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1、第四节物质的其他聚集状态精彩图文导入SO mm利用纳米技术，将普通的物质材料重新构筑成纳米级的材料后, 它的物理，化学性能便会发生极大的改变。如金属铜，具有一定 的可塑性和硬度，但如果将其制成纳米级的材料后，铜就会发生 超塑性变形（如上图）金属铜加工成纳米材料为什么会具有了超塑性纳米材料和我们前面学习晶体有和不同带着问题我们来学 习物质的其他聚集状态。高手支招之一：细品教材从内部结构来看，物质的状态可分为固态、液态、气态三种 聚集态。对于固态物质，原子或分子相距相近，分子难以平动和 转动，但能够在一定的位置上做程度不同的振动；对液态物质而 言，分子相距比较近，分子间作用力也较强，分子的转动明显
2、活 跃，平动也有所增加，使之表现出明显的流动性；至于气态物质， 分子间距离大，分子运动速度快，体系处于髙度无序状态。研究表明，物质除了有固、液、气三种基本聚集状态外，还 存在着其他聚集状态。一、非晶体1晶体与非晶体的本质区别：在固体时又分为晶体和非晶体， 它们的最大区别在于物质内部的微粒能否有序地规则排列。晶体之所以有规则的几何外形，因为其内部的微粒在空间按 一定的规律周期性重复排列而表现出长程有序，就是说如果把晶 体中任意一个微粒沿某个方向平移一定距离，必能找到一个同样 的微粒。而玻璃、石蜡、沥青等非晶体物质内部微粒的排列则是长程 无序和短程有序，所以它们没有晶体结构所具有的对称性、各项 异
3、性和自范性。非晶体材料常常表现出一些优异的性能。高手笔记：非晶体与晶体的本质区别在于内部微粒在空间例 1 关于非晶体的叙述中: 错误的是（）A、是物质的一种聚集状态B、内部微粒的排列是长程无序和短程有序的C、非晶体材料的所有性能都优于晶体材料D、金属形成的合金也有非晶体解析：非晶体材料常常表现出一些优异性能，但并不能说所 有性能都优于晶体。答案：C二、液晶1 液晶定义：在一定温度范围内存在的液体即具有液体的可 流动性，又具有像晶体那样的各项异性，这种液体为液态晶体， 简称为液晶。2 液晶的性质：液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质 方面之所以表现出类似晶体的各向异性，是因为内部分子的排列 沿
4、分子长轴方向呈现出有序的排列。液晶的显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关。在施 加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后， 液晶分子又恢复到原来的状态。这就是电子手表和笔记本电脑数 字或图像得以显示的原因。高手笔记：液晶可分为近晶型液晶、向列型液晶、胆甾型液晶。例2关于液晶的叙述中，错误的是（）A、液晶是物质的一种聚集状态B、液晶具有流动性C、液晶和液态是物质的同一种聚集状态D、液晶具有各向异性解析：液晶既具有流动性，也具有类似于晶体的各向异性， 是介于液体和晶体之间的一种特殊的聚集状态。答案：C三、纳米材料1 定义：纳米材料实际上是指三维空间尺寸至少有一维处于 纳米尺度的、
5、具有特定功能的材料。高手笔记： 注意：纳米是一种长度单位，lnm=10-9m2结构：纳米材料由直径为几个或几十个纳米的颗粒和颗粒 间的界面两部分组成。纳米颗粒是长程有序的晶体结构，界面则是既不长程有序也 不短程有序的无序结构，因此纳米材料宏观物体的独特性质。与普通的金属、陶瓷和其他固体材料一样，纳米材料也是由 原子组成，只不过这些原子排列成了纳米量级的原子团，成为组 成纳米材料的结构粒子。通常组成纳米材料的晶状颗粒内部的有 序原子与晶类界面的无序原子各约占原子总数的 50%，从而形成 与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。3 性质：由于纳米材料的粒子细化和界面原子比例较高，使 得纳米材料在光
6、、声、电、磁、热、力、化学反应等方面完全不 同于由微米级或毫米级的结构颗粒构成的材料例如，纳米陶瓷有极高的硬度，并在低温下显示出良好的延 展性；纳米金属则成为绝缘体，且各种纳米金属颗粒几乎都是黑 色，据此纳米金属材料可制作隐形飞机上的雷达吸收材料。高手笔记：从纳米材料的结构特征来看，纳米固体具有与晶态、非晶态和原子簇等不同的物理一一化学特性。这些例 3 纳米材料具有-一些与传统材料不同的特征，具有广阔的应用前景。下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述中，错误的是（）。A、三维空间尺寸必须都处于纳米尺寸B、既不是微观粒子也不是宏观微粒C、是原子排列成的纳米数量级原子团D、是长程有序的晶状结构解析：纳
7、米颗粒的三维空间尺寸只要有一维处于纳米尺度即 可。答案：A四、等离子体1 定义：等离子体是指由大量带电微粒（离子、电子）和中 性微粒（原子或分子）组成的物质聚集体称为物质的等离子体。 因为等离子体中正、负电荷大致相等，总体来看等离子体呈准电 中性。等离子体是继固体、液体、气体之后物质的第四种聚集状态。2产生途径：可通过髙温、紫外线、X射线和Y射线等手段 使气体转化为等离子体。髙手笔记：在化学领域常用的产生等离子体的方法主3 特性：等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，使等离 子体有很好的导电性，加之有很髙的温度和流动性，所以等离子体用途十分广泛。产 生等离子体的方法和途径多种多样，涉及许多微观
8、过程、物理效 应和实验方法。其中，宇宙天体及地球上层大气的电离层属于自 然界产生的等离子体。高手笔记：气体放电是产生等离子体的一种常见形式是气体放电A、是物质的一种聚集状态B、是一种混合物存在状态C、具有导电性D、基本构成微粒只有阴、阳离子解析：等离子体的基本构成微粒既有带电的阴、阳离子，也 有中性的分子或原子，是个复杂的混合体系，D选项错误。答案：D高手支招之二：基础整理本节深入浅出的介绍了不同聚集类型及不同聚集程度的聚 集体的结构和性质特点，进一步掌握物质的聚集状态由构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒的聚集程度决定。物常见的；气态、滋态* 质固态的聚ft狀J物质的其他聚集狀态不同奠型
9、的 聚集状态不同尺度_I的聚集体非晶体晶体I等离手体 纳米尺度 聚集体高手支招之三：综合探1金的常规熔点为10641，但2nm尺寸金的熔点仅为3271左右；优良的金属导体在尺寸减少到几纳米时就成了绝缘体且各 种金属纳米颗粒几乎都是黑色。这是为什么组成纳米材料的晶状颗粒内部的有序原子与晶粒界面的无 序原子各约占原子总数的50%，从而形成与晶态、非晶态均不同 的一种新的结构状态。在纳米晶粒中表面活性原子占总原子数的 比例非常大，使其表面能大大增加，熔化时所需能量减少，熔点 降低，因此纳米金的熔点远低于金的常规熔点。在金属纳米粒子 中电子的数量是有限的，因而能带是不连续的，造成了光吸收等 异常物性，
10、因此各种金属纳米颗粒几乎都是黑色，随着粒子的微 细化，金属超导临界温度TC逐渐提髙，这样优良的金属导体在 尺寸减少到几纳米时就成了绝缘体。髙手笔记：与普通的金属、陶瓷和其他固体材料一样，纳米材料也是2下图是 “晶体和非晶体导热性能实验仪”二（是放置云母片或玻璃片的嵌缝，为去掉尖头的15W平直电烙铁，为实验仪的底座，为烙铁固定架）。在 云母片插入处嵌缝中，蜡层朝上，蜡层的反面紧贴烙铁直头， 将烙铁接通电源30s后断电，云母片蜡层上形成透明椭圆蜡斑； 接着取下云母片，换上玻璃片，经过同样的操作程序，玻璃片上 蜡层形成透明圆形蜡斑。请你对上述实验现象做出合理的解释。由实验探究物质性质的差异应遵循以下
11、思路：分析实验现象得出物质性质的差别。由云母片实验时形成椭 圆蜡斑，玻璃片形成圆形蜡斑可以推断云母片在不同的方向上导 热性能不同，从而说明是否表现出各向异性；由玻璃片在各个方 向上导热性能相同，从而说明是否表现出各向同性。从结构上分析物质性质存在差异的原因。云母片和玻璃片性 质上存在差异的根本原因可从内部原子的排列推断：要清楚前者 内部原子的排列是否规整严格，后者内部原子的排列是否杂乱无 章。推广到结构相似的物质。云母是否属于晶体而玻璃是否属于 非晶体，由此可说明晶体具有各向异性而非晶体具有各向同性。云母晶体内部原子的排列十分规整严格，在空间按一定规律 周期性重复排列而表现出长程有序，因此在进
12、行导热性实验时在 不同的方向上导热性能不同，表现出各向异性。玻璃属于非晶体 其内部原子的排列则是杂乱无章，长程无序，短程有序，因此在 各个方向上的导热性能相同，表现出各向同性。高手支招之四：典题例析例1纳米材料是21世纪最有前途的新型材料之一，世界各国对这一新材料给予了极大的关注。纳米粒子是指直径为1T00nm的超细粒子(1nm=10-9n)。由于表面效应和体积效应， 其常有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料， 有关纳米粒子的叙述不正确的是()A、因纳米粒子半径太小，故不能将其制成胶体B、一定条件下纳米粒子可催化水的分解C、一定条件下，纳米TiO2陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好D、
13、纳米粒子半径小，表面活性髙解析：题中涉及纳米材料这一新型材料，根据纳米粒子微粒 大小，判断出其分散质粒子大小刚好处在胶体分散质大小的范围 内，因此我们要结合胶体知识，并紧密联系题干中的有关知识、 分析讨论。答案：A例 2、前不久我国科学家成功合成了 3nm 长的管状纳米管， 长度居世界之首。这种碳纤维具有强度髙、刚度（抵抗变形的能 力）髙、密度小（只有钢的 1/4），熔点髙、化学性质稳定性好 的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确 的是（）A、它是制造飞机的理想材料B、它的主要组成元素是碳C、它的抗腐蚀能力强D、碳纤维复合材料不易导电解析：纳米材料有其独特的功能，我们都知道：
14、一般飞机是 用钢铁制造的，由于碳纤维的“强度髙、刚度髙、密度小”，它 也可以作为制造飞机的理想材料；碳纤维复合材料其主要元素是 碳，但由于合成的是纳米级材料，碳原子最外层有4 个电子，也 可以类似于石墨结构，存在着自由电子。答案：D例 3 以下说法正确的是()A 纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料B 绿色食品是指不含有任何化学物质的食品C 生物固氮是指植物通过叶面直接吸收空气中的氮气D 光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的答案：D思路分析：纳米(nanome ter,nm )是长度计量单位， lnm=10-9n,约等于四五个原子排列起来的长度。广义的纳米材料 是指三维尺寸中至少有一
15、维处于纳米量级的材料。纳米材料的许 多性质既不同于原子、分子，也不同于宏观的物体，它拥有优异 的特性。例如金属铜或铝作成纳米颗粒遇到空气就会激烈燃烧、 发生爆炸，可作为火箭的燃料、催化剂；纳米陶瓷有显著的可塑 性、高强度、耐高温，克服了一般陶瓷材料的脆性弱点，用纳米 陶瓷制成的发动机，能耐高温、不需要冷却，耐磨损、寿命长。 半导体纳米材料，可以发出各种颜色的光，可以做成超小型的激 光光源。新型的纳米材料碳纳米管，密度是钢的 1/6、强度是钢 的 100 倍等等。纳米是指材料粒子的尺寸，不是物质的名称，选项 A 是错误的。任何物质（不包括“场”，如电场、磁场等等）都是由 原子、分子、离子等等组成，从组成和结构来看，它们都是“化 学物资”。不管什么食物，都是物质，因此也都是“化学物质”， 本选项的说法也是错误的。B 项之所以错误，是由于市场上有人误将 Chemicals 译 作“化学物质”而导入各种商品广告词中。Chemicals是“化学 制品”或译作“化学药品”，包括防腐剂、着色剂、调味剂等等 各种添加剂，它们不是纯天然产物。现代人类食品推崇纯天然， 而且希望制造食物的动植物原料在培养过程中也没有用过有残 留的农药杀虫剂或生长激素等等
