常见的晶体和非晶体有哪些

晶体和非晶体是物质的两种基本结构形态。晶体是指具有长程有序性、各向同性和周期性结构的物质,而非晶体则是指缺乏长程有序性,仅存在短程有序性的物质。下面本人将从结构、物理性质、应用等方面来具体解释这两种不同的结构形态。

晶体的结构:

晶体具有一定的结构性和规律性,通常呈现出平面、凸面、凹面的形态,其中包含的原子(离子、分子)排列具有一定的重复性。对于晶体结构,存在着晶格和基元两个基本概念。晶格指的是在三维空间中重复排列的基元组成的几何图形,是晶体结构的特征之一。而基元则是组成晶体的最小可重复单位,也是晶格的基本组成单元。在晶体的各个基元之间必须满足几何约束条件,这种规则性排列营造出了晶体的有序性。

晶体的物理性质:

由于晶体具有高度的有序性和规则性,它也表现出一些特殊的物理性质。例如,晶体对平行光的折射和反射具有明显的方向性;在晶体内部电子的能量状态也会呈现出一定的规律性;在外界的力的作用下晶体的变形与断裂会发生明显的宏观韧性屈服或强度破坏。其他如晶体的热传导性,热膨胀性等都具有一定的规律性,常用于晶体材料的设计和制造。

晶体的应用:

晶体在生活和工程应用上得到了广泛的运用,例如半导体材料常用的硅晶片、扬声器中使用的石英晶体等。另外晶体的特性也广泛应用于科学研究中,例如X射线衍射就是利用晶体的结构实现的。

非晶体的结构:

非晶体属于无序固体的范畴,这种无序体现在它内部缺少长程有序结构,只存在短程有序结构。通常非晶体通过快速冷却(淬火)或凝固过程中的混合冷却等方式来形成,没有时间达到有序状态。由于纯净的非晶体的结构无法被某些物理手段观测,因此非晶体较难制备。

非晶体的物理性质:

由于非晶体缺乏长程有序结构,因此它呈现出一些特殊的物理性质。例如非晶体具有较好的加工性,虽硬度低但韧性较好。另外非晶体在光学性质上具有一定的特性,如散射和透明等。由于非晶体的杂化特性和较好的加工性,且便宜易得,在某些领域得到广泛运用。

非晶体的应用:

非晶体也得到广泛应用,例如底片的涂层采用的非晶态制品,具有良好的机械性和透明性;光盘的涂层也是非晶态材料;还有一些磁性材料,如非晶态铁基合金、非晶态碳化硅等等,也得到了广泛应用。

总体来说,晶体和非晶体都是物质的不同结构形态,它们具有不同的结构类型和物理特性。在理解和应用过程中,需要注意它们的差异性和特性。