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晶体的常识分子晶体与原子晶体【学习目标】1、初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图；2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成；3、了解分子晶体和原子晶体的特征，能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系；4、知道分子晶体与原子晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。
【要点梳理】要点一、晶体与非晶体【分子晶体与原子晶体#晶体与非晶体】1、概念：①晶体：质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出现的固体物质。
晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。
②非晶体：非晶态物质内部结构没有周期性特点，而是杂乱无章地排列，如：玻璃、松香、明胶等。
非晶体不具有晶体物质的共性，某些非晶态物质具有优良的性质要点诠释：晶体与非晶体的区分：晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
周期性是晶体结构最基本的特征。
许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察，这也证明固体粉末仍是晶体，只不过晶粒太小了。
晶体的熔点较固定，而非晶体则没有固定的熔点。
区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体，进行X—射线衍射实验，X射线透过晶体时发生衍射现象。
特别注意：一种物质是否晶体，是由其内部结构决定的，而非由外观判断。
2、分类：说明：①自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。
所谓自范性即“自发”进行，但这里要注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。
例如：水能自发地从高处流向低处，但若不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻；②晶体自范性的条件之一：生长速率适当；③晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
4、晶体形成的途径：①熔融态物质凝固，例：熔融态的二氧化硅，快速冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；③溶质从溶液中析出。
3—1、晶体的常识一、晶体和非晶体1、概述——自然界中绝大多数物质是固体，固体分为和两大类.＊自范性——晶体能自发地呈现多面体外形的性质.本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。
＊晶体不因颗粒大小而改变，许多固体粉末用肉眼看不到规则的晶体外形,但在显微镜下仍可看到。
* 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当，熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形的块状物。
＊各向异性——晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个方向上的性质是不同的二、晶胞1、定义——描述晶体结构的基本单元.2、特征-—（1）习惯采用的晶胞都是体，同种晶体所有的晶胞大小形状及内部的原子种类、个数和几何排列完全相同。
（2）整个晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置"而成。
<1〉所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙；〈2> 所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
3、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式——均摊法分析晶胞与粒子数值的关系(1）处于内部的粒子，属于晶胞，有几个算几个均属于某一晶胞。
（2）处于面上的粒子,同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞.（3)处于90度棱上的粒子，同时为个晶胞共有,每个粒子有属于晶胞.（4）处于90度顶点的粒子,同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于60度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞;处于120度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。
4、例举三、分类晶体根据组成粒子和粒子之间的作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。
3—2、分子晶体和原子晶体一、分子晶体1、定义——只含分子的晶体。
2、组成粒子——。
3、存在作用—-组成粒子间的作用为（）,多原子分子内部原子间的作用为。
＊分子晶体中定含有分子间作用力，定含有共价键。
＊分子间作用力于化学键.4、物理性质（1）熔沸点与硬度-—融化和变形只需要克服，所以熔沸点、硬度,部分分子晶体还可以升华。
晶体的基本性质一晶体的基本性质定义——为一切晶体所共有的，并能以此与其他性质的物质相区别的性质。
本质——晶体的格子构造所决定的。
1.自限性（自范性）晶体在生长过程中，在适当的条件下，可以自发地形成几何凸多面体外形的性质。
晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的直接反映。
晶面、晶棱和角顶分别与格子构造中的面网、行列和结点相对应。
布拉维法则实际晶体通常由面网密度大的面网所包围——晶体上的实际晶面平行于对应空间格子中面网密度大的面网，且面网密度越大，相应晶面的重要性越大。
1855（1866，1885）年，布拉维（法国）根据晶体上不同晶面的相对生长速度与面网上结点的密度成反比的推论导出的。
该法则阐明了晶面发育的基本规律。
晶面生长速度（growth velocity）¡ª¡ª单位时间内晶面在其垂直方向上增长的厚度。
当晶面上结点密度大时，面网间距也大，面网对外来质点的引力小，生长速度慢，晶面横向扩展，最终保留在晶体上；而晶面上结点密度小时，面网间距也小。
面网对外来质点引力大，生长速度快，横向逐渐缩小以致于晶面最终消失。
2.均一性指晶体中各个部分的物理性质和化学性质是相同的。
由于质点周期性重复排列，晶体的任何一部分在结构上都是相同的，由此，由结构决定的一切物理性质，如密度、导热性、膨胀性等也都具有均一性。
非晶体、液体和气体具有统计均一性晶体取决于其格子构造，称为结晶均一性3.异向性（各向异性）同一格子构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异这就是晶体的异向性。
例：蓝晶石的硬度。
矿物的解理Z(AA)＝4-5Y(BB)＝6.5-74.对称性晶体相同的性质在不同方向或位置上作有规律的重复。
宏观对称——晶体相同部位能够在不同的方向或位置上有规律重复出现的特性，宏观对称是晶体分类的基础。
微观结构对称——格子状构造本身就是质点在三维空间呈周期性重复的体现，从这个意义上说，所以的晶体都是对称的。
晶体的物理性质
晶体是以独特结构排列的均匀元素分子，在物理上具有重要意义且理解起来较
为困难的晶体，也正是它们的发展将推动着物理、化学等各学科的发展。
一般而言，晶体一般分为室温晶体和高温晶体。
室温晶体，也称低温晶体，是
由恒温下分子形成稳定的晶体构型组成，物理性质介于金属和非金属之间。
而高
温晶体，也称热力学晶体，是一种在高温下构建具有稳定结构的分子组成物，它们特别具有优异的机械与光学性能。
一般来讲，晶体可以通过几何晶体学原理来判断，其特征主要表现在形态、振动及电性上。
首先，晶体的形态特征是晶体最明显的特征。
根据其晶体的形状可以区分为柱状、棱柱、玉米粒、晶片、圆条和异形等多种的晶体，而晶体的棱角越尖，密度则越大。
其次，晶体也具有明显的振动特点。
它们的原子被极强的电场所分离，使它们
趋于运动状态，因此晶体具有受温度影响的振动功能，而其振动模式也会随温度而变化。
最后，晶体具有可观的电性特征。
通过表面电性测试可以得知晶体，例如石英、碳化硅等，具有明显的电正中性或负中性功能。
而各种晶体有其特有的直径，因此它们也具有一定的厚度，这也决定了其在电学上的特性将与其晶体结构相关联。
总而言之，晶体具有复杂的物理特性，它们的运动和变化都决定其性质和特征。
晶体还能够应用于电子信息、航空航天等相关领域，对高校与高等教育产生重要影响，从而发挥重要作用。
1第3章晶体结构固体可分为晶体(crystal)和非晶体(noncrystal)两大类。
无定形态物质(amorphous solids)。
晶体物质的质点（分子、原子、离子）做有规则的排列，而无定性物质的质点呈混乱分布。
3-1 晶体3-1-1 晶体的宏观特征1、晶体的自范性：晶体能够自发地呈现封闭的规则凸多面体的外形。
2依晶体的凸多面体的数目对晶体的分类：单晶、双晶、晶簇、多晶。
见书123页图3-1。
金刚石单晶34磷酸盐双晶5天然白水晶晶簇。
6因生长条件不同，同一晶体可能有不同的几何外形。
见书124页图3-2、3-3、3-4。
晶面夹角不变定律：同一晶体的相同晶面有相同的晶面夹角。
见书124页图3-2。
晶体的习性：一种晶体经常呈现的外形。
72、晶体的对称性：晶体具有宏观对称性。
3、晶体的均一性：晶体的质地均匀，具有确定的熔点。
4、晶体的各向异性：晶体的某些物理性质随晶体的取向不同而异。
见书124-125页例。
晶体的宏观特征是晶体的微观特征的表象。
83-1-2 晶体的微观特征——平移对称性晶体的平移对称性：构成晶体的质点呈现周期性的整齐排列。
见书125页图3-5。
晶体的宏观对称性是晶体的微观对称性的体现。
见书126页图3-6。
非晶态物质不具有平移对称性。
见书126页图3-7。
3-2 晶胞3-2-1 晶胞的基本特征9晶胞(unit cell)：晶体结构中具有代表性的最小重复单位。
1、晶体是由完全等同的晶胞无隙并置地堆积而成的。
A 、完全等同：a 、化学上等同：晶胞里原子的数目和种类完全相同。
b 、几何上等同：晶胞的形状、取向、大小、质点的排列及其取向完全相同。
B 、无隙并置：见书127页。
晶胞具有平移性。
102、晶胞的种类：见书128页图3-9。
习惯选用的晶胞是三维的平行六面体，称为布拉维晶胞。
3-2-2 布拉维系1、晶胞参数：晶角：α、β、γ。
晶柱：a 、b 、c 。
2、布拉维系的种类：见书129页及图3-12。
晶体自范性自范性——晶体的一种物理性质。
在没有外力作用下，晶体各部分具有长期保持其形状的性质称为自范性。
利用某些晶体的自范性可以制成一些重要的仪器和工具，如温度计、电阻等。
这种晶体是人类文明史上应用最早、最广的一种天然材料，与人类的生产活动密切相关。
什么是晶体？所谓晶体就是原子或分子的排列有规则的固体，是同素异形体，由于它内部结构紧密，形状规则，并具有光学各向异性，所以容易区分。
正因为晶体有这些特点，所以使得物体在受外界压力而破碎时，仍能恢复其原来的几何形状。
自从罗巴切夫斯基发现天然放射性元素后，科学家们开始了对晶体的研究。
1872年，居里夫妇发现镭元素的存在，这一发现使他们获得了诺贝尔物理学奖。
从此，科学家们进入了制备人工放射性元素的时代。
人们最初发现的天然放射性元素有放射性钾、铀、钍和氪四种元素，但是还有许多其他天然放射性元素不为人知。
20世纪60年代，人类制成了第一个人造放射性元素——钋，随后又制成了90余种人造放射性元素。
20世纪70年代，国际原子能机构确定了14种人工放射性核素的半衰期，它们被命名为94号到118号元素，并且把这14种元素统称为人造放射性元素。
这说明在这14种人造放射性元素中，至少有9种是人们通常所熟悉的放射性元素，如碳-14、铅-123、钡-233、锶-90等，还有一种是钋-210，它被认为是目前发现的能量最大的物质，所以被称为“超级铀”。
1948年，德国化学家里夏特发表论文称：“放射性物质具有最完善的性质，是最好的物质，是纯粹的晶体，在常温下呈单一相。
”这个观点引起了居里夫人和贝克勒尔等物理学家的注意。
随后，美国科学家里德和格拉塞也证实了里夏特的观点。
从此，天然放射性元素的一半被划归到人造放射性元素之中。
那么，什么是晶体？20世纪50年代末，居里夫人经过艰苦探索，找到了镭的同位素钋-185，又经过5年多的努力，终于找到了稳定的镭-226，并用X光谱法发现了新元素钋-239。
