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第三章
晶体结构与性质
第一节 晶体的常识
课时2
晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。
金刚石
干冰
自然界中，有很多不同的晶体，如何描述晶体中的微粒在空间的排列规律呢？
在晶体微观空间里取出一个基本重复单元。
氯化钠
一、晶胞的常识
晶胞：
描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
铜晶胞
铜晶体结构
铜晶胞
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
一、晶胞的常识
晶胞与晶体的关系
一般来说，晶胞都是____________体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
平行六面
“无隙”是指相邻晶胞之间___________。
无任何间隙
“并置”是指所有晶胞都是__________排列的，取向________。
平行
相同
无隙并置
晶体
晶胞
一、晶胞的常识
金刚石晶胞
干冰晶胞
NaCl晶胞
观察下列晶胞，有什么特点？
晶体中所有晶胞的______及其内部的_________、_____及_________是完全相同的。
形状
原子种类
个数
几何排列
CsCl晶胞
一、晶胞的常识
晶胞的特点
x
y
z
8个顶角相同
三套各两个平行面分别相同
(共6个面)
三套各4根平行棱分别相同
(共12根棱)
一、晶胞的常识
结合所学内容并判断下列4个图中结构，属于晶胞的是________
A
一、晶胞的常识
1个铜晶胞含有几个铜原子呢？
14个
观察晶胞图时，千万不能忘记，晶胞只是晶体微观空间结构里的一个基本单元，在它的上下、左右、前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。
二、晶胞中粒子的计算
晶胞中粒子数目的计算——均摊法
1
2
4
3
7
6
8
5
1
2
2
1
3
4
1
晶胞的体心：1
晶胞的面心：
晶胞的顶角:
晶胞的棱边：
8
1
4
1
2
1
二、晶胞中粒子的计算
铜晶胞平均含有的铜原子数目
金属铜的一个晶胞的原子数
2
1
8
1
＝ 8× ＋ 6× ＝4
二、晶胞中粒子的计算
1.下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？
(1)钠____个；(2)锌____个；(3)碘____个；(4)金刚石____个。
2
2
8
8
二、晶胞中粒子的计算
② Cl－ 位于 和 ，共有 个
Na+：Cl-=1:1
8× ＋6× ＝4
2
1
8
1
12× ＋1 ＝4
4
1
离子晶体化学式只表示每个晶胞或晶体中各类粒子的最简整数比
① Na＋ 位于 和 ，共有 个
顶点
面心
4
棱边
体心
4
化学式为NaCl
一个晶胞含4个NaCl
Na+
Cl-
NaCl晶胞
Cl-
Na+
二、晶胞中粒子的计算
六棱柱（六方）晶胞
三棱柱晶胞
晶胞不一定都取平行六面体
二、晶胞中粒子的计算
当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，在记录仪上形成衍射图谱。
X射线衍射方向
——晶胞的形状、大小与取向
X射线管
铅板
晶体
非晶体衍射图谱
晶体能产生分立的斑点
三、晶体结构的测定
X射线衍射强度
——原子的种类与位置
15 20 25 30 35
2θ/°
晶态SiO2
非晶态SiO2
晶体能产生明锐的衍射峰
三、晶体结构的测定
衍射图
计算获得
晶胞形状和大小
分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型
原子在晶胞里的数目和位置
结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系
三、晶体结构的测定
发现X射线，获1901年物理学奖
发现X射线在晶体中的衍射效应
劳厄
用X射线衍射研究晶体结构
布拉格父子
伦琴
1901
1914物理学奖
1915物理学奖
1936化学奖
1962化学奖
利用X射线等技术研究分子结构
X射线衍射法测定蛋白质晶体结构
1964化学奖
X射线衍射法测定复杂晶体与大分子结构
1980化学奖
X射线衍射确定DNA核苷酸顺序与基因结构
1985化学奖
……
发展了X射线衍射确定晶体与分子结构的方法。
Hauptman与Karle
三、晶体结构的测定

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