引入
为什么食盐有规则的立方外形，玻璃却没有？
为什么晶体有固定熔点，玻璃软化时温度一直在变？
为什么水银不润湿玻璃，水却会沿玻璃爬升？
固体和液体的区别不只是“硬”和“软”。它们的微观结构决定了熔点、各向异性、表面张力等一系列性质。
正文
固体
定义
固体是具有一定形状和体积、分子间作用力较强、分子只能在平衡位置附近振动的物质状态。
晶体与非晶体
| 特征 | 晶体 | 非晶体 |
|---|---|---|
| 原子排列 | 长程有序、周期性 | 短程有序、长程无序 |
| 外形 | 有规则几何形状 | 无规则 |
| 熔点 | 固定 | 无固定熔点，有软化温度范围 |
| 各向异性 | 通常有 | 各向同性 |
| X 射线衍射 | 锐利衍射峰 | 弥散散射包 |
| 例子 | 食盐、石英、金属 | 玻璃、橡胶、塑料 |
各向异性是晶体的重要特征：沿不同方向测得的物理性质（导热、导电、折射率、弹性）可能不同。这是因为晶格在不同方向上原子排列不同。
晶体的分类
| 类型 | 结构单元 | 作用力 | 例子 | 熔点 |
|---|---|---|---|---|
| 离子晶体 | 正负离子 | 离子键 | 高 | |
| 原子晶体 | 原子 | 共价键 | 金刚石、石英 | 很高 |
| 分子晶体 | 分子 | 分子间作用力 | 干冰、冰 | 低 |
| 金属晶体 | 金属离子与自由电子 | 金属键 | 铁、铜 | 差异大 |
单晶体与多晶体
| 类型 | 结构 | 性质 |
|---|---|---|
| 单晶体 | 整个物体一个晶粒 | 各向异性明显 |
| 多晶体 | 许多小晶粒组成 | 宏观上各向同性 |
金属通常是多晶体，所以宏观上各向同性，但每个晶粒内部仍是各向异性的。
液体
定义
液体是有一定体积、无固定形状、分子间作用力介于气体和固体之间的物质状态。
液体的微观特征
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 短程有序 | 局部有规则排列，但无长程周期性 |
| 分子可移动 | 分子能在液体内部移动，但不能轻易逃逸 |
| 各向同性 | 宏观性质各方向相同 |
| 无固定形状 | 随容器形状改变 |
表面张力
液体表面分子受到向内的净拉力，使表面有收缩趋势，表现为表面张力。
其中 为表面张力系数， 为分界线长度，单位 。
| 现象 | 表面张力的作用 |
|---|---|
| 水滴呈球形 | 相同体积下球面面积最小 |
| 昆虫在水面行走 | 表面膜支撑 |
| 毛细现象 | 表面张力驱动液体上升 |
表面张力随温度升高而减小，因为分子热运动削弱了分子间的有序排列。
浸润与不浸润
| 现象 | 条件 | 例子 |
|---|---|---|
| 浸润 | 液体与固体分子间作用力强 | 水润湿玻璃 |
| 不浸润 | 液体分子间作用力强 | 水银不润湿玻璃 |
毛细现象：浸润液体在细管中上升，不浸润液体下降。上升高度：
其中 为接触角， 为管半径。管越细，上升越高。
液晶
液晶是介于晶体和液体之间的状态：
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 流动性 | 像液体 |
| 光学各向异性 | 像晶体 |
| 分子取向可调 | 电场可改变排列 |
液晶显示器正是利用电场改变液晶分子取向，从而改变透光性。
固体、液体、气体的对比
| 项目 | 固体 | 液体 | 气体 |
|---|---|---|---|
| 形状 | 固定 | 随容器 | 充满容器 |
| 体积 | 固定 | 固定 | 可压缩 |
| 分子间距 | 最小 | 中等 | 最大 |
| 分子运动 | 振动 | 振动 + 移动 | 自由运动 |
| 分子间作用力 | 最强 | 中等 | 最弱 |
| 可压缩性 | 很小 | 很小 | 很大 |
常见误区
| 错误说法 | 问题 |
|---|---|
| “固体都是晶体” | 还有非晶体 |
| “非晶体没有熔点” | 有软化温度范围，只是不固定 |
| “液体没有结构” | 短程有序 |
| “表面张力是液体表面的弹性膜” | 是分子间作用力的宏观表现 |
引出
为什么晶体的各向异性在单晶体上明显，在多晶体上不明显？
液晶的分子取向如何被电场控制？
为什么水的表面张力特别大？氢键在其中起什么作用？