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第4章 憨厚老实——固态物质

与液态物质相比,固态物质要稳定得多。它不仅有属于自己的形状,而且还有自己的体积、大小、质地等。固态物质由很多的粒子组成,并且这些粒子是紧紧相扣的,彼此之间不容易发生相对运动。因此,很多人认为,固态的物质就是固定在物质内的一个特定空间,是不能流动、不易变形的。只有在外力的作用下,固态物质才会在形态上发生扭曲,并且这个变形是永久性的。另外,固体都是具有热能量的,组成它的粒子可以相互震动,不过,由于粒子的运动并不是那么剧烈,因此我们一般是觉察不到的。固体有热胀冷缩的现象,即受热时会膨胀、遇冷时会收缩。

我们知道固态的物质都是比较坚硬的,那你知道这其中的原因吗?其实,对于固态物质来说,它的构成元素是以原子状态而存在的,并且原子与原子之间是一个紧挨着一个的,共同组成一个个的“点阵”,这个点阵就像是一个牢固的支架一样,在它的依托下,所有的原子就能牢牢地结合在一起,这样就使得固体比较坚硬。此外,固体中的分子或原子,会呈现出一种有规则的周期性排列。原子或者分子之间的距离都是相等的,并且都在固定的位置上运动。从固态物质的物理性质上来划分,自然界中的固态分可为“结晶态”和“非晶态”两种。

1.结晶态

在日常生活中,我们经常可以见到一些晶态的物质。例如我们所食用的白糖、食盐等。其实,所谓的“结晶态”,指的是各种各样晶体的状态。

当你拿一粒粗制食盐,如果你仔细观察,就会发现它是由许多立方形晶体构成的。其实,白糖也一样,不过由于白糖的粒子比较小,不容易被观察到而已。也许你还不知道,有一个地方是能够看到很多结晶体的,那就是地质博物馆,那里有很多颜色、形状各不相同的规则晶体,十分美丽。

我们知道,固态的物质最突出的特征就是有一定的体积和几何形状,并且在不同方向上,它的物理性质可以不同,这也被称为固态物质的“各向异性”;另外,它还有一定的熔点,在温度达到一定高度的时候,不同的固态物质会发生不同程度的融化现象,并且熔化时的温度不变。由于晶态物质是固体的一种,因此,固体所具有的特点,晶态物质也都具有。

2、非晶态

固态物质的另一种形态就是非晶态。比如,我们常见的玻璃就是一种非晶态的固体物质。或许有的人很不理解,玻璃是和晶态物质很相似的,为什么它会属于非晶态的物质呢?其实,虽然玻璃和晶体在外形和光泽上很接近,但是它们是具有不同的性质和内部结构的。

玻璃看上去是很坚硬的东西,但是如果把它拿到火上去烧的话,它会随着温度的升高而变得越来越软,然后再随着温度的变化而逐渐融化。这就是说,玻璃的熔点是不固定的。而晶体不同,它有固定的熔点。并且非晶态的物理性质也与晶态物质不同,它的内部结构没有“空间点阵”的特点,其结构与液态物质结构比较类似。与液态物质所不同的是,它内部的分子或原子是彼此不能移动的,这也是非晶态物质不能流动的原因。除玻璃外,“非晶态”固体还包括一些其他种类的物质,常见的有橡胶、石蜡、天然树脂、沥青和高分子塑料等。

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