高中化学 42 物质的聚集状态与晶体

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物质的聚集状态

气态：气体分子间距离较大，分子间作用力较弱，分子可以自由移动，因此气体具有流动性、可压缩性等特点，没有固定的形状和体积。

液态：液体分子间距离比气体小，分子间作用力较强，分子的移动受到一定限制，液体具有一定的体积，但没有固定的形状，具有流动性。

固态：固体分子间距离最小，分子间作用力很强，分子只能在固定的位置附近振动，固体有固定的形状和体积。

晶体与非晶体

晶体：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。常见的晶体有氯化钠晶体、金刚石、冰等。晶体具有以下特点：

自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。

各向异性：晶体在不同方向上的物理性质如导热性、导电性、光学性质等可能有所不同。

固定的熔点：晶体加热到一定温度时开始熔化，在熔化过程中温度保持不变，直至完全熔化。

非晶体：内部微粒的排列呈现相对无序的分布状态的固体物质，如玻璃、橡胶、石蜡等。非晶体没有自范性和各向异性，加热时先变软后逐渐熔化，没有固定的熔点。

晶体的分类

离子晶体：由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体。离子晶体一般硬度较大，熔沸点较高，在熔融状态或水溶液中能导电。常见的离子晶体有\(NaCl\)、\(CaF_{2}\)、\(NaOH\)等。

分子晶体：由分子通过分子间作用力构成的晶体。分子晶体的硬度较小，熔沸点较低，有的能升华，在固态和熔融态时都不导电，部分溶于水时能导电。例如\(CO_{2}\)、\(H_{2}O\)、\(I_{2}\)等形成的晶体。

原子晶体：相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体。原子晶体的硬度大，熔沸点高，一般不导电。常见的原子晶体有金刚石、硅、二氧化硅等。

金属晶体：由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体。金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性，熔沸点差异较大。

晶胞

定义：晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。

常见晶胞类型及结构特点：

简单立方晶胞：立方体型，八个顶点各有一个原子，如钋\((Po)\)的晶胞。

体心立方晶胞：立方体型，除八个顶点各有一个原子外，体心还有一个原子，如钠\((Na)\)、钾\((K)\)等的晶胞。

面心立方晶胞：立方体型，除八个顶点各有一个原子外，六个面心各有一个原子，如铜\((Cu)\)、铝\((Al)\)等的晶胞。

晶胞中粒子数目的计算：采用均摊法，顶点粒子被\(8\)个晶胞共用，每个晶胞占\(1/8\)；棱上粒子被\(4\)个晶胞共用，每个晶胞占\(1/4\)；面上粒子被\(2\)个晶胞共用，每个晶胞占\(1/2\)；体内粒子完全属于该晶胞。例如，面心立方晶胞中，顶点原子对晶胞的贡献为\(8\times\frac{1}{8}=1\)，面心原子对晶胞的贡献为\(6\times\frac{1}{2}=3\)，所以一个面心立方晶胞中所含原子数为\(1 + 3 = 4\)。