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课件网) 第3章 不同聚集状态的物质与性质 第1节 认识晶体 思考: 1.食盐、水晶等物质普遍存在于我们的日常生活和自然界中,它们当中有的具有规则的多面体外形,有的具有艳丽的色泽,那么我们应该怎样从微观结构来认识它们呢? 1.能说出晶体与非晶体的区别。 2.能说出晶体与晶胞的概念,并了解晶体的特征。 3.会用“切割法”确定晶胞中的微粒数目和晶体的化学式。 1.了解晶体的重要特征,简单了解晶体的分类。(宏观辨识与微观探析) 2.了解晶胞的概念,以及晶胞与晶体的关系,会用“切割法”确定晶胞中的粒子数目(或粒子数目比)和晶体的化学式。(证据推理与模型认知) 体会课堂探究的乐趣, 汲取新知识的营养, 让我们一起 吧! 进 走 课 堂 联想 质疑 对于晶体,你一点也不陌生,食盐、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石等都是晶体。那么,究竟什么样的物质才能称为晶体 晶体与玻璃、橡胶等非晶体有什么不同 晶体为什么具有明显不同于非晶体的特性 一、晶体的特性 ⑴自范性:在适宜条件下,晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。 晶体的自范性是晶体粒子在微观空间呈现周期性的有序排列的宏观表象。 (2)对称性:晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。 (3)各向异性:晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 例如,石墨在与层平行的方向上的电导率数值约为在与层垂直的方向上的电导率数值的1万倍。 (4)固定的熔点:晶体有固定的熔点而非晶体没有。 1.晶体的特征 2.晶体与非晶体 X射线衍射实验证明了上述推测。人们把内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质称为晶体(crystal)。与此相对,把内部微粒无周期性重复排列的固体物质称为非晶体(non-crystal)。晶体作为物质的一种非常奇妙的、排列有序的聚集状态,表现出与非晶体不同的性质。也正是由于这种重复性和有序性,使得人们只要认识了晶体中一个重复单元的空间结构,便可以推知整个晶体的结构特点,从而打开了人们认识物质结构的大门。 化学与技术 X射线衍射与晶体结构 1895年,德国物理学家伦琴(W.K.Rontgen)在研究气体放电时发现了一种新的射线,由于对其本质不明确而称其为X射线。1912年,德国科学家劳厄根据光线通过直径与波长相当的空隙会发生衍射现象这一实验事实,联想到如果X射线的波长相当于晶体中原子之间的距离,那么它通过晶体时也应该发生衍射现象。为了检验自己的想法,他和助手弗里德里希(W.Friedrich)、克尼平(P.Knipping)用X射线照射硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)。结果正如劳厄所料,X射线透过晶体时发生了衍射现象。这—发现不仅说明了X射线是—种波长仅为可见光波长1/1000的电磁波,使人们对X射线的认识迈出了关键的一步,而且还第一次对晶体的空间结构猜想做出了实验验证,使晶体物理学发生了质的飞跃。 化学与技术 英国曼彻斯特维克托利亚大学的劳伦斯·布拉格(W.LBragg)于1913年首次用X射线衍射法测定了氯化钠的晶体结构,开创了利用X射线衍射测定晶体结构的先河。1914年,英国伦敦大学的亨利·布拉格(W.H.Bragg)提出了衍射强度的定义和测量方法,使得人们能够测定晶体中原子的坐标。 利用X射线进行物质结构分析是测定物质中原子空间排布的重要途径,而越来越多的物质微观结构的测定也促进了化学键理论的发展。 3.晶体的分类 为了认识复杂的晶体世界,人们常常从结构简单的晶体入手。如图3-1-5所示,氯化钠、铜、金刚石、冰中存在离子、原子或分子等微粒的周期性重复排列,根据这些晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同,将它们分为离子晶体(如氯化钠)、金属晶体(如铜)、共价晶体(如金刚石)和分子晶体(如冰)。 交流 研讨 请结合 ... ...