5068儿童新闻中心

为什么水晶有规则的外形

书之意 2015-05-13 10:10:57 手机版

  如今社会在不断地进步,人们的消费水平也越来越高, 生活中人们喜欢用耀眼夺目的水晶做装饰品,这些水晶大都为方尖锥形,晶莹剔透并呈现多姿多彩。可是为什么说水晶有规则的外形,其中的原因是什么呢?相信许多朋友们都不太了解,下面就由小编来给大家解答一下疑惑吧。

  让我们深入到材料内部,用更清晰的“放大镜”来观察它们的微观结构吧。组成液体和气体的基本单元是原子和分子,比如水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的,氢气是由两个氢原子组成的。组成固体的基本单元一般为原子或者离子,比如食盐是由钠离子和氯离子组成的。气体、液体和固体的本质区别在于它们的分子或者原子之间的距离。气体分子之间距离是分子直径的数百倍甚至上千倍,因此分子可以不受束缚地自由运动,也不会有固定的外形。液体分子之间距离大概为分子直径的百倍,分子间存在很弱的电磁相互作用,但不足以让分子固定在某个位置,在整体上表现为流动性。

  固体材料中原子间距比较小,约为原子直径的几倍到几十倍,相互作用力很强,这就使得原子能够相对稳定地待在平衡位置,要脱离束缚需要付出较大的能量。大部分固体中的原子是规则排列的,不同原子排列方式表现在宏观上就是不同的规则外形。因内部原子具有长程规则分布而形成规则外形的固体叫作晶体。晶体按其结构和微粒作用力的不同可分为四类:离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。氯化钠(食盐)属于离子晶体,金刚石、二氧化硅为原子晶体,干冰为分子晶体,金、银、铜为金属晶体。自然界的晶体外形种类非常有限,按照晶体内部原子排列方式可以划分为七大晶系,一共十四种晶格类型,这就是晶体有着规则外形的根本原因。雪花冰晶是一种非常特别的晶体,不同水分子的氢原子和氧原子之间存在氢键相互作用,这导致冰晶有着各种各样的外形,在显微镜下可以观察到雪花的各种美丽形态。

  并不是所有的固体都是晶体。比如玻璃是二氧化硅等原料熔化后被很快冷却形成的,没有足够的时间结晶。玻璃内部的原子排列在有限范围是有规则的,但是在整体上却没有规律,因此玻璃本身并没有固定的外形和熔点,非常利于切割或重新熔化加工成各种物品。