資源簡介

(共25張PPT)
一、金屬晶體
實例 Po(釙) Li、Na、K、Ba、W、Fe Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Mg、Zn、Ti
堆積類型
結構示意圖
配位數
晶胞中的微粒數
空間利用率
V總
6
8
12
12
1
2
4
6
52%
68%
74%
74%
簡單立方堆積
體心立方密堆積
面心立方最密堆積
六方最密堆積
(2r)3
晶胞
配位數
晶胞中微粒數
陰、陽離子個數比
化學式
最近且距離相等的同種離子
符合類型物質
Cl－配位數為6，Na＋配位數為6
Cl－配位數為8，Cs＋配位數為8
Zn2＋配位數為4，S2－配位數為4
F－配位數為4，Ca2＋配位數為8
Na＋為4，Cl－為4
Cs＋為1，Cl－為1
Zn2＋為4，S2－為4
F－為8，Ca2＋為4
1∶1
1∶1
1∶1
2∶1
NaCl
CsCl
ZnS
CaF2
Na＋為12，Cl－為12
Cs＋為6，Cl－為6
Zn2＋為12，S2－為12
F－為6，Ca2＋為12
Li、Na、K、Rb的鹵化物，AgF、MgO等
CsBr、CsI、NH4Cl等
BeO、BeS等
BaF2、PbF2、CeO2等
二、離子晶體
NaCl
CsCl
ZnS
CaF2
金剛石(晶體硅) 碳化硅 二氧化硅
晶胞
中心原子雜化類型
鍵角
晶胞中微粒數目
1 mol物質中化學鍵數目
環上平均擁有的原子數
sp3
sp3
sp3
109°28′
109°28′
109°28′
8個C
4個C 4個Si
8個Si 16個O
2NA個C—C
4NA個C—Si
4NA個Si—O
1/2個C
1/4個C 1/4個Si
1個O 1/2個Si
三、共價晶體
3.2.5 原子坐標
學習目標定位
1、了解通過解析幾何方式表示微粒在晶胞位置中的方法。
2、掌握晶胞中常見位置的坐標。
3、掌握常見晶體中微粒的原子坐標。
一、原子坐標的概述
從三維空間角度認識晶體，是研究晶體結構的基礎。
晶胞有兩個基本要素：①晶胞參數：晶胞的3組棱長(即晶體的軸長)a0、b0、c0和3組棱相互間的夾角(即晶體的軸角)α、β、γ。②原子坐標參數
一、原子坐標的概述
對金剛石的位置描述：
在一個金剛石晶胞中有8個碳原子位于立方體的頂點，6個碳原子位于面心，4個碳原子位于晶胞內部。每個晶胞中8個頂點中有4個頂點、6個面心和4個晶胞內部的碳原子形成4個正四面體，每個正四面體的4個頂點分別是一個晶胞頂點和這個頂點所在平面的面心，正四面體中心是晶胞內的1個碳原子。
一、原子坐標的概述
用解析幾何知識研究晶體中各個微粒間的位置關系更具體更直接。
以底面一個頂點的碳原子為原點建立一個三維坐標系。
原子坐標：用向量中xa+yb+zc中的(x，y，z)表示晶胞中原子的分布，任取晶胞內一點投影到坐標軸上即可得到x，y，z。
x
y
z
原點上的原子坐標為(0，0，0)，晶胞邊長參數看作1，并據此分析坐標參數。
一、原子坐標的概述
【注意】
①在晶胞進行“無隙并置”時，可以看出，8個頂點的原子都可以作為原點，所以頂點上的8個原子坐標都是(0，0，0)，這與純粹立體幾何不同。
②x、y、z三個數的取值范圍是1>x(y，z)>-1，若等于1，可以理解為平移到另一個晶胞，與取值為0毫無差別。因此，晶胞的8個頂角的坐標都是(0，0，0)。
③高中階段我們只標注頂點以外的晶胞內和晶胞上點的坐標。
x
y
z
二、晶胞中常見位置的原子坐標
1、6個面心坐標
上面心 下面心 左面心 右面心 前面心 后面心
三維坐標
原子坐標 (1/2，1/2，1)
(1/2，1/2，0)
(0，1/2，1/2)
(1，1/2，1/2)
(1/2，0，1/2)
(1/2，1，1/2)
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
x
y
z
二、晶胞中常見位置的原子坐標
2、12個棱中心坐標
上面四條棱 前棱心 后棱心 左棱心 右棱心
三維坐標
原子坐標 下面四條棱 前棱心 后棱心 左棱心 右棱心
三維坐標
原子坐標 垂直四條棱 左前棱心 左后棱心 右前棱心 右后棱心
三維坐標
原子坐標 (1/2，0，1)
(1/2，1，1)
(0，1/2，1)
(1，1/2，1)
(1/2，0，0)
(0，1/2，0)
x
y
z
(1/2，0，0)
(1/2，1，0)
(0，1/2，0)
(1，1/2，0)
(1/2，0，0)
(0，1/2，0)
(0，0，1/2)
(0，1，1/2)
(1，0，1/2)
(1，1，1/2)
(0，0，1/2)
(0，0，1/2)
常見晶胞中有1個頂點坐標，3個棱心坐標，3個面心坐標。
三、常見物質的原子坐標
1、金剛石
金剛石晶胞有兩種取向，由于金剛石晶胞內部有4個碳原子，在空間分布是不對稱的，所以從不同方向觀察晶胞時，內部的4個碳原子的位置是不相同的。
它們各自繞豎直中心軸旋轉90°，就能夠變為對方。
x
y
z
x
y
z
三、常見物質的原子坐標
1、金剛石
x
y
z
取向 1 前左上 后左下 前右下 后右上
原子坐標
取向 1 頂點 左面心 下面心 前面心
原子坐標
(1/4，1/4，3/4)
(1/4，3/4，1/4)
(3/4，1/4，1/4)
(3/4，3/4，3/4)
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
(0，0，0)
三、常見物質的原子坐標
1、金剛石
x
y
z
取向 2 前左下 后左上 前右上 后右下
原子坐標
取向 2 頂點 左面心 下面心 前面心
原子坐標
(1/4，1/4，1/4)
(1/4，3/4，3/4)
(3/4，1/4，3/4)
(3/4，3/4，1/4)
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
(0，0，0)
三、常見物質的原子坐標
2、NaCl
Na+ 前下棱心 左前棱心 左下棱心 體心
原子坐標
Cl— 頂點 左面心 下面心 前面心
原子坐標
(1/2，0，0)
(0，0，1/2)
(0，1/2，0)
(1/2，1/2，1/2)
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
(0，0，0)
x
y
z
三、常見物質的原子坐標
3、CaF2
x
y
z
Ca2+ 頂點 左面心 下面心 前面心
原子坐標
F— 左前上 左前下 左后上 左后下
原子坐標
F— 右前上 右前下 右后上 右后下
原子坐標
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
(0，0，0)
(1/4，1/4，3/4)
(1/4，1/4，1/4)
(3/4，3/4，3/4)
(1/4，3/4，1/4)
(3/4，1/4，3/4)
(3/4，1/4，1/4)
(3/4，3/4，3/4)
(3/4，3/4，1/4)
四、晶胞投影圖
1. 面心立方堆積模型的投影分析
四、晶胞投影圖
2. 體心立方堆積投影分析
四、晶胞投影圖
3. 金剛石晶胞投影圖分析
跟蹤強化
[2022·河北，17(7)]分別用 、 表示　　　 和K＋，KH2PO4晶體的四方晶胞如圖(a)所示，圖(b)、圖(c)分別顯示的是　　　、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：
①若晶胞底邊的邊長均為a pm、高為c pm，阿伏加德羅常數的值為NA，
晶體的密度為_____________g·cm－3(寫出表達式)。
跟蹤強化
[2022·河北，17(7)]分別用 、 表示　　　 和K＋，KH2PO4晶體的四方晶胞如圖(a)所示，圖(b)、圖(c)分別顯示的是　　　、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：
②晶胞在x軸方向的投影圖為____(填字母)。
B
跟蹤強化
1、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)
跟蹤強化
2、一種四方結構的超導化合物的晶胞如圖1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。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，例如圖1中原子1的坐標為(1/2，1/2，1/2)，則原子2和3的坐標分別為 __________、____ ______。
(1/2，1/2，0)
(0，0，1/2)
跟蹤強化
3、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，稱作原子的分數坐標。四方晶系CdSnAs2的晶胞結構如下圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分數坐標如下表所示。
跟蹤強化
一個晶胞中有________個Sn，找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn_ _______， (用分數坐標表示)。CdSnAs2晶體中與單個Sn鍵合的As有__________個。
(0.5，0，0.25)
4
(0.5，0.5，0)
4

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