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晶体的概念:内部原子(或分子、离子、原子团)有规则地呈周期排列的固体。
与非晶体相比较,晶体通常有如下特征。
1、晶体有一定的几何外形
从外观上看,晶体一般都具有一定的几何外形。如上图所示,食盐晶体是立方体,石英(SiO2)晶体是六角柱体,方解石(CaCO3)晶体是棱面体。
非晶体如玻璃、松香、石蜡、动物胶、沥青、琥珀等,因没有一定的几何外形,所以又叫无定形体。
有一些物质(如化学反应中刚析出的沉淀等)从外观看虽然不具备整齐的外观,但结构分析证明,它们是由极微小的晶体组成的,物质的这种状态称为微晶体。微晶体仍然属于晶体的范畴。
2、晶体有固定的熔点
在一定压力下将晶体加热,只有达到某一温度(熔点)时,晶体才开始熔化;在晶体没有全部熔化之前,即使继续加热,温度仍保持恒定不变,这时所吸收的热能都消耗在使晶体从固态转变为液态,直至晶体完全熔化后温度才继续—上升,这说明晶体都具有固定的熔点,例如常压下冰的熔点为0℃。非晶体则不同,加热时先软化成粘度很大的物质,随着温度的升高粘度不断变小,最后成为流动性的熔体,从开始软化到完全熔化的过程中,温度是不断上升的,没有固定的熔点,只能说有一段软化的温度范围。例如松香在50~70℃之间软化,70℃以上才基本成为熔体。
3、晶体有各向异性
一块晶体的某些性质,如光学性质、力学性质、导热导电性、机械强度、溶解性等,从晶体的不同方向去测定时,常常是不同的。例如云母特别容易按纹理面(称解理面)的方向裂成薄片;石墨晶体内,平行于石墨层方向比垂直于石墨层方向的热导率要大4~6倍,电导大5千倍。晶体的这种性质称为各向异性。非晶体是各向同性的。
晶体和非晶体性质上的差异,反映了两者内部结构的差别。应用X射线研究表明,晶体内部微粒(原子、离子或分子)的排列是有次序的、有规律的,它们总是在不同方向上按某些确定的规则重复性地排列,这种有次序的、周期性的排列规律贯穿于整个晶体内部(微粒分布的这种特点称为远程有序),而且在不同方向上的排列方式往往不同,因而造成晶体的各向异性。非晶体内部微粒的排列是无次序的、不规律的。如下图是石英晶体和石英玻璃(非晶体)中微粒排列示意图。
注意:
1、晶体可以认为是内部粒子(原子、离子、分子)在空间按一定规律周期性重复排列构成的固体物质,如食盐、干冰、金刚石等;而非晶体则是内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质,如:橡胶、玻璃、松香等。
2、由于晶体各个方向排列的质点的距离不同,而导致晶体各个方向的性质也不一样。对于晶体来说,许多物理性质:如硬度、导热性、光学性质等,因研究角度不同而产生差异,即为各向异性。
3、加热晶体,温度达到晶体熔点时即开始熔化,在没有完全熔化之前,继续加热,温度不会升高,完全熔化后,温度才会升高,即晶体具有固定的熔点;加热非晶体,温度达到一定程度后开始软化,流动性很强,最后变为液体,从软化到熔化,中间经过一段很长的温度范围,即非晶体没有固定的熔点。
4、晶体按其构成微粒可分为:原子晶体、离子晶体、分子晶体、金属晶体以及过渡型晶体等五类。
5、晶体有规则的几何外形,但有规则的几何外形的物质不一定是晶体。
6、同一物质有时是晶体,有时也是非晶体。
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