資源簡介

(共33張PPT)
第一節 物質的聚集狀態與晶體的常識
第2課時
第三章 晶體結構與性質
考點
晶胞
晶體結構的測定
01
02
自然形成的晶體多種多樣，千姿百態，鬼斧神工：
如何測定這些晶體的結構呢？
晶體結構的測定
常用儀器：
X射線衍射儀
X射線衍射儀
備受垂青的X射線衍射實驗
1901
1914物理學獎
1915物理學獎
1936化學獎
1962化學獎
1964化學獎
1980化學獎
1985化學獎
……
發現X射線，獲物理學獎
倫琴
發現X射線在晶體中的衍射效應
勞厄
用X射線衍射研究晶體結構
布拉格父子
利用X射線等技術研究分子結構
德拜
佩魯茨
X射線衍射法測定蛋白質晶體結構
X射線衍射法測定復雜晶體與大分子結構
X射線衍射確定DNA核苷酸順序與基因結構
發展了X射線衍射確定晶體與分子結構的方法
Hauptman與Karle
X射線衍射實驗給我們提供了哪些關于晶體結構的信息呢？
測定過程：
當單一波長的X射線通過晶體時，X射線和晶體中的 相互作用，會在記錄儀上產生 或者 。
電子
分立的斑點
明銳的衍射峰
單晶衍射圖
非晶態和晶態SiO2 粉末衍射圖譜的對比
晶體結構的測定
通過晶體的X射線衍射實驗獲得衍射圖后，經過計算可以從衍射圖形獲得晶體結構的有關信息。
晶體結構的測定
乙酸晶體
乙酸晶胞
乙酸分子的空間結構
晶體結構的測定
那么，什么是晶胞呢？
晶胞
概念：
描述晶體結構的基本單元 (人為劃定)
銅晶體
銅晶胞
一般來說，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。
※ 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。
平行六面
※ 無隙：指相鄰的晶胞之間共用頂角、共用棱、共用面，沒有任何間隙。
※ 并置：指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。因此一個晶胞到另一個晶胞只需平移晶胞框架，無需任何轉動。
要點說明
晶體與晶胞的關系
如何判斷一個結構是否是晶胞呢？
晶胞是8個頂角相同
晶胞的判斷方法
三套各4根平行棱分別相同
晶胞的判斷方法
x
y
z
※ x方向的四根平行棱
※ y方向的四根平行棱
※ z方向的四根平行棱
棱上無任何原子且都相同
三套各2個平行面分別相同
晶胞的判斷方法
x
y
z
※ x-z坐標軸形成的平面及其平行平面
※ x-y坐標軸形成的平面及其平行平面
※ y-z坐標軸形成的平面及其平行平面
面上都有一個原子且都相同
結合所學內容并判斷下列4個圖中結構，屬于晶胞的是( )
那么，銅晶胞平均含有的銅原子數目能計算嗎？
觀察晶胞圖時，千萬不能忘記，晶胞只是晶體微觀空間結構里的一個基本單元，在它的上下、左右、前后無隙并置地排列著無數晶胞，而且所有晶胞的形狀及其內部的原子種類、個數及幾何排列(包括取向)是完全相同的。
晶胞中粒子數目的計算
晶胞中粒子數目的計算——均攤法
晶胞內時，1個晶胞平均占有的原子
晶胞棱上的原子是4個晶胞共用的
晶胞的頂角原子是8個晶胞共用的
晶胞面上的原子是2個晶胞共用的
晶胞內
晶胞棱
晶胞的頂角
晶胞面
例、銅晶體的一個晶胞中含有_____個銅原子
4
棱上位置：12× ＝3
4
1
下圖所示是NaCl的晶胞，它含有幾個鈉離子和氯離子？晶胞中鈉離子和氯離子的個數比是多少？
NaCl晶胞
棱上
體心
Na＋位于_______和_______
晶胞內位置：1×1＝1
氯化鈉的一個晶胞的鈉離子數＝12× ＋1×1＝4
4
1
頂點位置：8× ＝1
8
1
下圖所示是NaCl的晶胞，它含有幾個鈉離子和氯離子？晶胞中鈉離子和氯離子的個數比是多少？
NaCl晶胞
頂點
面心
Cl-位于_______和_______
面心位置：6× ＝3
2
1
8
1
2
1
氯化鈉的一個晶胞的氯離子數＝8× ＋6× ＝4
晶胞中鈉離子和氯離子的個數比是 1∶1
按照位置關系的平均占有數及同一位置的微粒數目進行計算
明確微粒在晶胞中的位置關系
計算晶胞中含有微粒數目的一般步驟
例、某晶胞的結構如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數之比是( )
A. 3 : 9 : 4 B. 1 : 4 : 2 C. 2 : 9 : 4 D. 3 : 8 : 4
B
解析：
A = 6 × 1/12 = 1/2
B = 3 × 1/6 ＋ 6 × 1/4 = 2
C = 1 × 1 = 1
練1、如圖所示的甲、乙、丙三種晶體：
試推斷，甲晶體的化學式(X為陽離子)：________；
乙晶體中A、B、C三種微粒的個數比是_________；
丙晶體中每個D周圍結合E的個數是______。
X2Y
1∶3∶1
8
練2、科學家發現一種由鈦原子和碳原子構成的氣態團簇分子，如圖所示。頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的化學式是( )
A. TiC B. Ti6C7 C. Ti14C13 D. Ti13C14
C
練3、原子坐標參數表示晶胞內部各原子的相對位置。下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參數A為( 0，0，0 )；B為( 1/2，0，1/2 )；
C為( 1/2，1/2，0 ) 則D原子的坐標參數為__________________。
( 1/4，1/4，1/4 )
[2021全國乙卷] AlCr2具有體心四方結構，如圖所示。處于頂角位置的是_______原子。設Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為_______% (列出計算表達式)。
Al
8πrAl＋16πrAl
3a2c
×100
3 3
(18 國Ⅲ)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖，六棱柱底邊邊長為a cm，高為c cm，阿伏伽德羅常數的值為NA，Zn的密度為_______g·cm 3(列出計算式)。
拓展：晶體的密度計算
ρ＝ ＝
Z · M
abc · NA
Z · M
V · NA
晶體的密度
ρ：晶體的密度(一般是g·cm 3)
Z：1個晶胞中化學式數目
M：化學式的摩爾質量(g·mol 1)
V： 1個晶胞的體積(一般是cm3)
NA：阿伏伽德羅常數(mol 1)
abc：晶胞參數(一般是pm或nm)
單位換算：1cm＝107nm＝1010pm
注意晶胞體積計算時的單位換算
(18 國Ⅲ)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖，六棱柱底邊邊長為a cm，高為c cm，阿伏伽德羅常數的值為NA，Zn的密度為_______g·cm 3(列出計算式)。
ρ =
Z · M
abc · NA
6×65
6× ×a2c×NA
3
4
√
=
第一節
物質的聚集狀態與晶體的常識
第2課時
晶體結構的測定
晶胞
X射線衍射法
信息：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
概念
晶胞與晶體的關系
晶胞中粒子數目的計算
判斷方法
計算晶胞中含有微粒數目的一般步驟
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