固體的微觀結(jié)構(gòu) 材料科技與人類文明

1、第2節(jié)固體的微觀結(jié)構(gòu)第3節(jié)材料科技與人類文明學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.了解對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程，知道晶體微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn).2.知道晶體的結(jié)合類型和特點(diǎn)(重點(diǎn))3.會(huì)用固體的微觀結(jié)構(gòu)解釋其宏觀性質(zhì)(重點(diǎn)、難點(diǎn))4.了解材料科學(xué)技術(shù)的有關(guān)知識(shí)及應(yīng)用.固 體 的 微 觀 結(jié) 構(gòu)1晶體的結(jié)構(gòu)及結(jié)合類型(1)組成晶體的物質(zhì)微粒有規(guī)則地在空間排成陣列，呈現(xiàn)周而復(fù)始的有序結(jié)構(gòu)，說(shuō)明晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性(2)晶體內(nèi)部各微粒之間存在著很強(qiáng)的相互作用力，微粒被約束在一定的平衡位置上(3)熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，組成晶體的物質(zhì)微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振動(dòng)(4)晶體的結(jié)合類型比較類型構(gòu)成微粒結(jié)合鍵舉例離子晶體正、

2、負(fù)離子離子鍵NaCl、AgBr原子晶體原子共價(jià)鍵SiO2、金剛石金屬晶體物質(zhì)微粒金屬鍵銅、銀、鋁2.固體特征的微觀解釋(1)方法：在固體界面沿不同方向畫出等長(zhǎng)直線(2)微觀解釋單晶體在不同直線上微粒的個(gè)數(shù)不相等，說(shuō)明沿不同方向微粒的排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況不同，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性非晶體在不同直線上微粒的個(gè)數(shù)大致相等，說(shuō)明沿不同方向微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性(3)同一種物質(zhì)在不同條件下形成不同的晶體，由于微觀結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)有很大差異1Cu是離子晶體(×)2晶體的分子(原子、離子)排列是有規(guī)則的()3非晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同

3、()4同一種物質(zhì)只能生成一種晶體(×)為什么多晶體表現(xiàn)為各向同性？【提示】多晶體是由許多雜亂無(wú)章地排列著的小晶體(晶粒)組成的每個(gè)晶粒都是一個(gè)小單晶體，具有各向異性但由于晶粒在多晶體里雜亂無(wú)章地排列著，所以它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性探討1：?jiǎn)尉w為什么有規(guī)則的幾何外形？【提示】由于單晶體中的物質(zhì)微粒在空間是按一定規(guī)律排列的，微粒只在一定平衡位置做微小振動(dòng)，所以晶體有規(guī)則的幾何外形探討2：多晶體為什么沒(méi)有規(guī)則的幾何外形？【提示】由于多晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒排列沒(méi)有一定的規(guī)律，是雜亂無(wú)章的1對(duì)外形及物理性質(zhì)表現(xiàn)各向異性還是各向同性的解釋單晶體多晶體非晶體外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則物

4、理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性微觀解釋單晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列有一定規(guī)律，因此宏觀上有規(guī)則的幾何外形在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況不一樣，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性.多晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列沒(méi)有一定規(guī)律因此宏觀上沒(méi)有規(guī)則的幾何外形在多晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列是雜亂無(wú)章的，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，因此在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性.非晶體內(nèi)部微粒的排列沒(méi)有一定規(guī)律，在宏觀上沒(méi)有規(guī)則的幾何外形在非晶體內(nèi)部，物質(zhì)微粒的排列是雜亂無(wú)章的，從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)來(lái)看，在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)基本相同，所以在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性.2.對(duì)同素異形體的解釋有的物質(zhì)有幾種

5、晶體，是因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒能形成不同的晶體結(jié)構(gòu)例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很大差別白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但白磷具有立方體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu)，二者在物理性質(zhì)上也有很大差別3對(duì)晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)能克服微粒間的作用力，離開(kāi)平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞晶體開(kāi)始熔化，熔化時(shí)晶體吸收的熱量全部用來(lái)破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化1下列哪些屬于晶體的結(jié)合類型()A金屬晶體B離子晶體C多晶體 D原子晶體E單晶體【解析】晶體的結(jié)合類型有：離子晶體、原子晶體和金屬晶體，故選A、B、D.【答案】ABD2下列敘述中

6、正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110022】A晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點(diǎn)陣排列B單晶體具有規(guī)則的幾何外形是由于它的微粒按一定規(guī)律排列C非晶體有規(guī)則的幾何形狀和確定的熔點(diǎn)D石墨的硬度比金剛石的差很多，是由于它的微粒沒(méi)有按空間點(diǎn)陣分布E非晶體沒(méi)有規(guī)則幾何形狀，也沒(méi)有確定的熔點(diǎn)【解析】晶體內(nèi)部微粒排列的空間結(jié)構(gòu)決定著晶體的物理性質(zhì)是否相同；也正是由于它的微粒按一定規(guī)律排列，使單晶體具有規(guī)則的幾何形狀石墨與金剛石的硬度相差甚遠(yuǎn)是由于它們內(nèi)部微粒的排列結(jié)構(gòu)不同，石墨的層狀結(jié)構(gòu)決定了它的質(zhì)地柔軟，而金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了其中碳原子間的作用力很強(qiáng)，所以金剛石有很大的硬度，故A、B、E正確【答案】AB

7、E3關(guān)于晶體和非晶體，以下說(shuō)法中正確的是()A同種物質(zhì)在不同的條件下可表現(xiàn)為晶體或非晶體B晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列是有規(guī)則的，而非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列是不規(guī)則的C晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒在不停地運(yùn)動(dòng)著D在物質(zhì)內(nèi)部的各個(gè)層面上，微粒數(shù)相等的是晶體，微粒數(shù)不等的是非晶體E非晶體在不同直線上微粒的個(gè)數(shù)大致相等，所以在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性【解析】同種物質(zhì)也可能以晶體或非晶體兩種不同形式出現(xiàn)，所以A正確；晶體和非晶體在微觀結(jié)構(gòu)上的區(qū)別決定了它們?cè)诤暧^性質(zhì)上的不同，所以B正確；不管是晶體還是非晶體，組成物體的微粒永遠(yuǎn)在做熱運(yùn)動(dòng)，所以C是錯(cuò)的；非晶體沒(méi)有層面，也就談不到什么層面的問(wèn)題，

8、即使是晶體各個(gè)層面的微粒數(shù)也不一定相等，所以D也是錯(cuò)的，E正確【答案】ABE1單晶體具有各向異性是因?yàn)檠夭煌较蛭⒘５呐帕屑拔镔|(zhì)結(jié)構(gòu)情況不同2晶體具有確定的熔點(diǎn)是因?yàn)榫w具有規(guī)則的排列結(jié)構(gòu)3同一物質(zhì)有幾種不同的晶體是因?yàn)槲镔|(zhì)微粒排列的空間結(jié)構(gòu)不同材 料 種 類 和 新 材 料 及 其 應(yīng) 用1材料的分類(1)按材料特性分為：結(jié)構(gòu)材料和功能材料(2)按應(yīng)用領(lǐng)域分為：信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等(3)按習(xí)慣分為：金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料2新材料(1)材料科學(xué)是研究材料的制造、結(jié)構(gòu)與性能三者之間相互關(guān)系的科學(xué)(2)納米是長(zhǎng)度單位，1 nm109 m

9、，顆粒在1100 nm的材料稱為納米材料(3)發(fā)生形變后幾乎能100%恢復(fù)原狀的材料稱為形狀記憶合金(4)微電子材料：半導(dǎo)體(5)力、熱、聲、光、磁等方面的某些性能會(huì)發(fā)生突變的納米材料(6)材料、能源、信息被當(dāng)今國(guó)際社會(huì)公認(rèn)為現(xiàn)代文明的三大支柱1在極低的溫度下，純凈的半導(dǎo)體仍能很好地導(dǎo)電(×)2在有光照射時(shí)，有的半導(dǎo)體可以導(dǎo)電()3摻入一定雜質(zhì)后，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能一定會(huì)變差(×)隨著納米科技的發(fā)展，納米商品開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，有的商家為了促銷商品，打著納米材料的幌子到處招搖撞騙，如在社會(huì)上出現(xiàn)了納米“冰箱”、納米“洗衣機(jī)”，甚至出現(xiàn)了納米“電影”的笑話你了解什么是“納米”嗎？你知

10、道納米材料有哪些良好的性能嗎？納米涂料圖2­2­1【提示】納米是長(zhǎng)度單位：1 nm109 m以碳納米管為例，納米材料有韌性高、導(dǎo)電性極強(qiáng)，并兼具金屬和半導(dǎo)體的特性探討：研究納米材料等新材料有什么意義？【提示】材料是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會(huì)現(xiàn)代文明的重要支柱，材料的變化直接影響著社會(huì)的變化，材料是技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵要素之一能源、信息和材料被稱為現(xiàn)代文明的三大支柱1新材料及其應(yīng)用新材料主要包括新型金屬材料、高分子合成材料、新型無(wú)機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料、光電子材料等(1)新型金屬材料：有鋁合金、鎂合金、鈦合金以及稀有金屬，它們?cè)趯?dǎo)電、航空航天、原子能方面有廣泛用途(2)高

11、分子合成材料：有合成橡膠、塑料和化學(xué)纖維等它們?cè)诨鸺⒔ㄖ?、醫(yī)療、交通、服裝、農(nóng)業(yè)、國(guó)防上有廣泛用途(3)新型無(wú)機(jī)非金屬材料：有工業(yè)陶瓷、光導(dǎo)纖維、半導(dǎo)體材料它們?cè)谌細(xì)鈾C(jī)制造、磁流體發(fā)電機(jī)、通信、工業(yè)、科學(xué)研究等方面有廣泛用途(4)復(fù)合材料：可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料它們?cè)诤娇蘸教臁㈦娮庸I(yè)、生活用品、新能源技術(shù)、信息技術(shù)、海洋工程等方面有廣泛用途(5)光電子材料：有光電子半導(dǎo)體材料、光纖、薄膜材料、液晶顯示材料它們?cè)诠怆娮悠骷?、光通信、光?jì)算、激光技術(shù)等方面有廣泛用途2納米材料及其應(yīng)用(1)納米是長(zhǎng)度單位：1 nm109 m.(2)納米技術(shù)：在納米尺度(1100 nm)上制造材料和器件

12、的技術(shù)即重新排列原子而制造具有新分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)(3)納米材料有納米金屬、納米磁場(chǎng)材料、納米陶瓷材料、有機(jī)無(wú)機(jī)納米復(fù)合物、納米傳感材料、納米醫(yī)用材料等(4)納米材料應(yīng)用領(lǐng)域：能源、環(huán)保、通信、航空航天、醫(yī)療、日常生活等4下列認(rèn)識(shí)正確的是 ()A納米是一種尺寸很小的材料，是納米材料的簡(jiǎn)稱B納米技術(shù)就是重新排列原子而制造具有新分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)C納米是一個(gè)長(zhǎng)度單位D納米材料的奇特效應(yīng)使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能E納米材料就是顆粒大小為1 nm的材料【解析】納米是一個(gè)長(zhǎng)度單位，故A錯(cuò)，C對(duì)；納米技術(shù)是原子的重新排列，納米材料的制造是在納米技術(shù)的基礎(chǔ)上，故B、D對(duì)；粒度在1100 nm間的材料均是納米材料，E錯(cuò)【答案】BCD5納米材料的奇特效應(yīng)使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能，以下關(guān)于納米材料的性能的說(shuō)法中，正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110023】A在力學(xué)性能方面，納米材料具有高強(qiáng)、高硬和良好的可塑性B在熱學(xué)性能方面，納米超細(xì)微粒的熔點(diǎn)比常規(guī)粉體低得多C在電學(xué)性能方面，納米金屬在低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)超導(dǎo)電性D在化學(xué)性能方面，納米材料化學(xué)活性低，因此化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)E納米材料的活性極高，極不穩(wěn)定，很容易與其他原子結(jié)合【解析】在電學(xué)性能方面，納米材料在