【高中化學】晶體與非晶體【第一課時】2022-2023學年高二化學同步課件（人教版2019選擇性必修二）

第三章

晶體結構與性質第一節(jié)物質的聚集狀態(tài)與晶體的常識第1課時

物質的聚集狀態(tài)、晶體與非晶體

學習目標

CONTENT1.物質的聚集狀態(tài)2.晶體、非晶體的概念3.晶體、非晶體的性質【知識回顧】1.由分子構成的物質，保持其化學性質不變的最小微粒：

。分子2.由分子構成的物質在固、液、氣三態(tài)變化過程中，分子本身保持

。只是分子之間的

發(fā)生了變化。距離固態(tài)液態(tài)氣態(tài)不變固態(tài)液態(tài)氣態(tài)凝固凝華熔化升華（放熱）（放熱）（吸熱）（吸熱）汽化液化(放熱)(吸熱)物質固、液、氣三態(tài)間的互相轉化物質的三態(tài)變化是物理變化，變化時克服分子間作用力或破壞化學鍵，但不會有新的化學鍵形成。→20世紀初，通過X射線衍射等實驗手段，發(fā)現許多常見的晶體中并無分子。氣態(tài)和液態(tài)物質也不一定是由分子構成?！?0世紀前，人們認為物質的三態(tài)變化只是分子間距離發(fā)生了變化。石墨氯化鈉金剛石金屬許多晶體中沒有分子→NaCl等離子化合物是由陽離子和陰離子組成的；→石墨、SiO2、金剛石等由非金屬原子構成的物質；→各種金屬及合金等由金屬陽離子和自由電子組成。極光雷電思考：那么雷電和極光里的物質又是什么狀態(tài)的呢？等離子體物質的聚集狀態(tài)晶態(tài)塑晶態(tài)液晶態(tài)非晶態(tài)等離子體液晶一、物質的凝聚狀態(tài)P68-69氣態(tài)固態(tài)液態(tài)通常物質有三態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)?，F代科技發(fā)現物質的聚集狀態(tài)還有更多，如等電子體、離子液體、晶態(tài)、非晶態(tài)，以及介乎晶態(tài)和非晶態(tài)之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。離子液體晶體非晶體→等離子體：1.概念：是由電子、陽離子和電中性粒子(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質?！浅ス獭⒁?、氣外，物質存在的第四態(tài)。2.形成：氣態(tài)物質在高溫或者在外加電場激發(fā)下，分子發(fā)生分解，產生電子和陽離子等。3.特點：是離子化的氣體狀物質，具有良好的導電性、流動性。P68例如，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。4.用途：制造等離子體顯示器；進行化學合成；核聚變等?！x子液體：是熔點不高的全部由離子組成的液體。如高溫下的KCl，KOH呈液體狀態(tài)，此時它們就是離子液體。在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的由離子構成的物質，稱為室溫離子液體，也稱為低溫熔融鹽。(低溫熔融鹽)一般由有機陽離子和無機或有機陰離子構成，常見的陽離子有季銨鹽離子、季鏻鹽離子、咪唑鹽離子和吡咯鹽離子等（如下圖所示），陰離子有鹵素離子、四氟硼酸根離子、六氟磷酸根離子等。NN＋Y－YNCAgCN→液晶：介于

液態(tài)

和

晶態(tài)

之間的物質狀態(tài)固體液體液晶的溫度范圍液晶T1(熔點)T2(澄清點)溫度逐漸升高P69電腦的液晶顯示器、液晶電視，液晶是液體還是晶體呢？將固體加熱到熔點后，先呈渾濁態(tài)，再加熱達到一定溫度，渾濁態(tài)變透明清亮態(tài)渾濁態(tài)澄清態(tài)→液晶：介于

液態(tài)

和

晶態(tài)

之間的物質狀態(tài)特點：既具有液體的流動性、黏度、形變性等，固體液體液晶的溫度范圍液晶T1(熔點)T2(澄清點)溫度逐漸升高又具有晶體的導熱性、光學性質等。P69電腦的液晶顯示器、液晶電視，液晶是液體還是晶體呢？液晶已有廣泛的應用。例如，手機、電腦和電視的液晶顯示器；

合成高強度液晶纖維已廣泛應用于飛機、火箭、坦克、防彈衣等。渾濁態(tài)澄清態(tài)熱致液晶：

指由單一化合物或由少數化合物的均勻混合物形成的液晶。通常在一定溫度范圍內才顯現液晶相的物質。溶致液晶：是一種包含溶劑化合物在內的兩種或多種化合物形成的液晶。是在溶液中溶質分子濃度處于一定范圍內時出現液晶相，即膠束等。實用液晶在常溫下十分穩(wěn)定。已經獲得實際應用的熱致液晶均為剛性棒狀強極性（或易于極化的）分子，其分子有取向序，分子的長軸取向一致，但無位置序，分子可滑動。此外，還有平板狀、盤狀、葉狀分子等液晶?！鷾示?/p>

準晶具有與晶體相似的長程有序的原子排列，但是不具備晶體的平移對稱性。準晶體具有獨特的屬性，其堅硬又有彈性、非常平滑，而且，與大多數金屬不同的是，其導電、導熱性很差，在日常生活中可用來制造不粘鍋、發(fā)光二極管、熱電轉化設備等。準晶體亦稱為準晶或擬晶，是一種介于晶體和非晶體之間的固體。下列關于等離子體的敘述正確的是(

)A．物質一般有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種常見狀態(tài)，等離子體卻被認為是物質存在的第四狀態(tài)B．為了使氣體變成等離子體，必須使其通電C．等離子體通過電場時，所有粒子的運動方向都發(fā)生改變D．等離子體性質穩(wěn)定，不易發(fā)生化學反應【同步練習】A高溫加熱、激光照射也可以使氣體轉變?yōu)榈入x子體等離子體中也存在電中性微粒，電中性微粒在電場中運動方向不發(fā)生改變等離子體性質活潑，可發(fā)生在一般條件下無法進行的化學反應碳酸鈣二、晶體與非晶體蠟狀的白磷（P4）黃色的硫黃(S8)紫黑色的碘（I2）

藍色的硫酸銅（CuSO4·5H2O）高錳酸鉀從飽和硫酸銅溶液中析出的CuSO4.5H2O絕大多數常見的固體是晶體晶體玻璃炭黑非晶體思考：二、晶體與非晶體如何判斷固體物質是晶體還是非晶體？晶體與非晶體有什么本質差異呢？如玻璃、炭黑之類的物質屬于非晶體又稱玻璃體又稱無定形體二、晶體與非晶體1、晶體：是由內部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性重復排列而構成的具有規(guī)則幾何外形的固體。①概念：→晶體中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距離就重復出現的排列。氯化鈉金剛石粒子排列的周期性導致晶體呈現規(guī)則的幾何外形。NaCl晶體的特點銅晶體結構氯化鈉晶體結構→晶體外形和內部質點排列高度有序性明礬K2Cr2O7干冰NaCl金剛石自然銅二、晶體與非晶體1、晶體：②分類：根據組成晶體的微粒和微粒間的相互作用，可分為離子晶體共價晶體分子晶體金屬晶體是由內部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性重復排列而構成的具有規(guī)則幾何外形的固體。①概念：(后面章節(jié)將講解)2.非晶體→玻璃體是典型的非晶體，所以非晶態(tài)又稱為玻璃態(tài)。①概念：組成物質的微粒(分子、原子、離子)在三維空間里呈相對無序排列而構成的不具有規(guī)則幾何外形的固體。②玻璃、橡膠、石蠟、瀝青、塑料等都是非晶體！二、晶體與非晶體固體自范性微觀結構晶體有(能自發(fā)呈現多面體外形)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)呈現多面體外形)原子排列相對無序

3.晶體與非晶體的本質差異P70

表3-1→自范性:晶體在適當條件下能自發(fā)地呈現多面體外形的性質→晶體呈現自范性的條件之一是晶體生長的速率適當。原因：晶體內部粒子排列的有序性；非晶體粒子的排列則相對無序，無自范性?！w生長速率適當是保持自范性的條件之一。→閱讀課本P70，【思考】巖漿中的SiO2侵入地殼的空洞冷卻后形成的水晶球，其外層是非晶態(tài)的瑪瑙，內部是呈現晶體外形的水晶。原因是什么？圖3-4天然水晶球里的瑪瑙和水晶說明：瑪瑙中含有細小的晶體，但又不純粹是晶體，要依具體情況而定瑪瑙水晶

外層冷卻快，內層冷卻慢水晶如果凝固速率過快，常得到粉末或沒有規(guī)則幾何外形的塊狀物?！举|上，晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現周期性有序排列的宏觀表象?！蔷w粒子的排列則相對無序，無自范性。晶體的自范性晶體SiO2和非晶體SiO2的投影示意圖某同學在網站上找到一張玻璃的結構示意圖，如下圖，這張圖說明玻璃是不是晶體？為什么？【思考與討論】→硅、氧原子在空間排列上并沒有周期性有序排列，呈現無序狀態(tài)，因此，玻璃是非晶體。晶體的特點并不僅限于外形和內部質點排列的高度有序性，它們的許多物理性質，如強度、導熱性、光學性質等，常常表現出各向異性?！飨虍愋裕壕w在不同方向上具有不同的物理性質。(包括晶體的強度、導電性、導熱性、光學性質等)水晶[實驗]在水晶和玻璃表面涂一層蠟，用一根紅熱的鐵針刺中凝固的石蠟，觀察蠟熔化的形狀。橢圓形圓形說明水晶在不同方向的傳熱能力不同，呈現各向異性。而非晶體玻璃則呈現各向同性。玻璃這說明了什么呢？石墨中，與層平行方向上的導電率比與層垂直方向上的導電率大一萬倍。→再比如:石墨的導電性晶體的特點并不僅限于外形和內部質點排列的高度有序性，它們的許多物理性質，如強度、導熱性、光學性質等，常常表現出各向異性。原因：同一晶體在不同方向上質點排列一般是不一樣的，因此，晶體的物理性質常常隨方向的不同而有所差異?！飨虍愋裕壕w在不同方向上具有不同的物理性質。(包括晶體的強度、導電性、導熱性、光學性質等)非晶體則不具有物理性質各向異性的特點,表現為“各向同性”為什么晶體具有各向異性呢？——具有固定的熔點→反映在步冷曲線上出現平臺,

而非晶體沒有固定的熔點,反映在步冷曲線上不會出現平臺。晶體的另一特點晶體步冷曲線非晶體步冷曲線→玻璃沒有固定的熔點，在一定溫度范圍內軟化總結：晶體和非晶體固體外觀微觀結構自范性各向異性熔點晶體非晶體本質區(qū)別具有規(guī)則的幾何外形不具有規(guī)則的幾何外形有沒有粒子在三維空間周期性有序排列粒子排列相對無序各向異性各向同性固定不固定微觀粒子在三維空間是否呈現周期性有序排列晶體與非晶體之間在一定條件下可以相互轉化。實驗步驟實驗現象（1）用研缽把硫黃粉末研細，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)，自然冷卻結晶后，觀察實驗現象。（2）在一個小燒杯里加入少量碘，用一個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上小火加熱，觀察實驗現象。（3）在250mL燒杯中加入半杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實驗現象。P71實驗3-14.晶體形成的途徑實驗步驟實驗現象（1）用研缽把硫黃粉末研細，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)，自然冷卻結晶后，觀察實驗現象。（2）在一個小燒杯里加入少量碘，用一個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上小火加熱，觀察實驗現象。（3）在250mL燒杯中加入半杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實驗現象。硫加熱融化，自然冷卻結晶后，得到黃色晶體。固體直接變成紫色蒸氣，蒸氣遇冷又重新凝聚成紫黑色的固體。有白色細小晶體析出。P71實驗3-14.晶體形成的途徑4.晶體形成的途徑①熔融態(tài)物質凝固；③溶質從溶液中析出。②氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固(凝華)凝華得到的碘晶體從飽和CuSO4溶液中析出的CuSO4·5H2O晶體從熔融態(tài)結晶出來的硫晶體飽和氯化鈉溶液中滴入濃鹽酸,析出白色細小晶體?！覀儼l(fā)現，常見的晶體大多是具有光澤的塊狀或顆粒狀固體，那么粉末狀的還是晶體嗎？想一想1碳酸鈣晶體粉末和電子顯微鏡下的碳酸鈣晶體可能是晶體，只是顆粒太小。如何鑒別水晶的和玻璃的鏡片？想一想2→區(qū)分晶體和非晶體的方法有哪些？組成結構性質鑒別方法自范性各向異性有固定熔點√晶體√5.區(qū)別晶體與非晶體①測熔點。晶體有固定熔點，非晶體沒有固定熔點②最可靠的科學方法是對固體進行X射線衍射實驗。X射線衍射原理：單一波長的X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上產生分立的斑點或明銳的衍射峰。衍射散射效應→晶體物質能使X-射線產生衍射，非晶體只有散射效應。松香橡膠水晶SiO2石蠟判斷下列物質是晶體還是非晶體：非晶體晶體觀察對稱性、刻劃玻璃、加熱、X—射線衍射

P72思考與討論：(2)

根據晶體物理性質的各向異性的特點，能鑒別用玻璃仿造的假寶石。請你能列舉一些可能有效的方法鑒別假寶石。不一定。晶體規(guī)則的幾何外形是自發(fā)形成的。在人力作用下形成的有規(guī)則幾何外形的固體不是晶體,如玻璃、塑料等相關制品。不一定。同一種物質既可以有晶體狀態(tài)也可以有非晶體狀態(tài)。思考與討論2：(2)某種晶體的物質呈現的狀態(tài)一定是晶體嗎？(1)具有規(guī)則幾何外形的固體,

一定是晶體嗎？（3）在一定溫度下，將一不規(guī)則的NaCl固體，放入飽和NaCl溶液中，經過一段時間，會發(fā)生什么變化？為什么？

NaCl固體會變?yōu)橐?guī)則的立方體。因為溶解和結晶是可逆過程。根據晶體的自范性可知，在溶解和結晶的過程中，離子會自發(fā)地規(guī)則排列，形成規(guī)則的立方體。③晶體也不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。①同一物質可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。②有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀對稱的外觀。④具有固定組成的物質也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。【歸納小結】提示

寶石是晶體，具有固定的熔點和各向異性，玻璃仿造的假寶石是非晶體沒有固定的熔點和各向異性，思考與交流(1)如何鑒別寶石和用玻璃仿造的假寶石？?常用鑒別方法：①測試硬度，寶石可在玻璃上刻劃出痕跡；②利用寶石的折光率鑒別；③進行X射線衍射實驗鑒別。提示

晶體內部的粒子一定按一定規(guī)律呈周期性的排列，

而非晶體中的粒子排列是無規(guī)則的。思考與交流(2)液晶內部沿分子長軸方向呈有序排列，因此液晶也屬晶體嗎？提示液晶內部是沿分子長軸方向呈有序排列，

但晶體是三維有序，因此液晶不屬于晶體。(3)晶體內部的微粒一定按一定規(guī)律呈周期性的排列嗎？提示

能。NaCl從溶液中析出，可使缺角的NaCl晶體形成完美的NaCl晶體。(4)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中能否慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊？1.普通玻璃和水晶的根本區(qū)別在于(

)A.外形不一樣B.普通玻璃的基本構成粒子無規(guī)則性地排列,水晶的基本構成粒子按一定規(guī)律做周期性重復排列C.水晶有固定的熔點,普通玻璃無固定的熔點D.水晶可用于能量轉換,普通玻璃不能用于能量轉換B2.要得到較大顆粒的明礬晶體，在結晶時可采取的操作是A.配制比室溫高10～20℃的明礬飽和溶液，然后浸入懸掛的明礬小晶核，

室溫下靜置B.在沸水中配制明礬飽和溶液，然后急速冷卻結晶C.室溫下，在明礬飽和溶液中投入明礬小晶核，靜置D.快速蒸發(fā)明礬飽和溶液至大量晶體析出A3.下列關于晶體性質的敘述不正確的是A.晶體的自范性指的是在適宜條件下晶體能夠自發(fā)地呈現規(guī)則的多面體幾何外形B.晶體的各向異性和對稱性是矛盾的C.晶體的對稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復排列的必然結果D.晶體的各向異性直接取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性B4.如圖所示是芒硝和玻璃的熔化曲線，下列說法中正確的是(

)AA．a是芒硝，屬于晶體

B．a是玻璃，屬于非晶體C．b是玻璃，屬于晶體D．b是芒硝，屬于非晶體芒硝玻璃解析：芒硝是晶體，玻璃是非晶體。晶體有固定的熔點5．下列有關晶體的特征及結構的敘述不正確的是(

)A．晶體一般都有各向異性B．寶石在不同方向上硬度不一定相同C．有規(guī)則幾何外形的固體不一定都是晶體D．冰和碘晶體中微粒間的作用力完全相同D解析：冰中水分子間除了含有范德華力外還含有氫鍵，而碘晶體中碘分子之間只含有范德華力6．晶體是一類非常重要的材料，在很多領域都有廣泛的應用。我國現已能夠拉制出直徑為300毫米，重量達81千克的大直徑硅單晶，晶體硅大量用于電子產業(yè)。下列對晶體硅的敘述正確的是(

)A．晶體硅沒有固定的熔、沸點B．形成晶體硅的速率越快越好C．可用X射線衍射實驗來鑒別晶體硅和玻璃D．晶體硅的形成與晶體的自范性有關，形成的晶體無各向異性C7．水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165K時形成的。玻璃態(tài)的水無固定形狀，不存在晶體結構，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，有關玻璃態(tài)水的敘述中正確的是(

)A．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小B．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C．玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài)D．X射線通過玻璃態(tài)水時，能產生譜線解析玻璃態(tài)水無固定形狀，不存在晶體結構，故玻璃態(tài)水不是晶體，X射線通過玻璃態(tài)水時不能產生譜線，因密度與普通水相同，故水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)時體積不變C8．下列過程中不能得到晶體的是(

)A．對NaCl飽和溶液降溫所得到的固體B．氣態(tài)水直接冷卻成固態(tài)水C．熔融的KNO3冷卻后所得到的固體D．液態(tài)的玻璃冷卻后所得到的固體D解析得到晶體的三條途徑：①溶質從溶液中析出；②氣態(tài)物質凝華；③熔融態(tài)物質凝固。A選項符合①，B選項符合②，C選項符合③。由于玻璃屬于非晶體，熔融后再冷卻所得到的固體仍為非晶體。9．下列可用