知识讲解固体液体

固体、液体

编稿：张金虎审稿：李勇康

【学习目标】

1．知道固体分为晶体和非晶体两类，知道晶体分为单晶体和多晶体；

2．知道晶体的三个宏观特性，并借此培养学生的观察推理能力：

3．了解晶体的微观结构，并能用微观结构理论解释晶体的特性．

4．从分子的动理论观点来剖析液体的微观结构；

5．研究气体和液体接触时形成的表面层以及液体和固体接触时形成的附着层发生的现象，然后再讨论表面层和附着层共同作用下产生的毛细现象；

6．知道什么是液体的表面张力；

7．知道什么是浸润和不浸润现象、条件以及毛细现象：

8．知道什么是液晶，知道液晶的特点和用途．

【要点梳理】

要点一、固体

1．晶体和非晶体

（1）常见的晶体和非晶体

○1常见的晶体：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花．

要点诠释：雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们的形状虽然不同。但都是六角形的图案．食盐晶体总是立方体形，明矾晶体总是八面体形，石英晶体（俗称水晶）的中间是一个六棱柱。两端是六棱锥．

○2常见的非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶．

（2）晶体和非晶体的主要区别有两点：

○1在外形上，晶体具有规则的几何形状，而非晶体则没有．

食盐晶体、明矾晶体、石英晶体的形状虽然各不相同，但都有规则的几何形状，所以食盐、明矾、石英都是晶体，有些晶体可以具有多种不同的几何形状，例如雪花可以有多种不同的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状．

○2在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的．

物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等．晶体的各向异性是指晶体在不同方向上的物理性质不同．例如晶体在不同的方向上可以有不同的硬度、

弹性、导热性能、导电性能等．

另外，晶体有一定的熔点，而非晶体则是各向同性．

2．单晶体和多晶体

（1）单晶体和多晶体的定义

○1单晶体

具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面围成的多面体，这样的固体叫单晶体．如果一块具有规则形状的晶体，把它碾成小颗粒后，这些小颗粒仍然保持与原来整块晶体形状相似的规则外形，这样的晶体叫单晶体．

具有规则的几何形状，各向异性，有确定的熔点三个宏观特性的固体物质叫做单晶体．

单个的晶体颗粒是单晶体．

○2多晶体

由于小晶粒杂乱无章地排列，使得这些金属和岩石不再具有规则的几何形状，我们把这样的晶体称为多晶体．

如果一块晶体，它是由许多取向不同的单晶体颗粒（晶粒）组成的，这样的晶体叫做多晶体．

由许多无规则排列晶粒构成的晶体称为多晶体．

粘在一起的糖块是多晶体．

（2）单晶体和多晶体的区别

单晶体是一个完整的晶体，而多晶体是由很多小晶体（称为晶粒）杂乱无章地排列而组成的．

单晶体在物理性质上表现为各向异性，而多晶体在物理性质上表现为各向同性．（3）单晶体和多晶体的联系

多晶体和单晶体都有一定的熔点．

（4）多晶体与非晶体的区别

多晶体与非晶体的相同点：①都没有规则的几何形状；②在物理性质上都是各向同性的．

多晶体与非晶体的区剐：多晶体有一定的熔点，而非晶体则没有一定的熔点．

3．晶体的微观结构及特点

（1）晶体的微观结构

晶体内部的微粒是有规则地排列着的．

1982年，扫描隧道显微镜的问世，使人们第一次观察到原子在物质表面的排列状况．

（2）晶体的微观结构的特点

○1组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子），依照一定的规律在空间中整齐地排列．

○2晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离．

○3微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．

（3）晶体微观结构的空间点阵

组成晶体的物质微粒（原子、分子或离子），依照一定的规律在空间中排成整齐的行列．这种在空间中规则的排列称为空间点阵．空间点阵中的微粒相互作用很强，微粒的热运动主要表现为在一定平衡的位置附近做微小的振动．晶体形状的规则正是由于物质微粒排列的有规则造成的．

如图所示是食盐的空间点阵示意图．食盐晶体是由钠离子和氯离子组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列的，因而食盐具有立方体的外形．

4．晶体与非晶体的辨别

晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点，而不能靠是否有规则的几何形状辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形．因此解题时应认真审-题，抓住有无熔点这一特性作出正确的判断．5．关于晶体物理性质的各向异性

（1）有些晶体沿不同方向导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性．

（2）只有单晶体才会有各向异性的物理性质，多晶体与非晶体一样，物理性质是各向同性的．

（3）某种晶体可能只有某种或几种物理性质各向异性，其他物理性质各向同性，并不是所有的物理性质都表现各向异性．

6．如何用微观结构理论解释晶体的特性

（1）对各向异性的微观解释

如图所示，这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况．从图中可以看出，在沿不同方向所画的等长线段ABACAD、、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．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．

（2）对熔点的解释

给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能，克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化．

（3）有的物质有几种晶体，如何解释

这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构．例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同．白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构，而红磷具有与石墨一样的层状结构．

7．对晶体的各向异性的正确理解

在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的．

通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性、导电性、光的折射等．晶体的各向异性是指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晶体的物理性能时测量结果不同．

8．多晶体的微观结构及性质

多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体（晶粒）组成的．平常见到的各种金属材料都是多晶体．把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的．晶粒有大有小，最小的只有510cm?，最大的也不超过310cm?．每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为晶粒在多晶体中杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性．它在不同方向上的物理性质是相同的，即各向同性．多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有．

9．非晶体又称为粘滞系数很大的液体

非晶体在加热时逐渐软化，温度持续上升，没有确定的熔点，从物理性质上看，与液体没有质的不同，所以有时又称非晶体为粘滞系数很大的液体．

10．晶体和非晶体是相对的

晶体和非晶体并不是绝对的。它们在一定条件下可以相互转化

例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶体．有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体．

11．关于晶体和非晶体导热特性的实验说明

剥取一薄层云母片，用清洁的布将云母片擦拭干净，在它的一面涂一层薄而均匀的石蜡，拿一个直径1 cm2 cm～的金属球（可取用固体膨胀演示器上的铜球）。放在酒精灯上加热1 min2 min～，然后将云母片没有涂蜡的那一面放在已加热的小球

上，即可观察石蜡的熔化情况．

为了使实验现象显著，应注意：

（1）石蜡涂层必须薄而均匀；

（2）实验时加热的物体也可以用钢针，但用金属球产生的熔蜡面较大；

（3）实验时把烧热的金属球放在没有涂蜡的一面，效果会更好，因为此时石蜡的熔化显然是由于云母片导热的结果，如果实验时把金属球放在涂蜡的一面．因石蜡本身也会导热，就会影响实验的效果．

12．晶体的结合类型

常见的晶体结合类型有离子晶体、原子晶体和金属晶体3种．