晶体和无定形固体

17 Mar 2025 | 4 分钟阅读

固体是物质的基本状态之一。我们周围的大多数事物都是固体。固体广泛应用于各种领域。固体具有刚性,通常可以被压缩,并且通过化学键紧密连接。

固体的特性

  1. 它们具有确定的质量、体积和形状。
  2. 分子间距离小。
  3. 分子间作用力强。
  4. 不可压缩。
  5. 占据充足的空间。
Crystalline and Amorphous Solids

无定形固体和晶体固体之间的区别

晶体固体无定形固体
  1. 规则/几何形状。
  2. 各向异性。
  3. 有尖锐且特征性的温度范围,这意味着固体向液体状态的转变突然发生在固定的温度值而不是一个范围内。
  4. 真固体。
  5. 它们有清晰可辨的X射线衍射。
  1. 不规则形状。
  2. 各向同性。
  3. 在一定温度范围内逐渐软化。
  4. 假固体。
  5. 它们没有清晰可辨的X射线衍射。

晶体固体的特性

  1. 晶体固体排列有序,几乎不可压缩。
  2. 晶体固体具有确定的熔点。
  3. 晶体固体可进一步分为单晶体固体和多晶体固体。
  4. 多晶体固体包含许多小的单晶体。
  5. 晶体固体在不同方向上具有不同的物理性质;这种现象被称为
  6. 在多晶体固体中,规则有序仅存在于晶体的小区域内。
  7. 新生成的表面是平坦光滑的。
Crystalline and Amorphous Solids

无定形固体的特性

  1. 无定形固体没有长程有序性,这意味着它们的粒子排列不规则。这是无定形固体最显著的特性。
  2. 无定形固体的物理性质在所有方向上都是相同的。
  3. 由于缺乏规则的形状,无定形固体具有可变的密度。
  4. 无定形固体会经历结晶过程。在特定条件下,它们会转变为晶体固体。
  5. 无定形固体有多种应用,包括玻璃制造、非晶态金属和非晶态聚合物。
  6. 新生成的表面形状不规则。
Crystalline and Amorphous Solids

晶体固体的分类

晶体固体根据分子间作用力进一步分类-

  1. 分子固体。
  2. 离子固体。
  3. 金属固体。
  4. 共价固体。

1) 分子固体

分子固体分为三种类型。

  1. 非极性分子固体: 在非极性分子固体中,分子通过弱力结合在一起。非极性分子固体存在电子分布不对称。在室温和常压下,非极性固体以液态和气态存在。
  2. 极性分子固体: 相对较强的力,如偶极-偶极相互作用,将极性固体中的分子结合在一起。极性分子固体不导电。与非极性分子固体相比,极性分子固体具有较高的熔点,但在室温和常压下仍处于液态或气态。
  3. 氢键分子固体: 氢键是一种相对较强、高度定向且特定的非共价相互作用,存在于任何原子、分子或有机分子中。这类固体称为氢键分子固体。它们不导电。水分子中的氢原子之间也存在氢键。与非极性分子和极性分子不同,它们很复杂。

2) 离子固体

离子固体是由阳离子和阴离子通过静电力的作用形成的三维排列。

离子固体的某些特性如下-

  1. 它们很坚硬。
  2. 它们很脆(可以制成片状)。
  3. 它们具有高熔点。
  4. 它们具有高沸点。
  5. 它们表现得像绝缘体。
  6. 离子固体的熔融状态可以导电。

3) 金属固体

金属固体是由金属原子通过金属键结合而成的化合物。金属固体由自由原子和自由流动的电子组成,称为离域电子海。金属固体具有许多特征和特点-

  1. 它们有光泽。
  2. 它们导电(由于存在自由电子)。
  3. 金属固体具有高度的可延展性和延展性。
  4. 它们具有高热能。

4) 共价固体

各种类型的晶体固体是由共价键形成的。共价固体是固态的,并具有复杂的原子网络。共价固体也称为巨型分子网络固体。共价固体具有高熔点。金刚石、石墨和碳化硅是共价固体的例子。石墨具有巨大的复杂结构,其中每个碳原子都与其他三个碳原子共价键合。

晶格

晶格是表示原子、离子或分子在空间中排列方式的规则的假想点。因此,粒子的一种规则的三维排列称为晶体或空间晶格。

14种三维晶格,称为布拉维晶格。晶格的最小部分称为晶胞。晶胞主要有两种类型-

晶胞:晶胞是晶格的最小部分,当在不同方向上重复时,可以生成整个晶格。

  1. 原始晶胞: 当构成粒子仅存在于晶胞的顶点位置时,称为原始晶胞。
  2. 心胞: 当一个晶胞除了顶点处的粒子外,还在其他位置(如边和中心)包含一个或多个构成粒子时,称为心胞。心胞进一步分为三类
    1. 体心胞: 在这类晶胞中,除了顶点处的构成粒子外,还有一个构成粒子位于其体中心。
    2. 面心胞: 在这类晶胞中,除了顶点处的构成粒子外,每个面的中心都有一个构成粒子。
    3. 端心胞: 在这类晶胞中,除了顶点处的构成粒子外,任何两个相对面的中心都有一个构成粒子。

固体有许多应用,从像笔这样的基本物品到像钻石这样复杂的结构物质都是固体。内部结构是分类新固体的主要标准。


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