资源简介

(共33张PPT)
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
第2课时
第三章 晶体结构与性质
考点
晶胞
晶体结构的测定
01
02
自然形成的晶体多种多样，千姿百态，鬼斧神工：
如何测定这些晶体的结构呢？
晶体结构的测定
常用仪器：
X射线衍射仪
X射线衍射仪
备受垂青的X射线衍射实验
1901
1914物理学奖
1915物理学奖
1936化学奖
1962化学奖
1964化学奖
1980化学奖
1985化学奖
……
发现X射线，获物理学奖
伦琴
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
利用X射线等技术研究分子结构
德拜
佩鲁茨
X射线衍射法测定蛋白质晶体结构
X射线衍射法测定复杂晶体与大分子结构
X射线衍射确定DNA核苷酸顺序与基因结构
发展了X射线衍射确定晶体与分子结构的方法
Hauptman与Karle
X射线衍射实验给我们提供了哪些关于晶体结构的信息呢？
测定过程：
当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的 相互作用，会在记录仪上产生 或者 。
电子
分立的斑点
明锐的衍射峰
单晶衍射图
非晶态和晶态SiO2 粉末衍射图谱的对比
晶体结构的测定
通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息。
晶体结构的测定
乙酸晶体
乙酸晶胞
乙酸分子的空间结构
晶体结构的测定
那么，什么是晶胞呢？
晶胞
概念：
描述晶体结构的基本单元 (人为划定)
铜晶体
铜晶胞
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。
※ 所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
平行六面
※ 无隙：指相邻的晶胞之间共用顶角、共用棱、共用面，没有任何间隙。
※ 并置：指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。因此一个晶胞到另一个晶胞只需平移晶胞框架，无需任何转动。
要点说明
晶体与晶胞的关系
如何判断一个结构是否是晶胞呢？
晶胞是8个顶角相同
晶胞的判断方法
三套各4根平行棱分别相同
晶胞的判断方法
x
y
z
※ x方向的四根平行棱
※ y方向的四根平行棱
※ z方向的四根平行棱
棱上无任何原子且都相同
三套各2个平行面分别相同
晶胞的判断方法
x
y
z
※ x-z坐标轴形成的平面及其平行平面
※ x-y坐标轴形成的平面及其平行平面
※ y-z坐标轴形成的平面及其平行平面
面上都有一个原子且都相同
结合所学内容并判断下列4个图中结构，属于晶胞的是( )
那么，铜晶胞平均含有的铜原子数目能计算吗？
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。
晶胞中粒子数目的计算
晶胞中粒子数目的计算——均摊法
晶胞内时，1个晶胞平均占有的原子
晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的
晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的
晶胞面上的原子是2个晶胞共用的
晶胞内
晶胞棱
晶胞的顶角
晶胞面
例、铜晶体的一个晶胞中含有_____个铜原子
4
棱上位置：12× ＝3
4
1
下图所示是NaCl的晶胞，它含有几个钠离子和氯离子？晶胞中钠离子和氯离子的个数比是多少？
NaCl晶胞
棱上
体心
Na＋位于_______和_______
晶胞内位置：1×1＝1
氯化钠的一个晶胞的钠离子数＝12× ＋1×1＝4
4
1
顶点位置：8× ＝1
8
1
下图所示是NaCl的晶胞，它含有几个钠离子和氯离子？晶胞中钠离子和氯离子的个数比是多少？
NaCl晶胞
顶点
面心
Cl-位于_______和_______
面心位置：6× ＝3
2
1
8
1
2
1
氯化钠的一个晶胞的氯离子数＝8× ＋6× ＝4
晶胞中钠离子和氯离子的个数比是 1∶1
按照位置关系的平均占有数及同一位置的微粒数目进行计算
明确微粒在晶胞中的位置关系
计算晶胞中含有微粒数目的一般步骤
例、某晶胞的结构如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )
A. 3 : 9 : 4 B. 1 : 4 : 2 C. 2 : 9 : 4 D. 3 : 8 : 4
B
解析：
A = 6 × 1/12 = 1/2
B = 3 × 1/6 ＋ 6 × 1/4 = 2
C = 1 × 1 = 1
练1、如图所示的甲、乙、丙三种晶体：
试推断，甲晶体的化学式(X为阳离子)：________；
乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是_________；
丙晶体中每个D周围结合E的个数是______。
X2Y
1∶3∶1
8
练2、科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是( )
A. TiC B. Ti6C7 C. Ti14C13 D. Ti13C14
C
练3、原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为( 0，0，0 )；B为( 1/2，0，1/2 )；
C为( 1/2，1/2，0 ) 则D原子的坐标参数为__________________。
( 1/4，1/4，1/4 )
[2021全国乙卷] AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是_______原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为_______% (列出计算表达式)。
Al
8πrAl＋16πrAl
3a2c
×100
3 3
(18 国Ⅲ)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图，六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏伽德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______g·cm 3(列出计算式)。
拓展：晶体的密度计算
ρ＝ ＝
Z · M
abc · NA
Z · M
V · NA
晶体的密度
ρ：晶体的密度(一般是g·cm 3)
Z：1个晶胞中化学式数目
M：化学式的摩尔质量(g·mol 1)
V： 1个晶胞的体积(一般是cm3)
NA：阿伏伽德罗常数(mol 1)
abc：晶胞参数(一般是pm或nm)
单位换算：1cm＝107nm＝1010pm
注意晶胞体积计算时的单位换算
(18 国Ⅲ)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图，六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏伽德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______g·cm 3(列出计算式)。
ρ =
Z · M
abc · NA
6×65
6× ×a2c×NA
3
4
√
=
第一节
物质的聚集状态与晶体的常识
第2课时
晶体结构的测定
晶胞
X射线衍射法
信息：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等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系
概念
晶胞与晶体的关系
晶胞中粒子数目的计算
判断方法
计算晶胞中含有微粒数目的一般步骤
THANKS
谢 谢 聆 听

展开更多......

收起↑