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物质的聚集状态
与晶体常识
第三章·第一节
第二课时
晶胞
晶体结构的测定
物质 食盐 干冰 金刚石 石英
样品
结构
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。
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不就行啦~。
PART 01
晶 胞
一维空间排列
最紧密排列
晶 胞
二维平面堆积方式
非紧密排列
最紧密排列
晶 胞
三维平面堆积方式
晶 胞
晶 胞
概念：晶胞是描述晶体结构的
晶胞
基本单元
晶 胞
晶胞的结构与类型
简单立方
晶胞的结构与类型
晶胞的结构与类型
简单立方
体心立方
面心立方
晶胞的结构与类型
晶胞的结构与类型
简单立方
体心立方
面心立方
难道所有的晶胞都是小方块嘛？？？
晶胞的结构与类型
六方晶胞
六方堆积
晶胞的结构与类型
六棱柱（六方）晶胞
三棱柱晶胞
晶胞的结构与类型
晶胞不一定都取平行六面体
晶胞的结构与类型
简单立方
体心立方
面心立方
六方堆积，三棱柱等
吖，瓦达西是我草率了呢~
晶胞不一定都取平行六面体
那么，咋判断一个“方疙瘩”是否是晶胞呢？
晶胞的结构与类型
晶胞的结构与类型
可以利用结构特点来判断
常规的晶胞都是 ，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“ ”而成。(1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何 。(2)“并置”：所有晶胞都是 排列的，取向 。(3)所有晶胞的 及其内部的 、 及 （包括取向）是完全相同的。
平行六面体
无隙并置
间隙
平行
相同
形状
原子种类
个数
几何排列
平行
六面体
无隙并置
晶胞基本都是平行六面体
晶胞在晶体中“无隙并置”
晶胞的结构与类型
所以，下图中的晶胞是指”大立方体”呢？还是”小立方体”？为什么？
不是晶胞
晶胞具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱
晶胞的结构与类型
下图中的晶体结构满足晶胞的特点吗？
A图中的晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。
B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
A
B
C
D
晶胞的结构与类型
还不会？
试试“平移复原”法
判断晶胞的方法：平移复原法
晶胞
晶体
无隙并置
平移复原
将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。
各晶胞之间无缝隙
平行排列，取向相同
各个晶胞完全等同（组成和几何空间），
且晶胞间共顶角、共棱、共面
另一种表述
无隙并置的结构特点：当把晶胞还原到晶体中去时，该晶胞周边的原子实际是与相邻晶胞共享的。
晶胞的结构与类型 注：
共 享 ？？
简单立方晶胞含有几个原子？
8
铜晶胞含有几个铜原子呢？
14
晶胞中粒子数目的计算
晶胞中粒子数目的计算
8个晶胞共用一个粒子.
顶点原子为8个晶胞共享
顶点原子在晶胞中的份额为：
简单立方晶胞含有几个原子？
1
8
8×1/8＝1
晶胞中粒子数目的计算
体心原子完全属于该晶胞
顶点原子在晶胞中的份额为：
8×1/8＋1＝2
晶胞中粒子数目的计算
1
2
4
3
7
6
8
5
1
2
2
1
3
4
1
体心：1
面心：
顶点：
棱边：
均摊法
8
1
4
1
2
1
晶胞中粒子数目的计算
平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。①晶胞的顶角原子是 个晶胞共用；②晶胞棱上的原子是 个晶胞共用；③晶胞面上的原子是 个晶胞共用。④内部的粒子则完全属于该晶胞如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为 。
一个晶胞中含有粒子总个数：
顶点数× + 棱边数× + 面心数× + 体心数
１
８
１
４
１
２
8
4
2
【即学即练2】
1.结合图示，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为 2 、 2 、 8 、 8 。
钠、锌、碘、金刚石晶胞图
Na
金刚石
Zn
I2
钠、锌晶胞都是：8×1/8+1=2；
碘：(8×1/8+6×1/2)×2=8；
金刚石：8×1/8+6×1/2+4=8。
【即学即练2】
2．现有四种晶体，其构成粒子(均为单原子核粒子)排列方式如下图所示，其化学式正确的是 A．
B．
C．
D．
√
3．晶体内微粒总是按周期性规律重复排列，反映其结构特点的基本重复单位为晶胞，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可做为晶胞的是
【即学即练2】
A．
B．
C．
D．
√
均摊法确定晶胞中粒子的个数
均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的1/n属于这个晶胞。(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算：
均摊法确定晶胞中粒子的个数
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算：
含有原子数？
柱内原子完全属于该晶胞
面心原子份额为1/2
顶点原子属于该晶胞几分之一
1/6
微粒数为：12×1/6 ＋ 2×1/2 ＋ 3 ＝ 6
含有原子数？
柱内原子完全属于该晶胞
面心原子份额为1/2
顶点原子属于该晶胞1/6
均摊法确定晶胞中粒子的个数
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算：
均摊法确定晶胞中粒子的个数
(3)均摊法在计算其他结构晶胞中微粒数的应用
其他结构晶胞中微粒数目的计算同样可以用均摊法，其关键是根据立体结构特点分析某处微粒被几个晶胞共用。
均摊法确定晶胞中粒子的个数
如：某晶体的晶胞结构如图所示，该晶胞中，1个A微粒为12个晶胞共用，1个C微粒为1个晶胞所有，而B微粒分两种情况；位于上底面和下底面棱上的B微粒被4个晶胞共用，位于侧面棱上的B微粒被6个晶胞共用，则一个晶胞中包含的A、B、C三种微粒的数目分别是 、2、1，则该晶体的化学式(按A、B、C顺序)为AB4C2。
晶体密度的计算
ρ＝ (n0：晶胞包含的物质组成个数，
M：该物质组成的摩尔质量，a：晶胞边长，NA：阿伏加德罗常数。
例如：如图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，
则CsCl晶体的密度为ρ＝ g·cm－3。
PART 02
晶体结构的测定
晶体结构的测定
1．测定晶体结构最常用、最可靠的仪器是 。在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 或 。
X射线衍射仪
分立的斑点
明锐的衍射峰
X射线管
铅板
晶体
样品
记录仪
X射线衍射仪
衍射图
人们对衍射图的数据进行处理，即可获得晶体结构的有关信息。
15 20 25 30 35
2θ/°
晶体能产生明锐的衍射峰
晶体结构的测定
2．由衍射图形获得晶体结构的信息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。
晶体结构的测定
【如】通过对乙酸晶体进行测定，可以得出乙酸晶胞，每个晶胞中含有________个乙酸分子，并可通过计算分析，确定________和________，从而得出分子的空间结构。
晶体结构的测定
得到晶胞
含 4 个乙酸分子
测定原子坐标，计算原子距离，判断化学键，确定键长和键角
乙酸晶体
乙酸晶胞
乙酸分子的空间结构
4
键长
键角
【即学即练3】
1 下列说法中不正确的是(　　)A．晶体的X射线衍射实验中，单一波长的X射线通过晶体，记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰B．分析X射线衍射图可获得晶胞形状和大小、原子在晶胞里的数目和位置等信息C．根据原子坐标可以计算原子间的距离D．通过晶体X射线衍射图不能获得键长、键角等有关化学键的信息
√
【终极拓展】：原子坐标参数
A
B
C
D
E
F
G
H
1、一般以坐标轴所在立体图形的棱长为1个单位。
2、从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。
x轴
y轴
z轴
A(0,0,0) B(1,0,0)
C(1,1,0) D(0,1,0)
E(0,1,1) F(0,0,1)
G(1,0,1) H(1,1,1)
x轴
y轴
z轴
A
B
C
D
E
G
H
F
I
K
J
L
A(0,0,0) B(0,1,0)
C(1,1,0) D(1,0,0)
I(0,1,1) J(0,0,1)
K(1,0,1) L(1,1,1)
1
2
E(0, 1, ) F(1, 1, )
G(1, 0, ) H(0, 0, )
1
2
1
2
1
2
一般以坐标轴所在立体图形的棱长为1个单位。
【终极拓展】：原子坐标参数
【例】以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，如图中原子1的坐标为 ，则原子2和3的坐标分别为_________、__________。
【终极拓展】：原子坐标参数
听到这里都没迷糊
太了不起了

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