摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，晶體在生活中的用途越來越多，如光導(dǎo)纖維就是晶態(tài)的二氧化硅，再如水晶，也是生活中常見的晶體。下面我將對(duì)各類晶體分類表述。所謂晶體就是具有規(guī)則幾何外形的固體。晶體之所以能呈多面體外形，主要是因?yàn)閮?nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性有序排列。

依據(jù)粒子間成鍵微粒不同和作用力不同，可以把晶體簡(jiǎn)單的分為分子晶體、原子晶體、金屬晶體和離子晶體四大類，除了這四大類晶體外還有特殊的混合型晶體。第一大類分子晶體。化學(xué)中屬于分子晶體的類別較多，總的可分為五類：（1）大多數(shù)非金屬元素的氫化物，如硫化氫、水、氟化氫、氯化氫、溴化氫和碘化氫等。（2）某些非金屬元素的氧化物，如二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、四氧化二氮等。（3）幾乎所有的酸，如硫酸、硝酸、亞硝酸、高氯酸、亞硫酸等。（4）部分非金屬單質(zhì)，如氮?dú)?、氧氣、氫氣、氯氣等。?）幾乎所有的有機(jī)物，如乙醇、乙酸、乙酸乙酯、乙醛等。

分子晶體的構(gòu)成微粒為分子，那么分子晶體中存在什么樣的作用力呢？在分子晶體內(nèi)部一般存在共價(jià)鍵（稀有氣體除外，因?yàn)槠涫菃卧臃肿記]有共價(jià)鍵），分子和分子之間是范德華力，個(gè)別分子晶體內(nèi)部分子之間還存在氫鍵。分子的穩(wěn)定性與共價(jià)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。而分子晶體的物理性質(zhì)如熔沸點(diǎn)，硬度等，與分子間作用力有關(guān)。分子晶體熔沸點(diǎn)的高低在沒有氫鍵的前提下與兩個(gè)因素有關(guān)：第一，組成和結(jié)構(gòu)相似的前提下，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。碘第二，相對(duì)分子質(zhì)量相似的前提下，分子極性越大，熔沸點(diǎn)越高。

大多數(shù)分子晶體有如下結(jié)構(gòu)特征：如果構(gòu)成分子晶體的微粒之間只有分子間作用力，若以其中的一個(gè)分子為中心，其周圍有十二個(gè)距離相等并且最近的微粒，如氧氣和碳六十就具有這樣的特征，這一特征稱為分子密堆積。然而，有些分子之間還存在另外一種特殊的作用力——?dú)滏I，所謂氫鍵是指已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子結(jié)合的氫原子與另一個(gè)電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間存在的一種特殊的作用力。氫鍵比分子間作用力強(qiáng)，但比化學(xué)鍵要若的多。如我們熟悉的冰，水分子之間除了范德華力之外還存在氫鍵，而且氫鍵比范德華力強(qiáng)。在冰的晶體中，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子。盡管氫鍵比化學(xué)鍵弱的多，不屬于化學(xué)鍵，卻跟共價(jià)鍵一樣具有方向性，由于氫鍵具有方向性，迫使在每個(gè)水分子周圍只能排列四個(gè)水分子，呈四面體型。這一排列使冰晶體中水分子的空間利用率大大降低，留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙就會(huì)減小，密度反而增大，超過4攝氏度時(shí)，才由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離增大，密度反而減小。

有一種分子晶體叫做干冰，是二氧化碳的固體，千萬不要以為也是水！干冰外觀很想冰，硬度也跟冰想似，但熔點(diǎn)卻比冰低得多，在常溫常壓下極容易升華。而且， 由于干冰中只存在分子間作用力，不存在氫鍵，一個(gè)分子周圍有十二個(gè)緊鄰的分子，密度比冰的要高。干冰在工業(yè)生產(chǎn)中常用作制冷劑。

第二大類是原子晶體。有的晶體微觀空間里是不存在分子的，原子晶體就是其中的一大類。在原子晶體里，所有原子之間都是以共價(jià)鍵相互結(jié)合的，整塊晶體是一個(gè)三維空間的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是一個(gè)巨分子，也叫“共價(jià)晶體”。金剛石是最典型的原子晶體，天然金剛石自發(fā)呈現(xiàn)規(guī)則多面體外形，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，那么金剛石的內(nèi)部構(gòu)造也得呈周期性的有序排列。在金剛石晶體中，每個(gè)碳原子以四個(gè)共價(jià)鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)碳原子結(jié)合，C-C-C夾角為109度28分，即金剛石中的碳取sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵。金剛石里C-C共價(jià)鍵的鍵長為154pm，很短，鍵能為347.7kJ/mol，很大，這一結(jié)構(gòu)使得金剛石成為自然界中最硬的物質(zhì)。，而且熔點(diǎn)（大于3550攝氏度）。由此可推出原子晶體的特點(diǎn)：高硬度、高熔點(diǎn)。

自然界里有許多礦物和巖石，他們的主要成分都是二氧化硅，它們也屬于典型的原子晶體。二氧化硅在自然界中有許多重要的用途，也是制造人造寶石、玻璃、水泥、單晶硅、芯片、硅光電池和光導(dǎo)纖維的重要原料。

那么哪些晶體屬于原子晶體呢？常見的哪些晶體屬于原子晶體呢？（1）某些非金屬單質(zhì)，如硼（B）、鍺（Ge）、硅（Si）、灰錫（Sn）等。（2）某些非金屬化合物，如碳化硅（SiC，俗稱金剛砂）、氮化硼等。

如果同為原子晶體怎么比較熔沸點(diǎn)的高低呢？因?yàn)槠茐脑泳w需要破壞共價(jià)鍵，需要消耗很多能量，鍵長越短，鍵能越大，破壞共價(jià)鍵就需要更多的能量，那么熔沸點(diǎn)就越高。例如：如何比較金剛石、金剛砂和晶體硅的熔點(diǎn)高低呢？先從原子半徑入手，因?yàn)樵影霃教夹∮诠瑁蕴继兼I鍵長小于碳硅鍵鍵長，小于硅硅鍵鍵長。鍵能則是與之相反，碳碳鍵鍵能大于碳硅鍵鍵能，大于硅硅鍵鍵能，所以熔點(diǎn)是金剛石大于金剛砂大于晶體硅。

硬度是衡量固體軟硬程度的物理量。硬度有不同的標(biāo)準(zhǔn)，最常用的是劃痕硬度，即摩氏硬度，以固體相互刻畫時(shí)出現(xiàn)刻痕的固體硬度較低。金剛石不能被任何天然礦物刻畫出痕跡，因而是最硬的。以金剛石的硬度為10，以另外九種礦物為代表，可將摩氏硬度分為10度。

金剛石是最典型的原子晶體，人類把金剛石看做寶石并用于做飾品已有三千余年的歷史了。經(jīng)過琢磨加工的金剛石稱為鉆石，透光度特別高，特別純凈的金剛石是無色透明的。如果金剛石含有雜質(zhì)的話則呈藍(lán)、黃、綠、棕、黑等色。鉆石的計(jì)量方法和普通物品不同，習(xí)慣上質(zhì)量按克拉計(jì)算（一克拉等于200mg），超過十克拉就被看做珍品，至今最大的金剛石是"非洲之星"，發(fā)現(xiàn)于1906年，質(zhì)量為3025克拉。我國發(fā)現(xiàn)的最大金剛石為"金雞鉆"，質(zhì)量為281.25克拉，發(fā)現(xiàn)于1937年，被日本侵略者掠走，至今下落不明。那么天然金剛石是怎樣形成的呢？用同位素?cái)啻鷮?shí)驗(yàn)證實(shí)，目前存在的所以金剛石至少已有9億9千歲了，其中最早的已達(dá)32億歲了！天然存在的金剛石實(shí)在離地表100～200km深的地幔中形成的。在那里溫度和壓強(qiáng)都很高，溫度約為900～1300攝氏度，壓力約我4.5～6.0Pa。天然金剛石是火山爆發(fā)時(shí)帶到地面來的，火山爆發(fā)伴隨著巖漿，這些巖漿是傳輸金剛石的介質(zhì)，它冷卻形成的巖石富含鉆石。我們知道，在地球表面，石墨比金剛石更穩(wěn)定，但迅速上升到地表的巖漿迅速冷卻，使金剛石不能轉(zhuǎn)化為石墨。在1989年，有科學(xué)家估計(jì)，攜帶金剛石的金伯利巖漿上升的速度大約為10～30km，在離地面幾千米的高度時(shí)速遞更高，甚至達(dá)到每小時(shí)數(shù)百千米！

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作者簡(jiǎn)介：余夢(mèng)藍(lán)，出生年：1980、省縣：河南省永城市 性別：女 職稱：助教 主要從事工作：教學(xué)