单晶体不仅在不同的方向上导热性能不同,表现为各向异性;
在机械强度、导电性能和光的折射率等其他物理性质在不同的方向上也不同,表现为各向异性。
(1)各向同性:
非晶体的各种物理性质、在各个方向上都是相同的，表现为各向同性。
注意：由于多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体在一般情况下是各向同性的。
把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象
晶体导光性的各向异性
o
e
双折射
（如方解石）
普通折射
（如玻璃等非晶体）
方解石晶体折射率的各向异性
一、晶体与非晶体
3、晶体和非晶体在物理性质上的不同
(2)各向异性:
单晶体不仅在不同的方向上导热性能不同,表现为各向异性;
在机械强度、导电性能和光的折射率等其他物理性质在不同的方向上也不同,表现为各向异性。
晶体具有各向异性，但并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性
① 云母导热性上表现出显著的各向异性
② 而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿
③ 有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石．
晶体和非晶体的差异
晶体和非晶体为什么会存在这么大的差异？
项目 分类　　　 宏观外形 物理性质
非晶体 没有规则的几何形状 ①没有固定熔点。
②导电、导热、光学性质表现为各向同性。
晶 体 单晶体 有规则的几何形状 ①有固定的熔点。
②导电、导热、光学性质表现为各向异性(单)/各向同性(多)
多晶体 没有规则的几何形状
Part 02
晶体的微观结构
晶体的微观结构
空间点阵假说
布拉维(Auguste Bravais)
劳厄
晶体衍射实验
晶体的微观结构
1、晶体微观结构的特点:
在晶体中,组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性。
食盐的晶体结构
2、晶体微粒的规则排列决定了晶体有规则的几何形状。
在晶体中,晶体微粒间相互作用很强,其热运动不足以克服它们相互间的作用力而远离,最终表现为在某平衡位置附近不停地振动,图中所画的点为它们振动的平衡位置。
讨论与交流
如图所示是一个平面上晶体微粒排列的情况, 请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同,并思考引起晶体各向异性的原因？
正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体在不同方向上物理性质的不同。
在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上，物质微粒的数目不同。
直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少。
3、晶体微粒的规则排列决定了晶体的各向异性。
讨论与交流
晶体和非晶体在熔解时有什么不同,怎样从它们的微观结构来说明这种不同
4、晶体微粒的规则排列决定了晶体有固定的熔点。
晶体的分子本来是有规则排列的，当熔解时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化，有固定的熔点。
非晶体的分子是没有规则排列的，当熔解时，只要有能量输入，温度就要不断升高，没有固定的熔点。
晶体的微观结构
5、同种物质可以生成不同的晶体，不同的微观结构也决定了不同的特性。
例如：石墨晶体和金刚石晶体都是由碳原子组成的，但微观结构不同。
金刚石原子间的相互作用力很强,
因而硬度大,可用来做切割工具。
石墨呈层状分布,层与层间距较大,原子间相互作用力较小,
故石墨质地松软,可用来做润滑剂。
甲
乙
利用晶体的各向异性，生活中有什么实际应用呢？
其中一个重要的应用是液晶。
Part 03
液晶
液晶
液晶在现代生活中扮演着重要角色，从最初的电子手表到如今的手机、电脑显示器、液晶电视机等。液晶一步一步地深入到我们生活的方方面面。
为什么“液体”和“晶体”联系在一起了？液晶是液体吗？
液晶显示屏
液晶
(2)在光学性质、电学性质等方面具有明显的各向异性，因而又具有晶体的某些性质。
2.液晶具有的物理性质
(1)在力学性质上具有液体的流动性、连续性，可以形成液滴;
1.定义：（液晶不是固体也不是液体）
有些有机化合物在固态向液态转化的过程中存在着混浊的中间态，中间态液体具有与晶体相似的性质,故称为液态晶体,简称液晶。
液晶
液晶的分子有些是长棒状的,有些是碟状或板状的,
长棒状(向列型)液晶
它们沿一定方向的排列比较整齐,但彼此间前后左右的位置可以变动, 这好像装在铅笔盒中的许多铅笔,它们既能左右滚动,又能前后滑动,但始终保持排列的方向不变。
长棒状液晶对外界的某些作用很敏感。
在外加电压的影响下,液晶的分子不再平行排列,液晶会由透明状态变成混浊状态,去掉电压又恢复透明, 利用液晶的这一特性可以制作显示元件。
液晶数码管
课堂小结
固体分为晶体和非晶体两大类。
晶体和非晶体在几何形状与物理性质上的差别
晶体分为单晶体和多晶体。
1.外形上
2.物理性质上
用固体的微观结构解释晶体、非晶体的特点。
1、晶体微观结构的特点
2、晶体微粒的规则排列
液晶的主要性质及其在显示技术中的一些应用。
3、同种物质可以生成不同的晶体，不同的微观结构也决定了不同的特性。
决定了晶体有规则的几何形状。
决定了晶体的各向异性。
决定了晶体有固定的熔点。
课堂练习
某人为了检验一块薄片物质是否为晶体，做了一个实验。
他以薄片的正中央O为坐标原点，建立Oxy平面直角坐标系，在两个坐标轴上分别取两点x1和y1，使x1和y1到O点的距离相等。在x1和y1上分别固定一个测温元件，再把一个针状热源放在O点，发现x1点和y1点的温度在缓慢升高，但两点温度的高低没有差异。于是得出结论：这块薄片是非晶体。
请说明：以上结论科学吗？为什么？
不科学。
(1)若从两点温度的高低没有差异就判断该物质薄片为各向同性的话，该物质薄片除了是非晶体，还可能是多晶体。
(2)此外，仅两个特定方向上的同性，并不能说明各个方向都同性。
课堂练习
2、在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围分别如图 (a)、(b)、(c)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(d)所示。则由此可判断出甲为________，乙为________，丙为________。
(填“单晶体”、“多晶体”或“非晶体”)
多晶体
非晶体
单晶体
解析：晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。
单晶体的物理性质具有各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性。
课堂练习
3．下列说法正确的是（　　）(多选）
A．晶体一定具有固定的熔点，但不一定具有规则的几何外形
B．液晶就是液体和晶体的混合物
C．用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
D．物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也可能是非晶体
液晶是一些物体从固态向液态过渡的一个混浊的中间态
云母片
AD
课堂练习
4、晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子)，图中AB、AC、AD为等长的三条线段.下列说法正确的是（ ）
C
A. A处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动
B. 三条线段上晶体分子的数目相同，表明晶体的物理性质是各向同性的
C. 三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的
D. 以上说法均不正确
课堂练习
5、(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的有（ ）
A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
AD
解析：若物体是晶体，则熔化过程中，温度保持不变，A项正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形是晶体各向异性的表现，说明云母片是晶体，B项错误；天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，C项错误；由于石墨和金刚石的物质微粒排列结构不同，导致了它们的物理性质不同，D项正确。