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晶体

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晶体和非晶体的区别 1.本质区别 晶体有自范性,非晶体无自范性。 2.物理性质不同 晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体,具有长程有序,并成周期性重复排列。 非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体,具有近程有序,但不具有长程有序。外形为无规则形状的

目录

1. 晶体和非晶体的区别

1.本质区别

晶体有自范性,非晶体无自范性。

2.物理性质不同

晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体,具有长程有序,并成周期性重复排列。

非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体,具有近程有序,但不具有长程有序。外形为无规则形状的固体。

晶体有各向异性,非晶体是各向同性

晶体有固定的熔点,非晶体无固定的熔点,它的熔化过程中温度随加热不断升高。

3.微观结构不同

晶体和非晶体所以含有不同的物理性质,主要是由于它的微观结构不同。

组成晶体的微粒——原子是对称排列的,形成很规则的几何空间点阵;空间点阵排列成不同的形状,就在宏观上呈现为晶体不同的独特几何形状;组成点阵的各个原子之间,都相互作用着,它们的作用主要是静电力;对每一个原子来说,其他原子对它作用的总效果,使它们都处在势能最低的状态,因此很稳定,宏观上就表现为形状固定,且不易改变;晶体内部原子有规则的排列,引起了晶体各向不同的物理性质;如果外力沿平行晶面的方向作用,则晶体就很容易滑动(变形),这种变形还不易恢复,称为晶体的范性;从这里可以看出沿晶面的方向,其弹性限度小,只要稍加力,就超出了其弹性限度,使其不能复原,而沿其他方向则弹性限度很大,能承受较大的压力、拉力而仍满足虎克定律;当晶体吸收热量时,由于不同方向原子排列疏密不同,间距不同,吸收的热量多少也不同,于是表现为有不同的传热系数和膨胀系数。 而非晶体没有这结构

4.X射线衍射实验

当单一波长的X射线通过非晶体时,不会在记录仪上看到分立的斑点或明锐的谱线,而同一条件下摄取的晶体图谱中能看到分立的斑点或明锐的谱线。

2. 晶体的结构与性质

一、晶体的结构

晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类:离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。

固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。

具有整齐规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质,是物质存在的一种基本形式。固态物质是否为晶体,一般可由X射线衍射法予以鉴定。

晶体内部结构中的质点(原子、离子、分子、原子团)有规则地在三维空间呈周期性重复排列,组成一定形式的晶格,外形上表现为一定形状的几何多面体。组成某种几何多面体的平面称为晶面,由于生长的条件不同,晶体在外形上可能有些歪斜,但同种晶体晶面间夹角(晶面角)是一定的,称为晶面角不变原理。

晶体按其内部结构可分为七大晶系和14种晶格类型。晶体都有一定的对称性,有32种对称元素系,对应的对称动作群称做晶体系点群。按照内部质点间作用力性质不同,晶体可分为离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体等四大典型晶体,如食盐、金刚石、干冰和各种金属等。同一晶体也有单晶和多晶(或粉晶)的区别。在实际中还存在混合型晶体。说到晶体,还得从结晶谈起。大家知道,所有物质都是由原子或分子构成的。众所周知,物质有三种聚集形态:气体、液体和固体。但是,你知道根据其内部构造特点,固体又可分为几类吗?研究表明,固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。

几何形状

晶体通常呈现规则的几何形状,就像有人特意加工出来的一样。其内部原子的排列十分规整严格,比士兵的方阵还要整齐得多。如果把晶体中任意一个原子沿某一方向平移一定距离,必能找到一个同样的原子。而玻璃、珍珠、沥青、塑料等非晶体,内部原子的排列则是杂乱无章的。准晶体是发现的一类新物质,其内部排列既不同于晶体,也不同于非晶体。

究竟什么样的物质才能算作晶体呢?首先,除液晶外,晶体一般是固体形态。其次,组成物质的原子、分子或离子具有规律、周期性的排列,这样的物质就是晶体。

但仅从外观上,用肉眼很难区分晶体、非晶体与准晶体。那么,如何才能快速鉴定出它们呢?一种最常用的技术是X光技术。用X光对固体进行结构分析,你很快就会发现,晶体和非晶体、准晶体是截然不同的三类固体。

为了描述晶体的结构,我们把构成晶体的原子当成一个点,再用假想的线段将这些代表原子的各点连接起来,就绘成了像图中所表示的格架式空间结构。这种用来描述原子在晶体中排列的几何空间格架,称为晶格。由于晶体中原子的排列是有规律的,可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元,这个最小单元就叫作晶胞。许多取向相同的晶胞组成晶粒,由取向不同的晶粒组成的物体,叫做多晶体,而单晶体内所有的晶胞取向完全一致,常见的单晶如单晶硅、单晶石英。大家最常见到的一般是多晶体。

由于物质内部原子排列的明显差异,导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差异。例如,晶体有固定的熔点,当温度高到某一温度便立即熔化;而玻璃及其它非晶体则没有固定的熔点,从软化到熔化是一个较大的温度范围。

类别实例

1.立方晶系钻石明矾金 铁铅

2.正方晶系锡金红石白钨

3.斜方晶系硫碘硝酸银

4.单斜晶系硼砂蔗糖石膏

5.三斜晶系硫酸铜硼酸

6.三方(菱形)晶系砷水晶冰石墨

7.六方晶系镁锌铍镉钙

二、晶体的性质

晶体的分布非常广泛,自然界的固体物质中,绝大多数是晶体。气体、液体和非晶物质在一定的合适条件下也可以转变成晶体。

1.长程有序:晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。

2.均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

3.各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。

4.对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

5.自限性:晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。

6.解理性:晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。

7.最小内能:成型晶体内能最小。

8.晶面角守恒:属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。

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