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第一節
物質的聚集狀態與晶體的常識
第2課時　
晶胞
人教版（2019）化學選擇性必修二
第三章 晶體結構與性質
1.認識簡單的晶胞。
2.通過典型晶胞的學習，類推其他晶胞的分析方法。
3.學會晶胞中微粒數的計算方法(均攤法)，能根據晶胞的結構確定晶體的化學式。
石膏
雌黃
(與方解石共生)
磷銅礦
人造金剛石
觀察下列物質，思考晶體具有什么樣的結構。
通過觀察，我們發現不同晶體具有不同的外形特點，如石膏和人造金剛石就有很大的不同，僅憑肉眼就能辨別。那么在微觀世界里它們會有不同嗎？又該怎么區分呢？
銅晶體結構
氯化鈉晶體結構
氯化鈉晶胞
銅晶胞
晶胞
1、晶胞定義
描述晶體結構的基本單元。
晶胞是晶體中最小的結構重復單元。
銅晶體
銅晶胞z
晶體與晶胞的關系好比蜂巢與蜂室的關系
2、晶胞和晶體的關系
常規的晶胞都是 體，整塊晶體可以看作是數量巨大的晶胞“無隙并置”而成。
(1)“無隙”是指相鄰晶胞之間 。
(2)“并置”是指所有晶胞都是 排列的，取向 。
(3)所有晶胞的 及其內部的原子
及幾何排列(包括取向)是完全相同的。
平行六面
無任何間隙
平行
相同
形狀
種類、個數
平行六面體
無隙并置
判斷下列4個圖中結構，屬于晶胞的是（ ）
A
晶胞是8個頂角相同、三套各4根平行棱分別相同、三套各兩個平行面分別相同的最小平行六面體。
題后總結：
類型
圖示
結構特點 僅在平行六面體的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一個粒子 除8個頂角上有粒子外,平行六面體的6個面的面心上均有一個粒子
簡單立方體
體心立方體
面心立方體
3、三種典型立方晶胞結構
銅晶體
銅晶胞
一個銅晶胞中平均含有的銅原子是8+6=14嗎？如果不是，該如何計算？
4、晶胞中粒子數目的計算
(1)切割法
1
8
1
4
1
2
1
頂點
棱上
面心
體心
將粒子看成一個個實心的“球”， 按照晶胞結構進行切割，不同位置的“球”在晶胞內部的部分相加，即一個晶胞含有的粒子數目。
(2)均攤法
晶胞任意位置上的一個原子如果是被N個晶胞所共有，那么每個晶胞對這個原子分得的份額就是
1
2
4
3
7
6
8
5
頂點：
2
1
3
4
棱邊：
1
2
面心：
1
體心：1
立方晶胞中粒子數目的計算
銅晶體
銅晶胞
一個銅晶胞中平均含有的銅原子是8+6=14嗎？如果不是，該如何計算？
×8+
=4
1.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？
2.下列結構屬于晶胞且對應的化學式不正確的是(圖中: —X,
—Y)(　 　)
A.XY B.XY2 C.XY3 D.X2Y
B
晶胞中不同粒子最簡整數比即為該晶體的化學式
“均攤法”計算晶胞中粒子數目
①長方體(含正方體)晶胞中不同位置的粒子數的計算(如下圖)
立方晶胞
頂角:
面心:
體心:1
棱邊:
②六方晶胞中粒子的計算方法
頂角：
上、下棱：
側棱：
面上：
內部1
③正三棱柱晶胞中粒子的計算方法
頂點：
側棱：
內部：1
上下棱：
1.(1)元素銅的一種氯化物晶體的晶胞結構如右圖所示,該氯化物的化學式是　　　　　　　　。
CuCl
(2)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷,右圖為其晶胞結構示意圖,則每個晶胞中含有B原子的個數為　　　　,該功能陶瓷的化學式為　　　　　　　　。
2
BN
如圖是CsCl晶體的一個晶胞,相鄰的兩個Cs+的核間距為acm,設NA為阿伏加德羅常數的值,CsCl的相對分子質量用M表示,則CsCl晶體的密度(g·cm-3)為(　 　)
1、計算公式
①先確定一個晶胞中微粒個數N（均攤法）
②再確定一個晶胞中微粒的總質量
③最后求晶胞的密度
晶體密度的計算
=
=
=
=
如圖是CsCl晶體的一個晶胞,相鄰的兩個Cs+的核間距為a cm,設NA為阿伏加德羅常數的值,CsCl的相對分子質量用M表示,則CsCl晶體的密度(g·cm-3)為(　 　)
D
2、計算要點
(1)注意單位換算
密度（ ）單位：g/cm-3
晶胞棱長單位：nm、pm
1pm=1×10-10cm
1nm=1×10-7cm
長度單位換算關系：
(2)立方體晶胞常用長度關系
l
a
d
面對角線與棱長關系：
l=a
d=a
體對角線與棱長關系：
3、典型立方晶胞密度計算
(1)簡單立方晶胞
已知金屬釙是簡單立方堆積，釙原子半徑為r cm，計算：釙晶胞棱長為a；釙的密度為ρ。
①棱長a = 2r
②密度
r
r
(2)面心立方晶胞
r
已知金屬金是面心立方緊密堆積，金原子半徑為r cm，計算：金晶胞棱長為a；金的密度為ρ。
①面對角線 = 4r
②密度
棱長
(3)體心立方晶胞
a
已知金屬鉀是體心立方緊密堆積,鉀原子半徑為r cm,請計算：鉀晶胞棱長為a；金的密度鉀的密度為ρ。
棱長
①立方體對角線=4r
②密度
類型
圖示
粒子數
晶胞邊長(a)與原子半徑(r)的關系
簡單立方體
體心立方體
面心立方體
1
2
4
a=2r
典型立方晶胞結構特點
1.氧化鋅常作為金屬緩蝕劑,其結構有很多種,其中一種立方晶胞結構如圖,晶胞邊長為a pm,下列說法錯誤的是(　　)
A.該晶體的化學式為ZnO
B.O原子與O原子的最短距離為22a pm
C.Zn原子周圍等距且最近的Zn原子數為6
D.該晶胞中含有4個O原子,4個Zn原子
C
2.晶胞有兩個基本要素:
(1)原子坐標參數,表示晶胞內部各原子的相對位置,如圖為Ge單晶的晶胞,其中原子坐標參數A為(0,0,0);B為(12,0,12);C為(12,12,0)。則D的原子坐標參數為　　　　　　。
(2)晶胞參數描述晶胞的大小和形狀,已知Ge單晶的晶胞參數a=
565.76 pm,MGe=73 g·mol-1,其密度為　　　　　　g·cm-3。
(,,)　
晶體結構的測定
X射線衍射原理：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，會在記錄儀上產生分立的斑點或明銳的衍射峰。
測定晶體結構最常用的儀器是X射線衍射儀
圖3－13 單晶衍射圖
圖3－14 非晶態和晶態SiO2粉末X射線衍射圖譜的對比
①晶體的X射線衍射實驗圖經過計算，可以獲得包括晶胞形狀和大小、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，以及結合晶體化學組成的信息推出原子之間的相互關系。
②通過晶體X射線衍射實驗，可以測定晶胞中各個原子的位置，根據原子坐標，可以計算原子間的距離，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。
乙酸晶體
乙酸晶胞
乙酸分子的空間結構
晶體結構的測定
晶胞
概念
計算原子個數—均攤法
晶胞密度的計算
結構的測定—X射線衍射實驗
晶體

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