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什么是晶体?
其实你见过它——漫天飞舞的雪花,窗户上结出的冰花,我们每天踩在脚下的土壤,妈妈戴的钻石戒指和宝石项链,各种金属(金、银、铜、铁等)……
甚至你还吃过它——厨房里的冰糖、食盐、味精……
它们都是晶体。那它们有哪些共同特点呢?
让我们一起来观察一组晶体。
你需要:食盐,冰糖,味精,放大镜,深色的纸。
第一步:将食盐、冰糖、味精放在深色的纸上观察、它们分别是什么样子的?
第二步:用放大镜再次观察。你有什么惊人的发现?放大镜下的食盐、冰糖、味精又是什么样子的呢?
无规则外形的固体都不是晶体吗?
外服来用放大镜观察冰糖,除了看到刚才那张图外,他还看到了这样一张图:它没有规则的外形。这是什么?它还是晶体吗?
其实这也是冰糖,只不过是许多冰糖聚集在了一起。我们把前面那种单个的晶体叫作单晶体,把后面这种由多个或多种晶体聚集起来的晶体叫作多晶体。它仍然是晶体。
你知道吗?
液晶是晶体吗?
液晶,乍一听这名字,你是不是以为它也是一种晶体?科学家告诉我们,液晶不是晶体,因为它不是固体。大多数物质在固体状态下内部颗粒排列规则,在液体状态下内部颗粒排列不规则。但液晶是一种介于固体和液体之间的中间形态。它能像液体一样流动,却又像固体一样内部颗粒排列规则,能够呈现一些晶体的特性。
利用它的特性,人们经常把液晶用在电子表、电子计算器、电视屏幕和电脑屏幕上。
晶体外形大不同
晶体家族十分庞大,成员们形状各异,但它们像是天生的雕刻家,天然形成有规则的几何形状。
单晶体都具有规则的几何形状,有的晶体呈立方体形,比如食盐晶体;有的晶体呈六方柱形,比如水晶;有的晶体呈正八面体形,比如金刚石(钻石原石);还有的晶体呈正十二面体形,比如石榴子石……
它们是晶体吗?
1 规则的几何外形
上图中的玻璃砖即使有规则的几何外形,它依然不是晶体,而是非晶体。晶体的规则外形是由其内在结构决定的,是自然的显露,而不是通过人为切割、打磨加工而成的。非晶体的规则外形则是依靠它成形前的容器或模具来决定的。比如我们常见到各种各样形状的蜡烛,就是将石蜡液体灌注到模具中,然后冷却凝结而成。
2 固定的熔点
相同条件下,晶体只有在温度达到熔点后才会发生熔化,且熔化过程中温度不再升高。而非晶体没有固定的熔点,比如蜡烛,随着温度升高,它会慢慢变软,流动性逐渐增加。
3 各向异性
晶体的物理性质(比如硬度等)会因方向,不同而有所差别,称为“各向异性”。蓝晶石平行晶体伸长方向上,莫氏硬度为4.5,垂直方向上为6。如此一来,小刀究竟能不能刻动蓝晶石,就看你沿哪:个方向去刻划它了。
再看云母。虽然它是一块石头,但只要你找对了方向,就可以沿着该方向将“石头”活生生地剥成一片片可以折弯的“塑料薄膜”。
非晶体的物理性质没有方向上的区别,称为“各向同性”。
了解了晶体的三大特征后,你能分辨下面这些物质是不是晶体了吗?