物质的聚集状态与晶体的常识PPT
物质的聚集状态物质的聚集状态（phase）是物质存在的一种形式，一般可分为气态、液态和固态，而且外部条件改变时，有时还会发生状态的变化。例如，给冰加热会变...
物质的聚集状态物质的聚集状态（phase）是物质存在的一种形式，一般可分为气态、液态和固态，而且外部条件改变时，有时还会发生状态的变化。例如，给冰加热会变成液态水，继续加热到100℃就会变成气态的水蒸气。物质的聚集状态与粒子间的相互作用力有关，还受温度、压强等条件的影响。同一种物质，由于聚集状态不同，其性质也会有所不同。气态物质的气态是物质存在的一种状态。是一种能量状态，也是物质能量最高的状态。气体形成的原因在于分子的无规则运动和分子间相互作用力。气体分子间距离很大，分子间的作用力很小，分子可以自由运动。气体的体积随它受到的压力和所处的温度而有显著的变化。对于理想气体，状态方程为p=nRT/V，其中p为压强，n为物质的量，R为气体常数，T为温度，V为体积。体积和形状气体没有固定的体积和形状，具有流动性质量气体的质量与其体积、密度和摩尔质量有关压缩性气体具有压缩性，可压缩存储在钢瓶等容器中扩散性气体分子间距离较大，相互作用力较小，容易扩散液态液体有流动性，把它放在什么形状的容器中它就有什么形状。当液态物体分子间的范德华力被打破时，物体由液态变为气态；当液态物体分子间热运动减小，小到分子间化学键可以形成，从而化学键在分子间占主导地位时，液体变为固体。液体分子间的相互作用力比气体的大，因而液体具有一定的体积和形状，不像气体那样容易压缩。未受约束的液体，在形状上表现有流动性，其体积在压力及温度不变的环境下是固定不变的。此外，液体对容器的边壁有压强作用。体积和形状液体具有一定的体积，但形状不固定，具有流动性质量液体的质量与其体积、密度和摩尔质量有关表面张力液体表面分子间的相互作用力使液体表面具有收缩的趋势，称为表面张力黏度液体流动时，分子间的内摩擦力阻碍其相对运动，表现为液体的黏度固态固体是物质存在的一种基本形态，与液体和气体相比固体有比较固定的体积和形状、质地比较坚硬。固体是由数量级为10^23个粒子所结合成的宏观体系，是一个复杂的多体系统。固体的基态（即T=0K时的状态）不仅是能量最低的状态，而且是某种有序状态。从微观角度分析，实验上所测得的宏观属性是固体在外扰动作用下从基态跃迁到激发态时所产生的响应。体积和形状固体具有一定的体积和形状，不易改变质量固体的质量与其体积、密度和摩尔质量有关硬度固体抵抗外力作用的能力称为硬度熔点固体加热到一定温度时会熔化，这个温度称为熔点晶体的常识晶体（crystal）是有明确衍射图案的固体，其原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列。晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离重复出现，这种周期性规律是晶体结构中最基本的特征。分类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。由阳离子和阴离子通过离子键构成的晶体。在离子晶体中，离子间的相互作用是较强烈的离子键。离子晶体发生溶解时，离子键被破坏，故离子晶体一般具有较高的熔沸点。相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体。原子晶体具有空间的立体网状结构，其结合力是原子间通过共用电子对形成共价键结合而成的，原子晶体的特点是：有坚硬、熔沸点高、难溶于一般的溶剂，大多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。原子晶体中不存在分子，用化学式表示物质的组成，单质的化学式直接用元素符号表示，两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。常见的原子晶体是周期系第ⅣA族元素的一些单质和某些化合物，例如金刚石、硅晶体、SiO₂、SiC等。分子间通过分子间作用力（包括范德华力和氢键）构成的晶体。常见的分子晶体晶体的常识（续）分子晶体分子间通过分子间作用力（包括范德华力和氢键）构成的晶体。常见的分子晶体有冰、干冰、碘、樟脑、大多数有机物晶体等。分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如氧气、二氧化碳是气体，乙醇、冰醋酸是液体。同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F₂、Cl₂、Br₂、I₂顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。但含有氢键的分子晶体的熔沸点往往反常地高，例如在常温下水为液体，而硫化氢为气体，熔点水的为0℃，而硫化氢为-85.5℃。分子组成的物质的熔沸点由分子间作用力决定，分子间作用力包括范德华力和氢键，而范德华力又包括色散力、诱导力和取向力，所以分子组成的物质的熔沸点由分子间色散力、诱导力、取向力和氢键共同决定。由金属阳离子和自由电子构成。金属单质及一些金属合金都属于金属晶体。例如镁、铝、铁和铜等。在金属晶体中，自由电子在金属阳离子的自由空间内运动。整个晶体是一个电中性的“离子海”。金属晶体中的离子为金属阳离子，这些金属阳离子通过金属键结合成金属晶体。金属键是一种改性的共价键，它是由多个原子共用一些自由流动的电子所形成的。金属晶体中的自由电子在金属阳离子的点阵中流动，为整个金属的所有阳离子所共有，因而形成了一个巨大的电子气团，所有阳离子都浸泡在这个电子气团之中。金属键合的特征是没有方向性和饱和性，因此金属可以无止境地扩展成宏观尺寸的晶体。晶体的物理性质晶体开始熔化时的温度称为该晶体的熔点。不同晶体熔点不同，同一种晶体的熔点与压强有关。熔点是晶体的固有属性，因此它不会随着外界温度的变化而改变，而由于分子晶体与原子晶体的粒子间作用力不同，所以分子晶体与原子晶体的熔点也不相同，分子晶体间靠分子间作用力结合，所以分子晶体的熔点一般较低。原子晶体靠共价键结合，一般熔沸点较高。在分子晶体中一般有分子间作用力，但也有特殊情况，如汞，由于金属晶体结构是“电子海”，故不存在分子间作用力。分子间作用力包括范德华力和氢键，所以分子晶体熔沸点由分子间范德华力和氢键共同决定。分子间作用力的大小首先决定于分子间距离，分子间距离越近，分子间作用力越大，反之亦然。而分子间距离又决定于分子的相对分子质量、分子形状和分子的极性等因素。所以可以根据分子间作用力的实质也是一种电性作用，但是范德华力是分子间较弱的作用力，它不是化学键。晶体硬度与构成晶体的粒子及粒子间的作用力有关。粒子半径越小，共价键越强，硬度越大；金属晶体的硬度与金属键的强弱有关，金属性越强，硬度越小，一般来说，几种晶体的硬度大小为：原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体。不同晶体的导电性不同，离子晶体和金属晶体一般能导电，原子晶体和分子晶体一般不能导电。离子晶体和金属晶体的导电性与其结构密切相关。离子晶体由阴、阳离子组成，阴、阳离子间存在离子键，在离子晶体中，存在能自由移动的带正电的离子和带负电的离子，在外加电场作用下，阴、阳离子定向移动形成电流，所以离子晶体能导电。金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，在外加电场作用下电子定向移动形成电流，故能导电。分子晶体和原子晶体中由于不存在自由移动的离子或电子，因此不能导电。晶体的缺陷晶体缺陷是指晶体中原子或分子的排列在某些区域偏离其完整周期性重复排列的现象。晶体缺陷可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。点缺陷是最简单的晶体缺陷，它是指晶体中某些原子或离子由于某种原因（如热振动）离开了平衡位置，造成了晶体结构的畸变。线缺陷是指晶体中一维尺度上的缺陷，如位错等。面缺陷是指晶体中二维尺度上的缺陷，如晶界和相界等。晶体的制备晶体的制备可以通过多种方法实现，包括溶液法、熔融法、气相法等。溶液法是将溶质溶解在晶体的常识（续）溶液的制备溶液法是将溶质溶解在适当的溶剂中，通过控制溶液的浓度、温度和过饱和度等条件，使溶质在溶液中结晶出来形成晶体。这种方法适用于制备溶解度较大的晶体。熔融法的制备熔融法是将原料加热至熔融状态，然后通过控制温度、压力和冷却速度等条件，使熔融物逐渐结晶形成晶体。这种方法适用于制备高熔点、高稳定性的晶体。气相法的制备气相法是在气相中通过化学反应或物理过程，使气态物质转化为固态晶体。这种方法常用于制备薄膜材料、纳米材料等。晶体的生长晶体的生长是指从过饱和溶液、熔融态或气相中，原子、离子或分子按照一定规则排列，逐渐生长成具有一定形态和结构的晶体的过程。晶体的生长速度、形貌和结构受多种因素影响，如温度、浓度、压力、界面能等。晶体的应用晶体具有许多独特的物理和化学性质，因此在各个领域都有广泛的应用。例如，半导体晶体是电子工业的基础材料，用于制造各种电子器件和集成电路；光学晶体用于制造激光器、光学棱镜和光学透镜等；压电晶体则用于制造声波滤波器、振荡器等电子元件。此外，晶体还在化学、生物、医学等领域发挥着重要作用。总结晶体作为一种具有规则排列的固体，其独特的结构和性质使得它在科学和工业领域具有广泛的应用。通过不同的制备方法，可以制备出各种形态和结构的晶体，以满足不同领域的需求。同时，对晶体生长机制和性质的研究，也有助于我们深入了解物质的本质和性质。
