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物質的聚集狀態
與晶體常識
第三章·第一節
第二課時
晶胞
晶體結構的測定
物質 食鹽 干冰 金剛石 石英
樣品
結構
晶體是內部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性排列而構成的具有規則幾何外形的固體。
自然界中，有很多不同的晶體，如何描述晶體中的微粒在空間的排列規律呢？
在晶體微觀空間里取出一個基本重復單元不就行啦~。
PART 01
晶 胞
一維空間排列
最緊密排列
晶 胞
二維平面堆積方式
非緊密排列
最緊密排列
晶 胞
三維平面堆積方式
晶 胞
晶 胞
概念：晶胞是描述晶體結構的
晶胞
基本單元
晶 胞
晶胞的結構與類型
簡單立方
晶胞的結構與類型
晶胞的結構與類型
簡單立方
體心立方
面心立方
晶胞的結構與類型
晶胞的結構與類型
簡單立方
體心立方
面心立方
難道所有的晶胞都是小方塊嘛？？？
晶胞的結構與類型
六方晶胞
六方堆積
晶胞的結構與類型
六棱柱（六方）晶胞
三棱柱晶胞
晶胞的結構與類型
晶胞不一定都取平行六面體
晶胞的結構與類型
簡單立方
體心立方
面心立方
六方堆積，三棱柱等
吖，瓦達西是我草率了呢~
晶胞不一定都取平行六面體
那么，咋判斷一個“方疙瘩”是否是晶胞呢？
晶胞的結構與類型
晶胞的結構與類型
可以利用結構特點來判斷
常規的晶胞都是 ，整塊晶體可以看作是數量巨大的晶胞“ ”而成。(1)“無隙”：相鄰晶胞之間沒有任何 。(2)“并置”：所有晶胞都是 排列的，取向 。(3)所有晶胞的 及其內部的 、 及 （包括取向）是完全相同的。
平行六面體
無隙并置
間隙
平行
相同
形狀
原子種類
個數
幾何排列
平行
六面體
無隙并置
晶胞基本都是平行六面體
晶胞在晶體中“無隙并置”
晶胞的結構與類型
所以，下圖中的晶胞是指”大立方體”呢？還是”小立方體”？為什么？
不是晶胞
晶胞具有相同的頂角、相同的平行面和相同的平行棱
晶胞的結構與類型
下圖中的晶體結構滿足晶胞的特點嗎？
A圖中的晶體結構滿足晶胞的特點，是晶胞。
B圖中的晶體結構，不滿足晶胞“8個頂角相同”的要求，無法進行“無隙并置”，不是晶胞。
C圖中的晶體結構，不滿足晶胞“三套各4根平行棱分別相同”的要求，無法進行“無隙并置”，不是晶胞。
D圖中的晶體結構，不滿足“三套各兩個平行面分別相同”的要求，無法進行“無隙并置”，不是晶胞。
A
B
C
D
晶胞的結構與類型
還不會？
試試“平移復原”法
判斷晶胞的方法：平移復原法
晶胞
晶體
無隙并置
平移復原
將任意晶胞沿著晶胞的周期性排列方向移動到相鄰或其他晶胞時，能夠完全重合，過程中無須轉動或改變方向。
各晶胞之間無縫隙
平行排列，取向相同
各個晶胞完全等同（組成和幾何空間），
且晶胞間共頂角、共棱、共面
另一種表述
無隙并置的結構特點：當把晶胞還原到晶體中去時，該晶胞周邊的原子實際是與相鄰晶胞共享的。
晶胞的結構與類型 注：
共 享 ？？
簡單立方晶胞含有幾個原子？
8
銅晶胞含有幾個銅原子呢？
14
晶胞中粒子數目的計算
晶胞中粒子數目的計算
8個晶胞共用一個粒子.
頂點原子為8個晶胞共享
頂點原子在晶胞中的份額為：
簡單立方晶胞含有幾個原子？
1
8
8×1/8＝1
晶胞中粒子數目的計算
體心原子完全屬于該晶胞
頂點原子在晶胞中的份額為：
8×1/8＋1＝2
晶胞中粒子數目的計算
1
2
4
3
7
6
8
5
1
2
2
1
3
4
1
體心：1
面心：
頂點：
棱邊：
均攤法
8
1
4
1
2
1
晶胞中粒子數目的計算
平行六面體(立方體形)晶胞中粒子數目的計算。①晶胞的頂角原子是 個晶胞共用；②晶胞棱上的原子是 個晶胞共用；③晶胞面上的原子是 個晶胞共用。④內部的粒子則完全屬于該晶胞如金屬銅的一個晶胞(如圖所示)均攤到的原子數為 。
一個晶胞中含有粒子總個數：
頂點數× + 棱邊數× + 面心數× + 體心數
１
８
１
４
１
２
8
4
2
【即學即練2】
1.結合圖示，鈉、鋅、碘、金剛石晶胞中含有原子的數目分別為 2 、 2 、 8 、 8 。
鈉、鋅、碘、金剛石晶胞圖
Na
金剛石
Zn
I2
鈉、鋅晶胞都是：8×1/8+1=2；
碘：(8×1/8+6×1/2)×2=8；
金剛石：8×1/8+6×1/2+4=8。
【即學即練2】
2．現有四種晶體，其構成粒子(均為單原子核粒子)排列方式如下圖所示，其化學式正確的是 A．
B．
C．
D．
√
3．晶體內微粒總是按周期性規律重復排列，反映其結構特點的基本重復單位為晶胞，晶體可視為晶胞經平移無隙并置而成。以下是某些晶體的局部結構，可做為晶胞的是
【即學即練2】
A．
B．
C．
D．
√
均攤法確定晶胞中粒子的個數
均攤法：若某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子的1/n屬于這個晶胞。(1)長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子數的計算：
均攤法確定晶胞中粒子的個數
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子數的計算：
含有原子數？
柱內原子完全屬于該晶胞
面心原子份額為1/2
頂點原子屬于該晶胞幾分之一
1/6
微粒數為：12×1/6 ＋ 2×1/2 ＋ 3 ＝ 6
含有原子數？
柱內原子完全屬于該晶胞
面心原子份額為1/2
頂點原子屬于該晶胞1/6
均攤法確定晶胞中粒子的個數
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子數的計算：
均攤法確定晶胞中粒子的個數
(3)均攤法在計算其他結構晶胞中微粒數的應用
其他結構晶胞中微粒數目的計算同樣可以用均攤法，其關鍵是根據立體結構特點分析某處微粒被幾個晶胞共用。
均攤法確定晶胞中粒子的個數
如：某晶體的晶胞結構如圖所示，該晶胞中，1個A微粒為12個晶胞共用，1個C微粒為1個晶胞所有，而B微粒分兩種情況；位于上底面和下底面棱上的B微粒被4個晶胞共用，位于側面棱上的B微粒被6個晶胞共用，則一個晶胞中包含的A、B、C三種微粒的數目分別是 、2、1，則該晶體的化學式(按A、B、C順序)為AB4C2。
晶體密度的計算
ρ＝ (n0：晶胞包含的物質組成個數，
M：該物質組成的摩爾質量，a：晶胞邊長，NA：阿伏加德羅常數。
例如：如圖是CsCl晶體的一個晶胞，相鄰的兩個Cs＋的核間距為a cm，NA為阿伏加德羅常數，CsCl的摩爾質量用M g·mol－1表示，
則CsCl晶體的密度為ρ＝ g·cm－3。
PART 02
晶體結構的測定
晶體結構的測定
1．測定晶體結構最常用、最可靠的儀器是 。在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 或 。
X射線衍射儀
分立的斑點
明銳的衍射峰
X射線管
鉛板
晶體
樣品
記錄儀
X射線衍射儀
衍射圖
人們對衍射圖的數據進行處理，即可獲得晶體結構的有關信息。
15 20 25 30 35
2θ/°
晶體能產生明銳的衍射峰
晶體結構的測定
2．由衍射圖形獲得晶體結構的信息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。
晶體結構的測定
【如】通過對乙酸晶體進行測定，可以得出乙酸晶胞，每個晶胞中含有________個乙酸分子，并可通過計算分析，確定________和________，從而得出分子的空間結構。
晶體結構的測定
得到晶胞
含 4 個乙酸分子
測定原子坐標，計算原子距離，判斷化學鍵，確定鍵長和鍵角
乙酸晶體
乙酸晶胞
乙酸分子的空間結構
4
鍵長
鍵角
【即學即練3】
1 下列說法中不正確的是(　　)A．晶體的X射線衍射實驗中，單一波長的X射線通過晶體，記錄儀上產生分立的斑點或明銳的衍射峰B．分析X射線衍射圖可獲得晶胞形狀和大小、原子在晶胞里的數目和位置等信息C．根據原子坐標可以計算原子間的距離D．通過晶體X射線衍射圖不能獲得鍵長、鍵角等有關化學鍵的信息
√
【終極拓展】：原子坐標參數
A
B
C
D
E
F
G
H
1、一般以坐標軸所在立體圖形的棱長為1個單位。
2、從原子所在位置分別向x、y、z軸作垂線，所得坐標軸上的截距即為該原子的分數坐標。
x軸
y軸
z軸
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軸
y軸
z軸
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
一般以坐標軸所在立體圖形的棱長為1個單位。
【終極拓展】：原子坐標參數
【例】以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數坐標，如圖中原子1的坐標為 ，則原子2和3的坐標分別為_________、__________。
【終極拓展】：原子坐標參數
聽到這里都沒迷糊
太了不起了

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