第4节　固体

知识点归纳

知识点一、晶体和非晶体

1．固体可分为晶体和非晶体两大类

(1)在外形上，晶体具有规则的几何形状，而非晶体则没有确定的几何形状．

(2)在物理性质上，晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．

(3)常见的晶体：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花．

2．单晶体和多晶体

(1)单晶体：具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面围成的多面体，这样的固体叫单晶体，单晶体就是单个的晶体颗粒．

(2)多晶体：由于小晶粒杂乱无章地排列，使得晶体不再具有规则的几何形状，我们把这样的晶体称为多晶体，多晶体就是由许多无规则排列的晶粒构成的晶体，如粘在一起的糖块就是多晶体．

(3)单晶体和多晶体的比较

①相同点：都属于晶体，有固定的熔点．

②不同点：单晶体有天然规则的外形，在某些物理性质上表现为各向异性．多晶体没有天然规则的外形，物理性质表现为各向同性．

3．单晶体的各向异性的理解

在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的．

(1)①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体 的物理性能时，测试结果不同．

②通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．

(2)单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，举例如下：

①云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．

②方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．

③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同．

④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同．

4．非晶体与多晶体间的比较

(1)相同点：都没有天然规则外形，都具有各向同性的物理性质．

(2)不同点：非晶体没有固定的熔点，多晶体有固定的熔点．

单晶体、多晶体及非晶体的区别

知识点二、晶体的微观结构

1．晶体的微观结构特点

(1)组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)，依照一定的规则在空间中整齐地排列．

(2)晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离．

(3)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．

2．晶体与非晶体区别的微观解释

(1)各向异性：如图所示，这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况．从图中可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体在不同方向上物理性质的不同．

(2)熔点：晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化．

典例分析

一、晶体、非晶体的区别

例1 关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)

A．所有的晶体都表现为各向异性

B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体

C．大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体

D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点

解析 选项A错误，只有单晶体才表现为各向异性。选项B错误，单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体。选项C错误，大块塑料是非晶体，粉碎成形状规则的颗粒，依然是非晶体。选项D正确，晶体和非晶体的一个重要区别就是有无确定的熔点。

答案 D

归纳总结：晶体和非晶体最本质的区别是晶体有确定的熔点，而非晶体没有。由于多晶体和非晶体都具有各向同性、无规则外形的特点，仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体。

二、对晶体的微观结构的认识

例2 有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，那是因为组成它们的微粒能够按照______在空间分布。如碳原子如果按照图甲那样排列，就成为______，而按照图乙那样排列，就成为________。

答案  不同规则  石墨　金刚石

自我检测

1．下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是(　　)

A．所有的晶体都表现为各向异性

B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体

C．大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体

D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点

解析　只有单晶体才表现为各向异性，故A错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大粒盐磨成细盐，而细盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错；晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对．

答案　D

2．某一固体具有一定的熔点，那么它(　　)

A．一定是晶体     B．一定是非晶体      C．是多晶体      D．不一定是非晶体

解析　无论是单晶体还是多晶体都有一定的熔点．

答案　A

3．如图所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程．图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是______(填选项前的字母)．

A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T₀

B．曲线M的bc段表示固液共存状态

C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态

D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态

解析　只有晶体存在固定的熔点T₀，曲线M的bc段表示固液共存状态，曲线M的ab段表示固态，曲线N的ef段不表示固态，曲线N的fg段不表示液态，选项B正确，A、C、D错误．

答案　B

4．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)

A．它们由不同的空间点阵构成

B．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着

C．晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的

D．在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不等的是非晶体

解析　空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以A是错误的；不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，所以C是错误的；非晶体也提不到什么层面的问题，即使是晶体，各个层面的微粒数也不见得相等，所以D也是错误的．故正确答案为B.

答案　B

5．某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体(　　)

A．一定是非晶体

B．可能具有确定的熔点

C．一定是单晶体，因为它有规则的几何外形

D. 一定不是单晶体，因为它具有各向同性的物理性质

解析　导热性能各向相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此，A选项不正确；多晶体具有确定的熔点，因此B选项正确；物体外形是否规则不是判断是否是单晶体的依据，应该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形，当然这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误；单晶体也不一定各个物理特性都有各向异性，故D错．

答案　B

6．2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是(　　)

A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体

B．石墨是单质，石墨烯是化合物

C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体

D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的

解析　石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A，B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确．故正确的答案为C、D.

答案　CD

7．下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别(　　)

A．盐粒是正方体，而蜂蜡无规则形状

B．石墨可导电，沥青不能导电

C．冰熔化时，温度保持不变；松香受热熔化时，温度持续升高

D．金刚石密度大，石墨密度小

解析　单晶体有规则的几何外形和确定的熔点，而非晶体没有，据此知A、C正确．

答案　AC

8．晶体具有各向异性的特点是由于(　　)

A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同

B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同

C．晶体内部结构的无规则性

D．晶体内部结构的有规则性

解析　晶体的各向异性取决于晶体内部结构的有规则性，即不同方向上物质微粒的排列情况不同．故正确答案为A、D.

答案　AD