晶体的物理性质表现为什么

A. 归纳总结3种典型的晶体结构的晶体学特征

1、金刚石（C）：为典型的共价键晶体（原子晶格），所以不遵循最紧密堆积原理。每个C原子与周围另外四个C原子以sp3杂化轨道形成共价键；其晶胞也为立方面心格子，立方对称。

2、石墨（C）：石墨与金刚石是C的两个同质多像（同素异形）变体。石墨结构中有共价键、分子键等，所以也不遵循最紧密堆积原理。石墨是一个典型的层状结构，层内每个C与周围三个C以sp2杂化轨道形成共价键，还有一个p轨道没有参加杂化，这些没有参加杂化的p轨道以垂直于层是方向平行排列，形成一个大p键（相当于金属键），层间还有分子键。

3、NaCl晶体：Cl-离子做立方最紧密堆积，Na+离子充填于所有的八面体空隙中，立方对称。因为n个球形成的八面体空隙也为n个，所以阴、阳离子数量比为1：1。

(1)晶体的物理性质表现为什么扩展阅读

晶体的共性

1、自范性

晶体物质在适当的结晶条件下，都能自发地成长为单晶体，发育良好的单晶体均以平面作为它与周围物质的界面，而呈现出凸多面体。

2、守恒定律

同一种晶体在相同的温度和压力下，其对应晶面之间的夹角恒定不变。

3、解理性

当晶体受到敲打、剪切、撞击等外界作用时，可有沿某一个或几个具有确定方位的晶面劈裂开来的性质。

4、各向异性

晶体的物理性质随观测方向而变化的现象称为各向异性。晶体的很多性质表现为各向异性，如压电性质、光学性质、磁学性质及热学性质等。

B. “晶体”有哪些特性

1.长程有序：晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。

2.均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

3.各向异性：晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。

4.对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

5.自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。

6.解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。

7.最小内能：成型晶体内能最小。

8.晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。

(2)晶体的物理性质表现为什么扩展阅读：

有四种主要的晶体键。离子晶体由正离子和负离子构成，靠不同电荷之间的引力（离子键）结合在一起。氯化钠是离子晶体的一例。原子晶体（共价晶体）的原子或分子共享它们的价电子（共价键）。钻石、锗和硅是重要的共价晶体。

金属晶体是金属的原子变为离子，被自由的价电子所包围，它们能够容易地从一个原子运动到另一个原子，可形象的描述为沉浸在自由电子的海洋里（金属键）。当这些电子全在同一方向运动时，它们的运动称为电流。分子晶体的分子完全不分享它们的电子。

它们的结合是由于从分子的一端到另一端电场有微小的变动。因为这个结合力很弱（范德华力和氢键），这些晶体在很低的温度下就熔化，且硬度极低。典型的分子结晶如固态氧和冰。

在离子晶体中，电子从一个原子转移到另一个原子。共价晶体的原子分享它们的价电子。金属原子的一端有少量的负电荷，另一端有少量的正电荷。一个弱的电引力使分子就位。

用来制作工业用的晶体的技术之一，是从熔液中生长。籽晶可用来促进单晶体的形成。在这个工序里，籽晶降落到装有熔融物质的容器中。籽晶周围的熔液冷却，它的分子就依附在籽晶上。这些新的晶体分子承接籽晶的取向，形成了一个大的单晶体。

C. 从物理性质来看,晶体与非晶体的最基本的特征是什么

1.晶体与非晶体最本质的区别是什么?准晶体是一种什么物态?

答：晶体和非晶体均为固体，但它们之间有着本质的区别。晶体是具有格子构造的固体，即晶体的内部质点在三维空间做周期性重复排列。而非晶体不具有格子构造。晶体具有远程规律和近程规律，非晶体只有近程规律。准晶态也不具有格子构造，即内部质点也没有平移周期，但其内部质点排列具有远程规律。因此，这种物态介于晶体和非晶体之间。

2.在某一晶体结构中，同种质点都是相当点吗?为什么?

答：晶体结构中的同种质点并不一定都是相当点。因为相当点是满足以下两个条件的点：a.点的内容相同；b.点的周围环境相同。同种质点只满足了第一个条件，并不一定能够满足第二个条件。因此，晶体结构中的同种质点并不一定都是相当点。

3.从格子构造观点出发，说明晶体的基本性质。

答：晶体具有六个宏观的基本性质，这些性质是受其微观世界特点，即格子构造所决定的。现分别叙述：

a.自限性 晶体的多面体外形是其格子构造在外形上的直接反映。晶面、晶棱与角顶分别与格子构造中的面网、行列和结点相对应。从而导致了晶体在适当的条件下往往自发地形成几何多面体外形的性质。

b.均一性 因为晶体是具有格子构造的固体，在同一晶体的各个不同部分，化学成分与晶体结构都是相同的，所以晶体的各个部分的物理性质与化学性质也是相同的。

c.异向性 同一晶体中，由于内部质点在不同方向上的排布一般是不同的。因此，晶体的性质也随方向的不同有所差异。

d.对称性 晶体的格子构造本身就是质点周期性重复排列，这本身就是一种对称性；体现在宏观上就是晶体相同的外形和物理性质在不同的方向上能够有规律地重复出现。

e.最小内能性 晶体的格子构造使得其内部质点的排布是质点间引力和斥力达到平衡的结果。无论质点间的距离增大或缩小，都将导致质点的相对势能增加。因此，在相同的温度条件下，晶体比非晶体的内能要小；相对于气体和液体来说，晶体的内能更小。

D. 晶体具有固定的熔点物理性质和表现什么性

A、温度是分子的平均动能的标志，温度越高分子的运动越激烈，所以温度越高，气体分子的扩散越快，故A正确；
B、晶体都具有固定的熔点，单晶体的物理性质都表现为各向异性，多晶体的物理性质表现为各向同性．故B错误；
C、根据压强的微观意义可知，气体压强是由于气体分子频繁撞击容器壁表面产生的，故C正确；
D、饱和水然汽的压强仅仅与温度有关，温度越高，饱和蒸汽压越大，随温度的升高而增大，故D正确；
E、根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传向高温物体，但在一定的条件下可以从低温物体传向高温物体，但会引起其他的变化，如空调．故E错误．
故选：ACD．

E. 晶体的物理性质

1、长程有序：晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。
2、均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
3、各向异性：晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。
4、对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。
5、自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。
6、解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。
7、最小内能：成型晶体内能最小。
8、晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。

F. 晶体有哪些物理性质

1、自限性：晶体具有自发形成几何多面体形态的性质,这种性质成为自限性.
2、均一性和异向性：因为晶体是具有格子构造的固体,同一晶体的各个部分质点分布是相同的,所以同一晶体的各个部分的性质是相同的,此即晶体的均一性；同一晶体格子中,在不同的方向上质点的排列一般是不相同的,晶体的性质也随方向的不同而有所差异,此即晶体的异向性.
3、最小内能与稳定性：晶体与同种物质的非晶体、液体、气体比较,具有最小内能.晶体是具有格子构造的固体,其内部质点作规律排列.这种规律排列的质点是质点间的引力与斥力达到平衡,使晶体的各个部分处于位能最低的结果.

G. 晶体的基本性质

由于一切晶体内部质点的排列都遵循格子构造的规律而与其他物质相区别，因此所有晶体应该具有一些由格子构造所决定的共同区别于其他物质的性质，我们把这些性质称为晶体的基本性质。现简述如下。

1.自限性

晶体的自限性（self-confinement）是指晶体在合适条件下生长时总能自发地形成具有一定凸几何多面体外形的性质。在晶体的凸几何多面体上，平整的面称为晶面，两个晶面的交线称为晶棱，晶棱汇聚成的尖顶称为角顶。晶面数（F）、晶棱数（E）和角顶数（V）的关系符合欧拉定律：

F+V=E+2

晶体的几何多面体形态，是晶体内部格子构造的外部表现。晶体外形上的晶面、晶棱与角顶，实际上对应着格子构造中的面网、行列及结点。晶体的格子构造及其所制约的凸多面体形态均服从于一定的结晶学规律。

应当注意的是，准晶体也具有自限性。

2.均一性

晶体的均一性（homogeneity）是指同一晶体的任何部位其性质是完全相同的。例如，假定我们把一个晶体分成许多小晶块，那么每一块这样的小晶块的物理性质与化学性质都是相同的。这主要是因为在晶体的各个部分都具有相同的格子构造，也即各部分的质点分布相同，因此性质也相同。

若设在x处和x+x′处取得小晶体，则晶体的均一性可作如下数学表示：

F（x）≡F（x+x′）

这里的F为相应晶块的化学组成和物理性质。

必须注意的是，非晶质体也具有均一性，如玻璃的不同部分在折射率、膨胀系数、热导率等性质方面都是相同的。但非晶质体的这种均一性是统计意义上的、平均近似的均一性，称为统计均一性，它与晶体由内部格子构造决定的严格的结晶均一性有着本质的区别，而与液体和气体的统计均一性相似。

3.异向性

晶体的异向性（anisotropy）指晶体的性质因观察方向的不同而表现出差异的特性。同一矿物在不同方向上其解理的发育程度存在明显的差别，这是晶体异向性最明显的例子。晶体的凸6多面体形态也是其异向性的表现。此外，晶体的刻划硬度，只要作精确的测定，都可以发现随刻划方向的不同而异，其中最明显的例子是蓝晶石。在平行蓝晶石晶体延长方向上，其摩斯硬度值约为4，而在垂直晶体延长方向上，其摩斯硬度值约为6，故蓝晶石又被称为二硬石。

由格子构造规律我们知道，晶体结构中质点排列方式和间距，在相互平行的方向上都是一致的，但在不相平行的方向上，一般来说都是有差异的。因此，当沿不同方向进行观察时，晶体的各项性质将表现出一定的差异，这就是晶体具有各向异性的根源。

4.对称性

晶体的对称性（symmetry）是指晶体中的相同部分或性质在不同的方向或位置上有规律地重复出现的特性。我们常常可以看到，在一个晶体的不同方向出现形状和大小完全相同的晶面，这就是晶体外形上的一种对称性。其实，晶体内部质点在三维空间周期性平移重复排列本身就是一种微观的对称性，尽管晶体结构中质点的排列在不同方向上一般是有差异的，但并不排斥其在某些特定方向上的重复。因此，晶体的宏观对称性是其微观对称性的体现，是晶体最重要的性质，也是晶体对称分类的基础。有关晶体的对称性，将在第四章中作进一步的讨论。

5.最小内能性

晶体的最小内能性（minimum internal energy）是指，在相同的热力学条件下，较之于同种化学成分的气体、液体及非晶体而言，晶体的内能最小。这从晶体熔融时要吸热、熔体结晶时会放热得到部分的直观证明。

晶体具有最小内能主要是因为，晶体内部质点在三维空间呈周期性重复的规律排列，这种规则排列是质点间的引力和斥力达到平衡的结果。在此情况下，无论是使质点间的距离增大或是减小，都将导致质点的势能增加。至于气体、液体和非晶质体，由于它们内部质点的排列是无规则的，因此质点间的距离不等于平衡距离，因而它们的势能比晶体大。这就意味着，在相同的热力学条件下，晶体的内能应为最小。

6.稳定性

晶体的稳定性（stability）是指，对于化学组成相同但处于不同物态下的物质而言，以晶体最为稳定。例如，非晶体可以自发转化为晶体，释放出能量，而晶体不可能自发转化为其他物态。

晶体的稳定性是晶体具有最小内能的必然结果，而从根本上讲，它也是由晶体的格子构造规律所决定的。

晶体因其内部质点已达到平衡位置，具有最小内能，要破坏晶体的这种状态，就必须从外界吸收能量，如加热等。同时，由于使晶体中每个质点脱离平衡位置所需能量都是相等的，因此每种晶质体都有自己确定的熔点（非晶质体没有固定的熔点）。与此相反，无论气体、液体或是非晶质体，由于它们内部质点未达平衡位置，当使它们的质点趋向于规则排列而达到平衡位置，亦即向晶体转化时，必定会释放出多余的能量。所以，根据热力学定律，结晶态是最稳定的物态，它不会自发地转化为其他物态。

思考题及习题

1）晶体、非晶质体、准晶体有何区别？

2）结点间距、面网密度、面网间距之间有何联系？

3）如何根据晶体的格子构造解释其基本性质？

4）晶体不一定呈规则的几何多面体外形，这是否与晶体的自限性矛盾？

5）某些固体生长时可以自发地形成规则的几何多面体外形，这些固体肯定是晶体吗？为什么？

6）为什么晶体具有确定的熔点而非晶体不具有确定的熔点？

7）下图的左图和右图分别为石墨晶体结构中平行和垂直结构层的两种碳原子面。试分别以两图中的a，b，c为基点，画出对应的相当点分布图和面网并比较之。

石墨晶体结构中碳原子的分布

（据罗谷风，1985）

H. 晶体的物理性质

1、长程有序：晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。 2、均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 3、各向异性：晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。 4、对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 5、自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。 6、解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。 7、最小内能：成型晶体内能最小。 8、晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。

I. 晶体的基本性质是什么

晶体都有固定的熔点
晶体的基本性质
1．自限性
晶体在适当的条件下可以自发的形成几何多面体的性质．
2．均一性
同一晶体的各个不同部分具有相同的性质．
3．异向性（各向异性）
晶体的性质因方向不同而有所差异的特性．
4．对称性
晶体中相等的晶面、晶棱和角顶，以及晶体物理化学性质在不同方向上或位置上做有规律的重复出现．
5．最小内能
在相同的热力学条件下，与同种化学成分的非晶质体、液
体、气体相比较其内能最小．
6．稳定性
在相同的热力学条件下，具有相同化学成分的晶体和非晶质体相比
，晶体是稳定的

J. “晶体”有哪些特性

1.长程有序：晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。
2.均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
3.各向异性：晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。
4.对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。
5.自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。
6.解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。
7.最小内能：成型晶体内能最小。
8.晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。
晶体（crystal）即是物质的质点（分子、原子、离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。从宏观上看，晶体都有自己独特的、呈对称性的形状，如食盐呈立方体；冰呈六角棱柱体；明矾呈八面体等。晶体在不同的方向上有不同的物理性质，如机械强度、导热性、热膨胀、导电性等，称为各向异性。
晶体有固定的熔化温度—熔点（或凝固点）。晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶物质在一定的合适条件下也可以转变成晶体。