2.1　固体类型及微观结构 课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
第二章　固体与液体
固体类型及微观结构
2
了解晶体和非晶体的微观结构
1
知道固体分为晶体和非晶体,掌握晶体和非晶体的区别
重点
难点
晶体和非晶体
1.观察以下甲、乙两组图片,说出它们外形上的区别 再用显微镜观察食盐和松香粉末的外形,两者有什么样的差别
食盐
明矾
雪花
水晶
松香
沥青
甲
乙
食盐
明矾
雪花
水晶
松香
沥青
甲
乙
图甲中各物体的外形规则,图乙中各物体的外形不规则。
食盐颗粒总是呈现立方体形,松香颗粒没有规则的几何形状。
2.在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面,石蜡熔化, 那么你看到的现象及得出的结论是什么
玻璃片上石蜡的熔化区域呈圆形,说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同。云母片上石蜡的熔化区域呈椭圆形,说明云母片沿各个方向的导热性能不相同。
玻璃片融化区域
云母片融化区域
固体的分类
1.固体的分类
(1)分类:固体通常可以分为 和 两大类。
(2)实例
①晶体:糖、盐、金、银、铜、铁、锡、铝等。
②非晶体:玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。
晶体
非晶体
2.单晶体与多晶体
(1)晶体可分为 和 两类。
(2)单晶体
①结构特点:具有 的几何形状,外形都是由若干个 围成的 。
②物理性质:某些物理性质表现为 ,有 的熔点。
(3)多晶体
①结构特点:没有规则的几何形状,都是由大量细微的单晶体 地排列在一起构成的。
②物理性质:物理性质上表现为 ,有 的熔点。
单晶体
多晶体
规则
平面
多面体
各向异性
固定
杂乱无章
各向同性
固定
3.晶体与非晶体的转化
晶体与非晶体在一定的条件下可以 ,如非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理,可使其结构有序化,变为多晶体;传统的金属晶体经过急冷处理,可制得非晶态金属——金属玻璃。
相互转化
1.非晶体有规则的形状吗 物理性质有哪些
答案　非晶体没有规则的形状,没有固定的熔点,表现为各向同性。
2.常见的金属没有规则的形状,但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体
答案　金属虽然没有规则的几何外形,但是有固定的熔点,所以金属是晶体而不是非晶体。
→铁的熔点为1535摄氏度
3.怎么理解单晶体的各向异性 单晶体在各种物理性质上都表现出各向异性吗
答案　单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同,也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性质时,测试结果不同。
通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等。
单晶体具有各向异性,并不是说单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性。某种单晶体只在特定物理性质上表现出各向异性。
(1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形(　　)
(2)没有确定的熔化温度的固体一定是非晶体(　　)
(3)物理性质表现为各向同性的一定是非晶体(　　)
(4)单晶体的各向异性是指在每一种物理性质上都表现为各向异性。
(　　)
(5)某一大块多晶体粉碎成形状相同的颗粒,每个颗粒为一个单晶体。
(　　)
×
√
×
×
×
1.(多选)(2023·重庆巴蜀中学高二期中)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是
A.物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也有可能是非晶体
B.晶体一般都具有规则的几何形状,形状不规则的固体一定是非晶体
C.晶体和非晶体熔化过程中温度都升高
D.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
√
√
2.(2023·重庆巴蜀中学高二期末)在甲、乙、丙三块固体薄片上涂上蜡,用烧热的针尖接触其背面一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示。而三块固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示,则下列说法中正确的是
A.甲一定是非晶体
B.乙可能是金属薄片
C.丙在一定条件下可能转化成乙
D.丙熔化过程中,温度不变,则内能不变
√
判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法
1.区分晶体与非晶体的方法:看其有无确定的熔点,晶体具有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔化温度。仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体。
2.区分单晶体和多晶体的方法:看其是否具有各向异性,单晶体某些物理性质表现出各向异性。
固体的微观结构
家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”,然而,这种锁使用一段时间后,锁舌就会变涩而不易被碰入,造成关门困难,这时,你可以用铅笔在锁舌上摩擦几下,“碰锁”便开关自如,并且可以持续几个月之久,请你动手试一试,并解释其中的道理。
石墨是金刚石的同素异形体,两者的不同结构,造成了物理性质上的很大差异,金刚石质地坚硬,而石墨由于具有层状结构,层与层之间结合不很紧密,故层与层之间易脱落,能起到润滑作用,用铅笔在纸上写字也是这个道理。
石英(二氧化硅晶体)
1.微观结构
(1)单晶体:单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是 的,所以单晶体在物理性质上表现为各向 。
(2)非晶体:非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本 ,所以非晶体在物理性质上表现为各向 。
不一样
异性
相同
同性
晶体结构
晶体模型
玻璃(二氧化硅非晶体)
2.同种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体,虽然构成这些晶体的物质微粒都相同,但是由于它们的 不同,物理性质也不同。如金刚石、石墨都是由碳原子构成的晶体,但是它们的物理性质有很大差异。
排列形式
3.晶体具有确定熔点的解释
晶体在熔化成液体的过程中,规则排列的分子之间的距离要增加,分子间的作用力表现为引力,外界提供的热量用来克服分子的引力做功,使____
增大,而分子平均动能不变,所以熔化过程中 不变,吸收的热量只转化成 。
分子
势能
温度
分子势能
1.石墨和金刚石都是由碳原子组成的,为什么石墨很软,而金刚石却很坚硬呢
答案　金刚石中碳原子间的作用力很强,而石墨是层状结构,层与层之间距离较大,原子间的作用力比较弱,所以金刚石很坚硬,石墨却很松软。
答案　由晶体微粒的排列情况可知,沿不同方向单位长度上微粒的数目均不相同,正是这种不同,使晶体的物理性质表现为各向异性。
2.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。
晶体各向异性的微观解释
3.(多选)下列说法正确的是
A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体是不可以相互转化的
B.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的
晶体
C.天然石英在某些性质上表现为各向异性,是由于组成该物质的微粒在空
间有规则地排列着
D.同种物质在不同条件下所生成的晶体微粒的排列规律相同
√
√
4.(多选)2010年的诺贝尔物理学奖授予了安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。他们通过透明胶带对石墨进行反复地粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小,最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯,是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构,根据以上信息和已学知识判断,下列说法正确的是
A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体
B.石墨是单质,石墨烯是化合物
C.石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
√
√
5.(多选)下列说法正确的是
A.单晶体的各向异性是由于组成它的微粒按照一定的规则在空间分布着
B.单晶体具有规则的几何形状是由于组成它的微粒按一定规律排列
C.非晶体有规则的几何形状和确定的熔点
D.石墨的硬度与金刚石差得多,是由于组成它的微粒没有按空间点阵分布
√
√
固体
晶体和非晶体
单晶体：有规则的几何外形,有固定的熔点、
物理性质各向异性
固体的微观结构
在各种晶体中,原子(或分子、离子)按照一定的规则排列,具有空间上的周期性
多晶体：无规则的几何外形,有固定的熔点、
物理性质各向同性
非晶体：无规则的几何外形,无固定的熔点、
物理性质各向同性
物理性质表现为各向同性的固体既有可能是非晶体,也有可能是多晶体,故A正确;
多晶体一般形状不规则,但仍然是晶体,故B错误;
晶体有确定的熔点,熔化过程,温度不变,非晶体没有确定熔点,熔化过程温度升高,故C错误;
天然石英是晶体,熔化后形成的玻璃是非晶体,说明晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化,故D正确。
甲表现为各向同性,且有固定的熔点,则甲一定不是非晶体,故A错误;乙表现为各向同性,且导热性良好,但是乙没有固定的熔点,则乙是非晶体,不可能是金属薄片,故B错误;丙表现为各向异性,且有固定的熔点,是单晶体,因晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化,可知丙在一定条件下可能转化成乙,故C正确;丙熔化过程中,温度不变,分子平均动能不变,但是吸收热量,内能增加,故D错误。
石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质,A、B错误,C正确;
两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的,D正确。
晶体内部微粒排列的空间结构的不同决定着晶体物理性质的不同,正是由于组成它的微粒按一定规律排列,所以单晶体具有规则的几何形状,在某些性质上表现各向异性。非晶体没有规则的几何形状和确定的熔点。石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同,但它们都是晶体,组成它们的微粒都分别按不同的空间点阵分布。所以选项A、B正确,C、D错误。