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第三章 晶體的結構與性質
第一節 物質的聚集狀態與晶體的常識 課時2
1.了解晶體中粒子的空間排布存在周期性，認識簡單的晶胞，能計算簡單晶胞中粒子的數目；
2.知道X射線衍射實驗是測定晶體結構的常用方法。
這么多不同的晶體，如何描述其中原子的排列呢？
氯化鈉晶體
金剛石晶體
銅晶體
為了描述晶體在微觀空間里原子的排列，無須畫出千千萬萬個原子，只需在晶體微觀空間里取出一個基本單元即可
一、晶胞
1.定義：
描述晶體結構的基本單元叫做晶胞。
晶胞是晶體中最小的結構重復單元。
常規的晶胞都是平行六面體。
八個頂角相同
三套各四根平行棱分別相同
三套各兩個平行面分別相同
2.形狀
[練一練]判斷下列4個圖中結構，屬于晶胞的是（ ）
A
3.晶胞的排列
（2）所有晶胞的形狀及其內部的原子種類、個數及幾何排列是完全相同的。
（1）晶體可以看作是數量巨大的晶胞“無隙并置”而成。
“無隙” 指相鄰的晶胞之間沒有任何間隙；一個晶胞
與相鄰的晶胞完全共頂點、共棱邊、共面
“并置” 指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
一個晶胞到另一個晶胞只需平移，不需轉動
思考：一個銅晶胞中的銅原子數是多少？
14 ？
4. 晶胞中粒子數目的計算
×
8
6
×
一個銅晶胞中的銅原子數是4
（1）均攤法
如某個粒子為x個晶胞所共有，則該粒子有 屬于一個晶胞。
頂角
棱上
面上
體內
平行六面體
1
思考：下圖中的 NaCl 晶胞中，含有幾個鈉原子和氯原子？
Cl－
Na+
8× + 6× = 4
氯原子數 =
12× + 1= 4
鈉原子數 =
(1)晶胞是否全是平行六面體？
不表示，只表示每個晶胞中各類原子的最簡整數比。
思考與討論
(2)由晶胞構成的晶體，其化學式是否表示一個分子中原子的數目？
不一定，如有的晶胞呈六棱柱形。
（非長方體晶胞中的粒子視具體情況而定）
[練一練]
下圖依次是金屬鈉（Na）、金屬鋅（Zn）、碘（I2）、金剛石（C）晶胞的示意圖，數一數，它們分別平均含幾個原子
小結：常見的晶胞
簡單立方
體心立方
面心立方
類型 簡單立方 體心立方 面心立方
結構特點 在平面六面體的8個頂角上有粒子 除8個頂角上有粒子外，平行六面體的體心上還有1個粒子 除8個頂角上有粒子外，平行六面體的6個面的面心上均有1個粒子
一個晶胞的原子數
1
2
4
二、晶體結構的測定
圖 3-12 X 射線衍射儀
晶體與非晶體最可靠的區分方法：X射線衍射實驗
1.原理：當單一波長的 X 射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上看到分立的斑點或者明銳的衍射峰。
圖 3-13
單晶衍射圖
圖 3-14
非晶態和晶態SiO2 粉末
衍射圖譜的對比
非晶態SiO2
晶態SiO2
2.獲得晶胞信息
X 射線
衍射圖譜
計算
晶胞形狀和大小、
分子或原子在微觀空間有序排列呈現的對稱類型、
原子在晶胞里的數目和位置等
結合化學組成
原子之間的相互關系
即晶體結構
乙酸晶體
乙酸晶胞
（含4個乙酸分子）
乙酸分子的空間結構
測定晶胞中各個原子的位置(坐標),計算原子間的距離,判斷哪些原子
之間存在化學鍵,確定鍵長和鍵角,得出分子的空間結構。
3.獲得分子信息
(1)晶胞是晶體的最小重復單元。( )
(2)晶胞中的任何一個粒子都只屬于該晶胞。( )
(3)位于頂角上的粒子一定為8個晶胞所共有。 ( )
(4)X射線通過晶體,導致晶體發生化學變化,形成特征的衍射圖。( )
1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
[練一練]
2.下圖是某晶體的晶胞示意圖,其中X粒子位于此晶胞的中心,Y粒子位于8個頂點,該晶體中粒子X和Y的個數比是(　　)
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶4 D.1∶8
A
3.話筒是聲電轉換的換能器,在話筒中有一種材料的結構如圖所示,它的主要成分是鈦酸鋇,根據晶胞的結構示意圖,可知它的化學式是(　　)
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
D
4.如圖為甲、乙兩種晶體的晶胞示意圖:
試寫出:
(1)甲晶體的化學式(X為陽離子)為　　　　。
(2)乙晶體中A、B、C三種粒子的個數比是　　　　。
X3Y
1∶3∶1
規律總結 ：晶體化學式的確定流程:觀察確認粒子種類→確定各粒子在晶胞中的位置→用均攤法求晶胞均攤各粒子的數目→求各粒子數目的最簡比→確定化學式。
5.如圖所示為高溫超導領域里的一種化合物——鈣鈦礦晶體結構,該結構是具有代表性的最小重復單元。
(1)在該物質的晶體中,每個鈦離子周圍與它最接近的
且等距離的鈦離子共有　　　　　個。
(2)該晶體中,元素氧、鈦、鈣的粒子個數比是　　　　　　。
6
3∶1∶1
晶胞
晶體結構的測定
X射線衍射原理
X射線衍射實驗獲得晶胞信息
X射線衍射實驗獲得分子信息
定義
形狀
排列
晶胞中粒子數目的計算

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