ipad音乐播放器哪个好:晶体为什么有固定的熔点

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/04/29 11:05:54
难道 在温度达到的那一瞬间 分子(或原子)的排列就发生变化吗

晶体不仅在合适的条件下可以自发地表现出面平棱直的规则几何外形,而且其内部原子的排列更是十分规整严格、长程有序,比士兵的方阵还要整齐得多。如果把晶体中任意一个原子沿某方向平移一定距离,必能找到一个同样的原子。而玻璃(及其他非晶体如石蜡、沥青、塑料等)内部原子的排列则是杂乱无章、长程无序的。准晶体是最近发现的一类新物质,其内部原子排列既不同于晶体,也不同于非晶体。
由于物质内部原子排列的这种明显差异,导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差别。例如,晶体有固定的熔点,物理性质(力学、光学、电学及磁学性质等)表现出各向异性。而玻璃及其他非晶体(亦称为无定形体)则没有固定的熔点,物理性质方面则表现为各向同性。

首先,结构决定性质,晶体的结构规则,它发生熔化这样的物理变化时,需要吸的热量一定,根据Q=CM(t2-t1),Q一定,c,m一定,则t2-t1一定,温度变化是一定的,原来晶体温度都是10度,结构一定发生物理变化时,温度升高一定达到熔点,故熔点一定

分子晶体与原子晶体

一、分子晶体
典型的分子晶体是指有限数量的原子构成的电中性分子为结构基元,以分子间力相互作用在微观空间里呈现具有平移性的重复图案得到的晶体。
“有限分子”的主要品种是有机物,已知的3000万种化合物中多数是以有限原子构成的有机分子,无机“有限分子”则在数量上很少,如部分非金属单质(O2、S8)部分非金属化合物(如CO2、H2O)等等。
在分子晶体中,分子之间的作用力是分子间力(范德华力和氢键)。分子间力相比于金属键、离子键和共价键等化学键是一种很弱的作用力,因而分子晶体的熔点很低。但分子晶体的熔点并不完全取决于分子间力的大小,还与分子在晶体里堆积的紧密程度有关。分子堆积紧密,空间利用率高,也会使熔点升高。例如近球状的金刚烷的熔点高达269℃,是已知烷烃中溶点最高的①。

分子间作用力比较弱,导致分子在晶体的微观空间里堆积时会尽可能地利用空间,但分子的形状、分子间是否存在具有方向性的氢键及其强弱以及分子的极性强弱导致分子定向排列的程度高低等因素均会影响分子的堆积方式和空间利用率。当分子晶体达到最密堆积时,每个分子周围也会达到12个分子,例如干冰晶体和碘晶体(见下图)都是如此。又如,近似球体的C60呈面心立方晶胞②,与金刚烷相似的近似球体的乌洛托品C6H12N4呈体心立方晶胞(最近两层的配位数=8+6)等。冰则为堆积不紧密的分子晶体的典型代表。通常的冰具六方晶胞,由于分子间存在作用力较大而方向性很强的氢键,每个水分子周围只有4个水分子,类似金刚石中碳的配位情形,空间利用率很低,以致冰融化后密度反而升高。

二、原子晶体
原子晶体是以具有方向性、饱和性的共价键为骨架形成的晶体。金刚石和石英(SiO2)是最典型的原子晶体,其中的共价键形成三维骨架网络结构,后者可以看成是前者的C-C键改为Si-Si键而又在其间插入一个氧原子,构成以氧桥连接的硅氧四面体共价键骨架③。由图中可见,由于共价键的方向性与饱和性,原子晶体中的原子的空间利用率很低。例如,在金属最密堆积的讨论中我们得知,半径相等的球的最高配位数可达12,而在金刚石中碳的配位数却只达到4,由此可见一斑。

如果我们定义原子晶体为晶体中存在无限伸展的共价键骨架,那么,除了金刚石和石英这样的三维共价键骨架结构之外,存在二维无限伸展共价键骨架和一维无限伸展共价键骨架的晶体也应当归属于原子晶体,二维的如氮化硼(BN),晶体中存在并合的B3N3六元环的无限平面结构,一维的如硒(Se),晶体中存在向同一个方向无限延伸、螺旋盘升的硒原子链。在这些晶体中,平面间、链间是分子间力(范德华力)。如果无限伸展的三维、二维或一维共价键骨架除分子间力(包括氢键)外还存在离子键,通常就归为离子晶体,例如含各种不同一维(链)、二维(面)、三维(骨架)无限伸展的硅酸根离子的硅酸盐(闪石、石棉、云母、沸石等)。而像石墨,无限伸展的二维平面碳原子间除定域的σ共价键外还离域的大π键,通常被归为晶体。
相对于一维、二维、三维无限伸展的共价键骨架,分子晶体的分子和离子晶体的多原子离子的有限共价结构可以称为“零维共价骨架结构”。这种说法把分子晶体和原子晶体统一在一起了,甚至把所有具有共价键骨架的晶体都统一到一起了,不失为一种符合逻辑的系统。

拟晶(quasicrystal)
拟晶是1928年发现的,具有凸多面体规则外形的,但不同于晶体的固态物质,它们具有晶体物质不具有的五重轴。如图给出的含钬-镁-锌三种金属的似晶的正十二面体外型。已知的拟晶都是金属互化物。2000年以前发现的所有几百种拟晶中至少含有3种金属,如Al65Cu23Fe12,Al70Pd21Mn9等。但最近发现仅2种金属也可形成拟晶,如Cd57Yb10〔Nature,2000,408:537〕。有关拟晶的组成与结构的规律仍在研究之中。有关组成问题值得重视的事实如:组成为Al70Pd21Mn9的是拟晶而组成的Al60Pd25Mn15却是晶体。有关结构问题,人们普遍认为,拟晶存在偏离了晶体的三维周期性结构,因为单调的周期性结构不可能出现五重轴,但拟晶的结构仍有规律,不像非晶态物质那样的近距无序,仍是某种近距有序结构。尽管有关拟晶的组成与结构规律尚未完全阐明,它的发现在理论上已对经典晶体学产生很大冲击,以致国际晶体学联合会最近建议把晶体定义为衍射图谱呈现明确图案的固体(any solid having an essentially discrete diffraction diagram)来代替原先的微观空间呈现周期性结构的定义。在实际上,拟晶已被开发为有用的材料。例如,人们发现组成为铝-铜-铁-铬的拟晶具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性,正被开发为炒菜锅的镀层;Al65Cu23Fe12十分耐磨,被开发为高温电弧喷嘴的镀层

答:
作为晶体和非晶体的本质区别就在于:晶体的原子和原子之间(可以是不同的原子:如二氧化硅)通过强力的“化合键”相结合,原子排列有序,具有“各向异性”(如在不同的方向上导电能力不一样,这就是由原子排列有序造成的);而非晶体往往由分子构成,不具有强力的“化合键”,结构较为松散,不具有“各向异性”。
所以在加热时,晶体的“化合键”断裂需要的温度是一定的,当一部分化合键断裂后,再增加的热量将会用于新的其他的化合键的断裂,所以熔化时温度保持不变。而加热非晶体时,由于分子之间作用力的不确定性导致其没有固定熔点。

因为晶体是由同一种粒子组成的,它们之间的作用力是相同的,所以在吸收外界能量以后就可以同时克服这种力而分离。

晶体之间存在着化学键(强健),这些化学键在固定的温度下能被振动的离子“破坏”进入电离状态,这样就溶化了。