具有什么的固体物质叫做晶体

84 为什么会形成晶体?为什么晶体总有一定的形状?所有固体物质都是由晶体组成的吗

《你知道吗?——现代科学中的100个问题》

阿西莫夫著 暴永宁等译 碧声扫 https://www.tuenhai.com 整理

在通常情况下,物质有三态:气态,液态和固态。在气体中,组成气体的原子或(通常为)分子的能量非常高,或者各个分离的分子之间的引力非常低(或者两者兼备)。以致各个分子独立地进行运动

如果能量降低到一定点,那么,分子就不能再保持独立性,而必定会互相发生接触。但是这时还有足够的能量可供分子进行运动,使分子在其他分子间滑动。这种情况就是液体

如果能量进一步降低,各个分离的分子就不能再滑动,而会固定在某个方位上(尽管它们也许能够或确实会在它们的固定位置附近振动)。这种物质就是固体

在固体中,两个相邻的分子(或原子,或离子)的相对位置不是随意的。它们处于某种有规则的排列之中,这种排列取决于不同的粒子具有什么样的比例,大小有怎样的差别,外部压力有多大,等等。在氯化钠中,钠离子和氯离子的数目相等,大小没有太大的差别。在氟化铯中,铯离子和氟离子的数目相等,但铯离子比氟离子大得多。在氯化镁中,镁离子和氯离子的大小没有太大的差别,但是在数目上,氯离子为镁离子的两倍。由于这一原因,每种化合物很自然地以不同的方式进行排列

如果你得到一块可见物质,它是由全部按有序方式排列的原子、离子或分子所组成,那么,这块可见物质就会有一些光滑的表面,它们以一些固定的角度相交(这就象从空中来看一个军队的队形。你也许看不见各个士兵,但是如果他们排列得很好,你就会看见那个队伍,比如说,呈矩形)。这块可见物质(或者说“晶体”)的整个形状取决于原子的排列。对于在一系列给定条件下的任何给定的物质来说,原子排列是固定的,因此晶体总是具有确定的形状

固体物质从本质上说几乎总是晶体,即使它们看起来并不象是那样。我们知道,要形成一种理想的晶体,最好从处于溶液状态的纯物质着手(这样,外来的原子就不会滑入和打乱排列)。溶液应该缓慢地冷却,以便让原子有时间排成阵列。在自然界往往存在着由几种物质组成的混合物,因此,我们最后得到的,是互相推撞和互相拥挤的几种不同的晶体。不仅如此,如果冷却非常快,那么,就会有许多晶体开始形成,以致其中任何一个晶体都没有机会生长到超过显微的大小,这些晶体各取各的方向,因此没有确定的形状

因此,在自然界,我们很少能看到足够大的清澈的晶体。通常我们所遇到的,是一些不规则的物质碎块,它们是由我们未察觉到的微晶体构成的

有一些固体物质不是结晶状的,因此不真正是固体。玻璃就是一个例子。液态玻璃是很有粘性的,因此它的离子就难以运动,也难以排成有序阵列。当玻璃冷却时,离子运动得越来越慢,最后完全停止运动,停在哪儿就将它们的位置保持在那儿

在这种情况下不存在有规则的排列,因此,“固态”玻璃实际上是一种“超冷的液体”。玻璃可以是硬的,摸起来象是固体,但是它没有晶体结构,而且,它没有明显的熔点,这是它最致命的弱点。所以,“固态”玻璃在加热时就只是逐渐软化而已

阿西莫夫《你知道吗?——现代科学中的一百个问题》科学普及出版社 1984年

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