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第一节
物质的聚集状态与晶体的常识
第2课时　
晶胞
人教版（2019）化学选择性必修二
第三章 晶体结构与性质
1.认识简单的晶胞。
2.通过典型晶胞的学习，类推其他晶胞的分析方法。
3.学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。
石膏
雌黄
(与方解石共生)
磷铜矿
人造金刚石
观察下列物质，思考晶体具有什么样的结构。
通过观察，我们发现不同晶体具有不同的外形特点，如石膏和人造金刚石就有很大的不同，仅凭肉眼就能辨别。那么在微观世界里它们会有不同吗？又该怎么区分呢？
铜晶体结构
氯化钠晶体结构
氯化钠晶胞
铜晶胞
晶胞
1、晶胞定义
描述晶体结构的基本单元。
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
铜晶体
铜晶胞z
晶体与晶胞的关系好比蜂巢与蜂室的关系
2、晶胞和晶体的关系
常规的晶胞都是 体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
(1)“无隙”是指相邻晶胞之间 。
(2)“并置”是指所有晶胞都是 排列的，取向 。
(3)所有晶胞的 及其内部的原子
及几何排列(包括取向)是完全相同的。
平行六面
无任何间隙
平行
相同
形状
种类、个数
平行六面体
无隙并置
判断下列4个图中结构，属于晶胞的是（ ）
A
晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。
题后总结：
类型
图示
结构特点 仅在平行六面体的8个顶角上有粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心上还有一个粒子 除8个顶角上有粒子外,平行六面体的6个面的面心上均有一个粒子
简单立方体
体心立方体
面心立方体
3、三种典型立方晶胞结构
铜晶体
铜晶胞
一个铜晶胞中平均含有的铜原子是8+6=14吗？如果不是，该如何计算？
4、晶胞中粒子数目的计算
(1)切割法
1
8
1
4
1
2
1
顶点
棱上
面心
体心
将粒子看成一个个实心的“球”， 按照晶胞结构进行切割，不同位置的“球”在晶胞内部的部分相加，即一个晶胞含有的粒子数目。
(2)均摊法
晶胞任意位置上的一个原子如果是被N个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个原子分得的份额就是
1
2
4
3
7
6
8
5
顶点：
2
1
3
4
棱边：
1
2
面心：
1
体心：1
立方晶胞中粒子数目的计算
铜晶体
铜晶胞
一个铜晶胞中平均含有的铜原子是8+6=14吗？如果不是，该如何计算？
×8+
=4
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？
2.下列结构属于晶胞且对应的化学式不正确的是(图中: —X,
—Y)(　 　)
A.XY B.XY2 C.XY3 D.X2Y
B
晶胞中不同粒子最简整数比即为该晶体的化学式
“均摊法”计算晶胞中粒子数目
①长方体(含正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算(如下图)
立方晶胞
顶角:
面心:
体心:1
棱边:
②六方晶胞中粒子的计算方法
顶角：
上、下棱：
侧棱：
面上：
内部1
③正三棱柱晶胞中粒子的计算方法
顶点：
侧棱：
内部：1
上下棱：
1.(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如右图所示,该氯化物的化学式是　　　　　　　　。
CuCl
(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,右图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为　　　　,该功能陶瓷的化学式为　　　　　　　　。
2
BN
如图是CsCl晶体的一个晶胞,相邻的两个Cs+的核间距为acm,设NA为阿伏加德罗常数的值,CsCl的相对分子质量用M表示,则CsCl晶体的密度(g·cm-3)为(　 　)
1、计算公式
①先确定一个晶胞中微粒个数N（均摊法）
②再确定一个晶胞中微粒的总质量
③最后求晶胞的密度
晶体密度的计算
=
=
=
=
如图是CsCl晶体的一个晶胞,相邻的两个Cs+的核间距为a cm,设NA为阿伏加德罗常数的值,CsCl的相对分子质量用M表示,则CsCl晶体的密度(g·cm-3)为(　 　)
D
2、计算要点
(1)注意单位换算
密度（ ）单位：g/cm-3
晶胞棱长单位：nm、pm
1pm=1×10-10cm
1nm=1×10-7cm
长度单位换算关系：
(2)立方体晶胞常用长度关系
l
a
d
面对角线与棱长关系：
l=a
d=a
体对角线与棱长关系：
3、典型立方晶胞密度计算
(1)简单立方晶胞
已知金属钋是简单立方堆积，钋原子半径为r cm，计算：钋晶胞棱长为a；钋的密度为ρ。
①棱长a = 2r
②密度
r
r
(2)面心立方晶胞
r
已知金属金是面心立方紧密堆积，金原子半径为r cm，计算：金晶胞棱长为a；金的密度为ρ。
①面对角线 = 4r
②密度
棱长
(3)体心立方晶胞
a
已知金属钾是体心立方紧密堆积,钾原子半径为r cm,请计算：钾晶胞棱长为a；金的密度钾的密度为ρ。
棱长
①立方体对角线=4r
②密度
类型
图示
粒子数
晶胞边长(a)与原子半径(r)的关系
简单立方体
体心立方体
面心立方体
1
2
4
a=2r
典型立方晶胞结构特点
1.氧化锌常作为金属缓蚀剂,其结构有很多种,其中一种立方晶胞结构如图,晶胞边长为a pm,下列说法错误的是(　　)
A.该晶体的化学式为ZnO
B.O原子与O原子的最短距离为22a pm
C.Zn原子周围等距且最近的Zn原子数为6
D.该晶胞中含有4个O原子,4个Zn原子
C
2.晶胞有两个基本要素:
(1)原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(12,0,12);C为(12,12,0)。则D的原子坐标参数为　　　　　　。
(2)晶胞参数描述晶胞的大小和形状,已知Ge单晶的晶胞参数a=
565.76 pm,MGe=73 g·mol-1,其密度为　　　　　　g·cm-3。
(,,)　
晶体结构的测定
X射线衍射原理：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，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪
图3－13 单晶衍射图
图3－14 非晶态和晶态SiO2粉末X射线衍射图谱的对比
①晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞形状和大小、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。
②通过晶体X射线衍射实验，可以测定晶胞中各个原子的位置，根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角 ，得出分子的空间结构。
乙酸晶体
乙酸晶胞
乙酸分子的空间结构
晶体结构的测定
晶胞
概念
计算原子个数—均摊法
晶胞密度的计算
结构的测定—X射线衍射实验
晶体

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