3.2晶胞課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第三章

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體常識(shí)第2課時(shí)

晶胞【思考】晶體為什么具有如此漂亮完美的外形？?jī)?nèi)部微粒在三維空間里呈周期性有序排列【思考】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(guī)律呢？在晶體微觀(guān)空間里取出一個(gè)基本單元——晶胞金剛石晶體銅晶體氯化鈉晶體三、晶胞描述晶體結(jié)構(gòu)的

。1、定義：基本單元晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元。2、結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)，晶胞都是____________體，整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成。平行六面（1）“無(wú)隙”是指相鄰晶胞之間___________。無(wú)任何間隙（2）“并置”是指所有晶胞都是______排列的，取向_____。平行相同無(wú)隙并置晶體晶胞晶胞【思考】觀(guān)察晶體中晶胞的結(jié)構(gòu)關(guān)系，你能總結(jié)出什么規(guī)律？晶體晶體中所有晶胞的______及其內(nèi)部的_________、_____及_________是完全相同的。形狀原子種類(lèi)個(gè)數(shù)幾何排列（包括取向）三套各四根平行棱三套各兩個(gè)平行面8個(gè)頂角相同A【思考】判斷下列六面體哪個(gè)是晶胞？B不符合8個(gè)頂角相同C不符合三套各4根平行棱D不符合三套各兩個(gè)平行面有幾個(gè)頂角？【思考】1個(gè)銅晶胞含有幾個(gè)銅原子呢？4個(gè)戰(zhàn)均攤法3、晶胞的相關(guān)計(jì)算頂角、棱、面上以及晶胞內(nèi)時(shí)，一個(gè)晶胞平均占有的原子數(shù)(均攤法)位置頂角棱上面上內(nèi)部一個(gè)晶胞平均占有的原子1/81/41/21（1）計(jì)算原子個(gè)數(shù)818×216×常見(jiàn)的晶胞類(lèi)型簡(jiǎn)單立方體心立方面心立方結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在平面六面體的8個(gè)頂角上有粒子除8個(gè)頂角上有粒子外，平行六面體的體心上還有1個(gè)粒子除8個(gè)頂角上有粒子外，平行六面體的6個(gè)面的面心上均有1個(gè)粒子一個(gè)晶胞的原子數(shù)124224×2=88體心立方體心立方面心立方金剛石型【思考】氯化鈉的晶胞，它含有幾個(gè)Na+？幾個(gè)Cl—？Na+數(shù)目＝12×+1＝441Cl—數(shù)目＝6×21+8×=481（2）求化學(xué)式化學(xué)式為NaCl一個(gè)晶胞含4個(gè)Na+和4個(gè)Cl-一般地，晶體的化學(xué)式表示的是晶體(也可以說(shuō)是每個(gè)晶胞)中各類(lèi)原子或離子數(shù)目的最簡(jiǎn)整數(shù)比。球棍模型該晶胞中各原子的數(shù)目為，已知該晶體的化學(xué)式為XnYmZq：X＝____，Y＝____，Z＝____，D的化學(xué)式為

。131XY3ZX，Y，Z晶胞不一定都取平行六面體晶胞不一定都取平行六面體以下晶胞如何利用均攤法計(jì)算原子數(shù)？位置頂角豎直棱面上內(nèi)部份額1/61/31/21以下晶胞如何利用均攤法計(jì)算原子數(shù)？位置頂角水平棱豎直棱內(nèi)部份額1/121/411/6【思考】①科學(xué)家是如何用證實(shí)晶體是周期重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)呢？②怎么知道晶胞的大小、形狀、取向和各個(gè)原子的位置呢？OFeI2

當(dāng)單一波長(zhǎng)的X射線(xiàn)通過(guò)晶體時(shí)，X射線(xiàn)和晶體中的電子相互作用，在記錄儀上形成衍射圖譜。人們對(duì)衍射圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可獲得晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息。X射線(xiàn)管鉛板晶體樣品記錄儀二、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定——X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)2θ/°非晶態(tài)SiO2晶態(tài)SiO2明銳的衍射峰分立的斑點(diǎn)衍射圖計(jì)算獲得晶胞形狀和大小分子或原子在微觀(guān)空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱(chēng)類(lèi)型⒉、X射線(xiàn)衍射圖譜的應(yīng)用①X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)獲得晶胞信息晶體的周期性結(jié)構(gòu)衍射圖計(jì)算獲得晶胞形狀和大小分子或原子在微觀(guān)空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱(chēng)類(lèi)型原子在晶胞里的數(shù)目和位置結(jié)合晶體化學(xué)組成的信息推出原子之間的相互關(guān)系②X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)獲得分子信息根據(jù)原子坐標(biāo)，可以計(jì)算原子間的距離，判斷哪些原子之間存在化學(xué)鍵,確定鍵長(zhǎng)和鍵角，得出分子的空間結(jié)構(gòu)。乙酸晶胞（3）求晶胞密度：先用均攤法計(jì)算晶胞中各粒子的數(shù)目，再代入公式設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為acmVmρ＝m＝n·MNANn＝ρ＝N·MNA·V單個(gè)/1mol晶胞所含粒子的質(zhì)量單個(gè)/1mol晶胞的體積ρ＝N·MNA·a3單位換算:

1cm=107nm=1010pm（注意密度和邊長(zhǎng)的單位要統(tǒng)一）立方體晶胞中常用關(guān)系:面對(duì)角線(xiàn)與邊長(zhǎng)關(guān)系：邊長(zhǎng)a

ld體對(duì)角線(xiàn)與邊長(zhǎng)關(guān)系：

laa勾股定理：l2=a2+a2=2a2

d2=a2+l

2=3a2

已知金屬釙是簡(jiǎn)單立方堆積，釙原子半徑為rcm，計(jì)算：釙晶胞棱長(zhǎng)a；釙的密度ρ。①棱長(zhǎng)a=2r②密度簡(jiǎn)單立方堆積①體對(duì)角線(xiàn)=4r②密度體心立方緊密堆積已知金屬鉀是體心立方緊密堆積,鉀原子半徑為rcm,請(qǐng)計(jì)算：用r表示鉀晶胞棱長(zhǎng)a；晶體的密度ρ。已知金屬金是面心立方緊密堆積，金原子半徑為rcm，計(jì)算：金晶胞棱長(zhǎng)a；金晶體的密度ρ。①面對(duì)角線(xiàn)=4r②密度面心立方緊密堆積（4）求配位數(shù)在晶體中，與某個(gè)原子（或離子）距離最近且相等的其他原子（或離子）的個(gè)數(shù)，叫做這種原子（或離子）的配位數(shù)。AlF3結(jié)構(gòu)屬于立方晶系，晶胞中F—和Al3+位置如圖所示，F(xiàn)—的配位數(shù)為

。2在左側(cè)晶體中每個(gè)Ti周?chē)c它距離最近且相等的Ti的個(gè)數(shù)為_(kāi)___。在右側(cè)晶體中1個(gè)Co原子周?chē)嚯x最近的O原子數(shù)目為_(kāi)__個(gè)。612（5）晶胞中原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)例1.Zn與S形成某種化合物的晶胞如圖所示。(1)以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱(chēng)作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。例如圖中原子1的坐標(biāo)為(0,0,0)，則原子2的坐標(biāo)為

。例2：鈣鈦礦晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為

；晶胞中的原子可用x、y、z組成的三數(shù)組來(lái)表示它在晶胞中的位置,稱(chēng)為原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。已知A的坐標(biāo)為(0,0,0),B的坐標(biāo)為(0，1/2,0)，則Ca的原子坐標(biāo)為

。CaTiO3謝謝觀(guān)看（6）晶體空間利用率的計(jì)算晶體空間利用率=晶胞（立方體）體積晶胞粒子(球體)總體積

×100%先用均攤法計(jì)算出晶胞中的粒子數(shù)目空間利用率是指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個(gè)晶體空間中所占的體積百分比，也叫空間占有率。已知金屬釙是簡(jiǎn)單立方堆積，釙原子半徑為rcm，晶胞中有

個(gè)釙原子①棱長(zhǎng)a=2r②利用率=簡(jiǎn)單立方堆積=52%1棱長(zhǎng)①