当前课程知识点：大学化学 > 第二章 物质的聚集状态与溶液的性质 > 2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质 > Video
同学们好
下边我们开始
固体知识的学习
与气体和液体相比
固体当中的
分子、原子和离子
它们彼此之间的相互作用更强
所以
了解固体的性质
我们首先要从
固体的单晶
多晶与非晶结构入手
所谓单晶是指
物体在整体尺寸上
是由原子、分子
或离子呈周期性的排列
而且还具有
对称和平移结构
从这个图当中我们可以看到
一直从原子尺度
到我们宏观的尺度
它都是这样
具有一致的周期性
具有对称和平移结构
单晶结构
在我们的生活当中
和科学研究当中非常常见
比如我们熟知的单晶硅
它就由硅的单质
所构成的这样一个
周期性的排列
和平移对称结构
一直从原子尺度
到宏观尺度
由于单晶硅的出现
引领了整个计算机
和半导体产业的发展
水晶的成分是二氧化硅
它既可以装点和
美化我们的生活
同时
水晶具有压电特性这一特质
为我们用来制造
时钟电路
和计算机的主板的关键器件
多晶与单晶相比
它的原子和分子
也是呈周期性的排列
具有对称与平移结构
但是这种结构所存在的尺度
一般只能达到μm量级
也就是我们前面介绍的
10-6m的量级
在每一个μm量级的区域内
原子、分子或离子
同样
采用这样长程有序的结构排列
并且
它们具有对称和平移结构
和单晶相似
但是在每一个
μm量级的区域之间
却存在着晶界
在晶界上
这种对称的周期结构
遭到了破坏
虽然如此
多晶结构
仍然是我们在生活当中
最常见的一种物质的结构
我们通常所常见的
压电陶瓷
铁合金
它们在微观结构当中
在μm量级的尺度上
都是由单晶形成的周期
和平移对称结构
在μm量级的尺度之间
具有非对称结构的晶界
而两个晶粒之间
它们不具有一致的对称结构
尽管单晶和多晶之间
在它们的有序和
平移对称周期结构方面
存在着尺度上的差异
但是它们都属于晶态结构
也就是我们研究
晶体对称性的
主要研究对象
与此相对应的
是非晶结构
在非晶结构当中
原子或分子
呈近程有序结构
而长程无序分布
它不再具有平移或对称
这样的周期性
我们从这样一个图当中可以看
相邻的原子或离子之间
只按他们的化学剂量比
进行相互的配位
而不再具有
我们刚才看到的
那样规则的周期性的排列
或周期性的对称结构
我们常见的玻璃
在玻璃结构当中
硅和氧是它的主要成分
硅和氧之间
满足一个硅周围有四个氧
一个氧周围有两个硅
这样的比例关系
而从它的长程排列上面
却处在一种完全无序的
这样一种状态
玻璃体从原子和离子的分布上
处在一种无序的状态
它的物理和化学性质
也处在一种
和多晶和单晶
完全不同的
这样一种状态
有关非晶的结构呢
我们在后续的章节当中
会给大家进行详细的讨论
为了集中研究固体物质
在原子、分子
构成宏观物质过程当中的
结构变化规律
我们首先从多晶和单晶
为代表的
晶体结构方面入手
来研究
我们的物质的宏观对称性
与微观结构之间的关系
首先
原子、离子或分子的
有序排列
是形成晶体的
宏观对称性的基础
我们从化合物
还有单质
它们原子的周期性
排列的规律
就可以预见到
这种周期性排列
如果
从我们的10-10量级
到宏观的尺寸
一定会把它的标志性排列的
这样的结构
带到宏观的对称性当中
比如
这种微观周期性的排列
对于宏观对称性的影响
直接体现就是
单性的晶面夹角
单晶的外观对称性
往往与它内部的分子
原子或离子的周期性排列
和宏观对称性直接有关
我们在自然界当中
发现的
硫化铅的方铅矿
外棱的对角
我们直接可以发现
它的棱角之间处于90°的
几何关系
也就是说
方铅矿
是名副其实的立方体的
几何对称结构
而另外一个由碳组成的
特殊的单晶结构
钻石
我们又发现钻石的表面
存在一个
正八面体的棱角的
这样一个几何外形
它也是由于
碳原子的周期性排列
到宏观对称性的
一个具体的体现
我们熟悉的二氧化硅的水晶
看起来它的外表的棱角
没有规律性可言
但是如果我们仔细地
把它的棱角和
晶面进行分类
我们就会发现
在一个看似无规则的表面上
我们的M和R面的夹角
是141°47’
M和M面之间的夹角是120°
而我们的
M和小r面之间的夹角
是134°44’
这个规律
就为我们研究和分辨
天然的单晶结构物质
提供了一个极大的方便
由于单晶外形
对称性的特殊性
人们很早就掌握了
这些结构的外形
与它内部组成关系
之间的规律
丹麦科学家Steno
早在17世纪
人们还没有理解
物质的组成基本的单元的时候
就通过这样的一个量角器
来量取水晶表面固有的MM面
Mr面之间的夹角
获知了
具有类似的
物理特性的晶体
它们具有同样的组成
也就是说
在人们发现化学物质的
组成之前
就已经能够通过
晶体的外形结构
来判断它的微观结构
与宏观对称性之间的关系
为人们进一步的
了解物质的性质
利用天然的资源
创造了极大的方便
同时由于单晶结构内部
它的原子或离子
呈周期性的排列
它的宏观的物理性质
也像它的宏观对称性一样
具有鲜明的特点
我们以二氧化硅的
压电水晶为例
在压电水晶的结构当中
我们可以根据它的外形
将压电水晶区分为
x轴y轴和z轴
三个方向
那么对于压电水晶来讲
它的z轴方向
是它的光轴
光线如果延z轴方向入射
会发生我们常见的
晶体的双折射现象
而像我们液相当中发生的
均匀折射
也就是只有一个折射率
同时
由于是压电水晶
当我们沿x轴方向
增加一个电场的时候
晶体的y轴方向
就会发生直接的收缩
如果我们在y轴方向
进行施压的话
x轴方向就会释放一个
高压的信号
那么这些特征
都与水晶特殊的
三方结构
以及它的
原子和离子的周期性排列
有密切的关系
所以单晶的周期性结构
导致的特殊的
宏观对称性的外形
以及物理性质的各向异性
是单晶的最明显的两个
显著特征
希望大家呢多留意
单晶和多晶相比
两者之间的共同之处在于
单晶与多晶中的
原子、分子或离子的
长程有序结构
它们的不同之处
只在于他们所处的范围
或尺度的不同
从某种程度上来讲
多晶可以认为是由无数个
小尺度的单晶所构成的
由于单晶特殊的周期性结构
单晶的物理性质
具有各向异性
而多晶
由于尺度的限制
和不同尺度之间
它们的物理取向
和对称性的不同
使他们的物理性质
得到了均一化
所以同样组分的多晶
就不具有
单晶物理性质的各向异性
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
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-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
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-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
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-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
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-2.1 物质的聚集状态—液体
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-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
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-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
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-2.1 物质的聚集状态—等离子体
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-2.1 物质的聚集状态—液晶
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-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
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-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
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-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
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-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
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-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
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-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
