玻璃究竟是液體還是固體 玻璃是晶體嗎

        玻璃由于具備透光性與反射性，而且容易上色，經常被運用于對光照與色彩有一定要求的場合，例如光學儀器與各種藝術裝飾之中。現代技術給玻璃行業帶來了新的生機與精力，同時也使玻璃的性能有了很大的提升。我們將簡單介紹玻璃是晶體還是非晶體，是液體還是固體，說明晶體與非晶體的區別是什么。

一、玻璃究竟是液體還是固體

        定義:熔融后冷卻至固態未析晶的無定形物質玻璃:一種較為透明的固體物質,在熔融時形成連續網絡結構,冷卻過程中粘度逐漸加大并硬化而不結晶的硅酸鹽類非金屬材料.普通玻璃化學氧化物的組成(Na2O·CaO·6SiO2),主要成份是二氧化硅.廣泛應用于建筑物,用來隔風透光,屬于混合物.

        從技術上說,玻璃兼有固體和液體的特性.不少人發現老教堂的的窗玻璃底部要比頂部厚,所以他們認為幾百年來由于重力的原因在緩慢往下流動.實際上,更為讓人信服的解釋是,中世紀的玻璃制造流程是將大塊原料熔化,攤平后在一個圓盤上旋壓、切割,顯然外圍的玻璃板會更厚一些.而教堂裝嵌玻璃時出于重力平衡的考慮,把重的一頭安置在窗戶底部,造成了幾百年后人們的誤解.固體和液體之間的主要區別在于是分子排列方式不同,液體中分子可以自由滑動,而固體則不能.玻璃分子的確是按照非晶體結構排列的,但是他們的位置被“套牢”,因而玻璃的外形不會改變.實驗證明,玻璃能緩慢流動,但速度較慢,幾千年的變化都可以忽略不計.這也是為什么大英自然博物館里那些古代的玻璃器皿至今仍然保持良好的緣故.

二、玻璃是晶體嗎

        玻璃不是晶體

        固態物質分為晶體和非晶體.從宏觀上看,晶體都有自己獨特的、呈對稱性的形狀,如食鹽呈立方體;冰呈六角棱柱體;明礬呈八面體等.而非晶體的外形則是不規則的.晶體在不同的方向上有不同的物理性質,如機械強度、導熱性、熱膨脹、導電性等,稱為各向異性.而非晶體的物理性質卻表現為各向同性.晶體有固定的熔化溫度—熔點(或凝固點),而非晶體則是隨溫度的升高逐漸由硬變軟,而熔化.

        晶體和非晶體所以含有不同的物理性質,主要是由于它的微觀結構不同.組成晶體的微粒——原子是對稱排列的,形成很規則的幾何空間點陣.空間點陣排列成不同的形狀,就在宏觀上呈現為晶體不同的獨特幾何形狀.組成點陣的各個原子之間,都相互作用著,它們的作用主要是靜電力.對每一個原子來說,其他原子對它作用的總效果,使它們都處在勢能較低的狀態,因此很穩定,宏觀上就表現為形狀固定,且不易改變.晶體內部原子有規則的排列,引起了晶體各向不同的物理性質.例如原子的規則排列可以使晶體內部出現若干個晶面,立方體的食鹽就有三組與其邊面平行的平面.如果外力沿平行晶面的方向作用,則晶體就很容易滑動(變形),這種變形還不易恢復,稱為晶體的范性.從這里可以看出沿晶面的方向,其彈性限度小,只要稍加力,就超出了其彈性限度,使其不能復原;而沿其他方向則彈性限度很大,能承受非常大的壓力、拉力而仍滿足虎克定律.當晶體吸收熱量時,由于不同方向原子排列疏密不同,間距不同,吸收的熱量多少也不同,于是表現為有不同的傳熱系數和膨脹系數.

        非晶體的內部組成是原子無規則的均勻排列,沒有一個方向比另一個方向特殊,如同液體內的分子排列一樣,形不成空間點陣,故表現為各向同性.

        當晶體從外界吸收熱量時,其內部分子、原子的平均動能加大,溫度也開始升高,但并不破壞其空間點陣,仍保帶有規則排列.繼續吸熱達到一定的溫度——熔點時,其分子、原子運動的劇烈程度可以破壞其有規則的排列,空間點陣也開始解體,于是晶體開始變成液體.在晶體從固體向液體的轉化過程中,吸收的熱量用來一部分一部分地破壞晶體的空間點陣,所以固液混合物的溫度并不升高.當晶體完全熔化后,隨著從外界吸收熱量,溫度又開始升高.而非晶體由于分子、原子的排列不規則,吸收熱量后不需要破壞其空間點陣,只用來提高平均動能,所以當從外界吸收熱量時,便由硬變軟,之后變成液體.玻璃、松香、瀝青和橡膠就是常見的非晶體.

        多數的固體晶體屬于多晶體(也叫復晶體),它是由單晶體組成的.這種組成方式是無規則的,每個單晶體的取向不同.雖然每個單晶體仍保持原來的特性,但多晶體除有固定的熔點外,其他宏觀物理特性就不再存在.這是因為組成多晶體的單晶體仍保持著分子、原子有規則的排列,溫度達不到熔解溫度時不會破壞其空間點陣,故仍存在熔解溫度.而其他方面的宏觀性質,則因為多晶體是由大量單晶體無規則排列成的,單晶體各方向上的特性平均后,沒有一個方向比另一個方向上更占優勢,故成為各向同性.各種金屬就屬于多晶體.它們沒有固定的獨特形狀,表現為各向同性.

三、有關概念

3.1 晶體

        晶體（crystal）即是物質的質點（分子、原子、離子）在三維空間作有規律的周期性重復排列所形成的物質。從宏觀上看，晶體都有自己獨特的、呈對稱性的形狀，如食鹽呈立方體；冰呈六角棱柱體；明礬呈八面體等。晶體在不同的方向上有不同的物理性質，如機械強度、導熱性、熱膨脹、導電性等，稱為各向異性。晶體有固定的熔化溫度—熔點（或凝固點）。晶體的分布非常廣泛，自然界的固體物質中，絕大多數是晶體。氣體、液體和非晶物質在一定的合適條件下也可以轉變成晶體。

3.2 非晶體

        非晶體是指組成物質的分子（或原子、離子）不呈空間有規則周期性排列的固體。它沒有一定規則的外形，如玻璃、松香、石蠟等。它的物理性質在各個方向上是相同的，叫“各向同性”。它沒有固定的熔點。所以有人把非晶體叫做“過冷液體”或“流動性很小的液體”。晶體有自范性，非晶體無自范性，它是一個正在發展中的新的研究領域，并得到迅速的發展。

3.3 空間點陣

        空間點陣是一種表示晶體內部質點排列規律的幾何圖形。 空間點陣為組成晶體的粒子（原子、離子或分子）在三維空間中形成有規律的某種對稱排列。 如果我們用點來代表組成晶體的粒子，這些點的總體就稱為空間點陣。點陣中的各個點，稱為陣點。

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