3.1 晶体 第1课时（42张）

第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
第三章 晶体结构与性质
第1课时 物质的聚集状态
学习目标
1、能说出包含“固、液、气”在内的更多的物质聚集状态。
2、能说出晶体和非晶体的区别，了解获得晶体的一般途径。
【思考与讨论】你熟悉的物质的聚集状态有哪些？
固态
液态
气态
气化
(吸热)
液化
(放热)
凝固
(放热)
融化
(吸热)
升华
(吸热)
凝华
(放热)
物质三态间的相互转化
物质的三态变化是物理变化，变化时克服分子间作用力或破坏化学键，但不会有新的化学键形成。
物质发生三态变化的原因是什么？
人们以为分子是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态则介乎二者之间。
20 世纪前
这种认识全面吗？
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氯化钠
金刚石
二氧化硅
铜
20世纪初，通过X射线衍射等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子。例如，氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等。
气体和液体物质一定是分子吗？
一、物质的聚集状态
极光
雷电
那么雷电和极光里的物质又是什么状态的呢？
思考与讨论
雷电和极光其实就是气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等。
物质的存在形态
2、特点：
由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体。
1、概念：
等离子体具有良好的导电性和流动性。
一、物质的聚集状态
等离子体

等离子体可以制造等离子体显示器、化学合成、核裂变等。
3、用途：
等离子体显示器
核聚变
日光灯
霓虹灯
一、物质的聚集状态
等离子体

等离子体是一种特殊的气体，存在于我们的周围。如日光灯和霓虹灯的灯管里，在蜡烛的火焰里，在雷电和极光里都能找到。
气态和液态物质不一定都是由分子构成。
2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液
离子液体
离子液体

离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体。
一、物质的聚集状态
特征：
介于 和 之间的物质状态
晶态
液态
流动性、黏度、形变性等
导热性、光学性质等
物质加热达到熔点后，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。
一、物质的聚集状态
液晶

液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器；合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、坦克、防弹衣等。
一、物质的聚集状态
液晶

物质的聚集状态
气态
固态
液态
晶态
塑晶态
液晶态
非晶态
一、物质的聚集状态
等离子体

液晶

离子液体

课堂练习1：正误判断
(1)物质的聚集状态只有固、液、气三种状态( )
(2)等离子体是一种特殊的气体，液晶是液体( )
(3)液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶( )
(4)等离子显示器和液晶显示器原理相同( )
(5)等离子体和液晶都有导电、导热、流动性和光学性质( )
(6)棒状分子液晶内部分子是极性（或极易极化的）分子( )
×
×
×
×
√ 　　
√ 　　
课堂练习2：1925年贝尔德在英国首次成功装配世界第一台电视机，短短几十年时间，电视机经历了从黑白到彩色，从手动到遥控，从平板电视机到液晶电视机的发展历程。下列关于液晶的叙述错误的是（ ）
A、液晶是物质的一种聚集状态
B、液晶具有流动性
C、液晶和液态是物质的同一种聚集状态
D、液晶具有各向异性
C
走进化学实验室，你能见到许多固体。
黄色的硫黄（S8）
紫黑色的碘（I2）
硫酸铜晶体
蜡状的白磷（P4）
高锰酸钾晶体
白色的碳酸钙
二氧化硅晶体—白水晶
紫色萤石晶体
食盐晶体
放眼世界，自然界中绝大多数矿物也都是固体。
菱锰矿晶体（碳酸盐）
明矾晶体
碳晶体—金刚石
你一定还能说出生活中常见的更多的固体。
金属晶体－铜
玻璃杯
陶瓷
砖瓦
橡胶
塑料
绝大多数常见的固体是晶体，只有如玻璃、炭黑之类的物质属于非晶体。
炭黑又称无定形体
二、晶体与非晶体
晶体和非晶体有什么本质差异呢？
玻璃又称玻璃体
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自范性
微观结构
晶体
有(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
非晶体
没有(不能自发呈现多面体外形)
原子排列相对无序
1.晶体与非晶体的本质差异
晶体中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距离就重复出现的排列，粒子排列的周期性导致晶体呈现规则的几何外形。
晶体：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。
非晶体：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。
二、晶体与非晶体
(1)晶体的自范性
①概念：
晶体的自范性即晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
②晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
天然水晶球里的玛瑙和水晶
玛瑙
水晶
天然水晶球是熔融态SiO2侵入地壳内的空洞冷却形成的
玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成——没有规则外形
水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成——有规则外形
2.晶体的性质
③本质
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，因而无自范性
图3-6 晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
晶体的各向同向和各向异性实验
晶体在不同方向上表现出不同的物理性质，称为晶体的各向异性，包括晶体的强度、光学性质、导电性、导热性等物理性质。
非晶体不具有物理性质各向异性的特点
(2)晶体的各向异性
石墨在与层平行的方向导电率约为在与层垂直方向上导电率的1万倍
分别用红热的铁丝接触蜡面中央
表面涂蜡的玻璃
表面涂蜡的云母
各方向不均匀导热
各方向均匀导热
内部质点的有序排列
晶体的各向异性
决定
反映
微观本质
宏观现象
反映在步冷曲线上出现平台, 而非晶体没有固定的熔点, 反映在步冷曲线上不会出现平台。
t/min
T/K
t/min
T/K
晶体步冷曲线
非晶体步冷曲线
(3)晶体具有固定的熔点
3.区别晶体于非晶体的方法
①最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。
②测熔点。
晶体有固定熔点，非晶体没有固定熔点
非晶体和晶体SiO2粉末衍射图谱的对比
(1)图 3-7 是某同学找到的一张玻璃结构的示意图，根据这张图判断玻璃是不是晶体。为什么？
玻璃中的粒子无周期性地排列，是无序的。所以，玻璃不是晶体。
【思考与讨论】
(2)根据晶体物理性质各向异性的特点，能鉴别用玻璃仿造的假宝石。请你列举一些可能有效的方法鉴别假宝石？
a.观察宝石的形状，具有多面体的外形；b.测试它的硬度，在玻璃上刻画；c.利用宝石的折光率鉴别；d.可进行X射线衍射实验鉴别。
【思考与讨论】同学们，回顾物质三态之间的相互转化，以及溶液的有关知识，你能想出几种制备晶体的方法吗？
液态
升华（吸热）
（放热）凝华
固态
气态
（吸热）汽化
液化（放热）
（放热）凝固
熔化（吸热）
实验探究
探究一：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
探究二：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。把小烧杯放在陶土网上小火加热，观察实验现象。
探究三：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。
实验内容
实验操作及现象
获取硫黄晶体
实验现象
硫黄粉
自然冷却
淡黄色的菱形硫黄晶体
熔融态硫
加热
探究一：
实验内容
实验操作及现象
获取碘晶体
实验现象
加热时，烧杯内产生大量 气体，没有出现液态的碘，停止加热，烧杯内的 ，最后消失，表面皿底部出现 晶体颗粒
紫色气体渐渐消褪
紫色
紫黑色
探究二：
实验内容
实验操作及现象
获取氯化钠晶体
实验现象
在烧杯底部慢慢析出立方体的_________晶体颗粒
无色
探究三：
晶体的获得
（1）熔融态物质凝固
（2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）
（3）溶质从溶液中析出
从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
4.晶体获得的途径
资料卡片——制备晶体的三种途径的可制得有重要价值的大晶体
熔融态硅制备的“拉单晶”
KH2PO4 的水溶液结晶
气相沉积得CVD
常见的晶体大多是具有光泽的块状或颗粒状固体，那么，粉末状的依然是晶体！
特别说明
碳酸钙晶体粉末和电子显微镜下的碳酸钙晶体
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。
特别提醒：
{7DF18680-E054-41AD-8BC1-D1AEF772440D}
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
熔点和各向异性
X射线衍射实验
NaCl、I2、SiO2、金属
橡胶、玻璃
【小结】
(1)晶体一定都有规则的几何外形。 (　　)
(2)熔融态物质快速冷却即可得到晶体。(　　)
(3)粉末状的固体也有可能是晶体。(　　)
(4)有规则几何外形的固体一定是晶体(　　)
(5)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体。 ( )
(6)晶体有自范性且其微粒排列有序，在化学性质上表现各向异性。( )
(7)晶体一定比非晶体的熔点高( )

课堂练习3：判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
×
×
×
×
×
√ 　　
√ 　　
课堂练习4：下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是( )
A.是否为具有规则几何外形的固体
B.是否具有各向异性
C.是否具有美观、对称的外形
D.内部微粒在空间是否呈周期性有序排列
课堂练习5：下列物质中属于晶体的是( )
①橡胶　②玻璃　③食盐　④水晶　⑤塑料　⑥胆矾
A.①④⑤ B.②③⑥
C.①③④ D.③④⑥
D
D
课堂练习6：要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可采取的操作是( )
A. 配制比室温高10～20 ℃的明矾饱和溶液，然后浸入悬挂的明
矾小晶核，室温下静置
B. 在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却结晶
C. 室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置
D. 快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出
A