第一节物质的聚集状态与晶体的常识

一、物资的聚集状态

概况：经典的物质聚集状态是物质的三态固态、液态、气态，这些是按照物质的形状、体积、可压缩性来分。而如果从微观层面，按照粒子间相互作用力与粒子热运动之间的平衡，除了经典三态之外，还能够再分出其他的物质状态，如等离子态、玻色—爱因斯坦凝聚态等
固体的细分：在固体的基础上如果按照“结构/运动的有序度”可以分成晶体和非晶体

自范性 ：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭、规则的几何外形，称为晶体的自范性（是晶体中原子、分子和离子等微粒在三维空间呈现周期性有序排列的宏观表现）
1. 是晶体的本质特征
2. 呈现自范性的条件：晶体生长速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，如果凝固速率过快，得到非晶体。比如熔融的\(\ce{SiO2}\) ，缓慢冷却形成会得到晶体水晶，而如果快速冷却会得到非晶体玛瑙。
各向异性 ：周期性排列，但在不同的方向上排列方式不同。晶体在不同的方向上具有不同的物理性质。如导热性、导电性、强度等在不同方向上的不同，称为晶体的各向异性
其他特点：
1. 晶体通常有固定的熔点
2. 外形和内部质点排列的高度有序性

定义：描述晶体结构的基本单位
晶胞与晶体的关系 ：晶胞是”平行六面体“,晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成
1. 无隙：相邻晶胞没有任何缝隙
2. 并置：所有晶胞平行排列，取向相同
3. 所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的

晶胞类型	简单立方堆积	体心立方堆积	面心立方堆积
结构特点	8个顶角有粒子	8个顶角以及体心有1个	8个顶角以及6个面
示例		钠晶胞	铜晶胞

求化学式 ：根据”均摊法“求出晶胞中所含的各微粒的真实数目，然后求出各微粒个数的”最简整数比“，从而写出晶体的化学式
计算密度 ：利用公式 \(\ce{a^{3} \times \rho \times N_{A} = N \times M}\) 推导得出 \(\ce{\rho=\dfrac{N \times M}{a^{3} \times N_A}}\)
1. a：表示晶胞的棱长（单位cm）
2. \(\ce{\rho}\) ：表示晶胞的密度（单位\(\ce{g\cdot cm^{-3}}\)）
3. \(\ce{N_A}\) ：阿伏伽德罗常数
4. N：1mol晶胞中所含基本粒子，如\(\ce{NaCl}\) 晶胞中有4个\(\ce{Na^{+}}\) 、4个\(\ce{Cl^{-}}\) ，那么也就是说一个晶胞中含有4个\(\ce{NaCl}\) ,N=4
5. M：表示晶体的摩尔质量（单位\(\ce{g\cdot mol^{-1}}\)）
计算晶胞参数 ：(计算棱长)
1. \(\ce{V=\dfrac{N \cdot M}{N_{A} \cdot \rho}}\) 且\(\ce{V=a^{3}}\) \(\ce{->}\) \(\ce{a=\sqrt[3]{\dfrac{N \cdot M}{N_{A} \cdot \rho}}}\)