晶胞结构的测定和相关计算课件2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第一节

物质的聚集状态与晶体的常识第三章

晶体结构与性质第3课时

晶胞结构的测定和相关计算晶体结构的测定区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是什么？——X射线衍射实验X射线衍射仪1、原理：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。单晶衍射图非晶态和晶态SiO2

衍射图谱2、X射线衍射图谱的应用衍射图晶胞的形状和大小分子或原子在微粒空间有序排列呈现的对称类型原子在晶胞里的数目和位置结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系晶体周期性结构根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，得出分子的空间结构。计算获得例：X射线衍射测定乙酸分子结构乙酸分子的空间结构晶体结构的测定乙酸晶体乙酸晶胞4个乙酸分子晶体的密度1、晶体密度的计算mVn·Ma3

N·M

NA·a3＝a3

＝·MN

NA＝①先用均摊法求出一个晶胞中微粒个数N②再确定一个晶胞的边长a，代入密度计算公式单位换算：1nm=10-7cm；1pm=10-10cm计算步骤:N表示晶胞中单质/化合物数目晶胞的相关计算ρ＝

1、晶体密度的计算ρ＝N·M

NA·a3例题：已知CsCl的摩尔质量为168.5gmol，其晶胞如图所示。晶胞边长为apm。阿伏伽德罗常数为NA，则CsCl晶体的密度为

g·cm-3(相对原子质量：Cs~133Cl~35.5)apm1cm=107nm=1010pmρ＝N·M

NA·a3=18×

Cs+个数：Cl﹣个数：1CsCl个数：体积V=(a×10-10)3cm31=168.5NA×a3×10-30g·cm-36、钼(Mo)的氮化物的立方晶胞如图所示。已知晶胞参数为

anm，则该晶体化学式为

，晶体的密度为

g·cm-3(NA表示阿伏伽德罗常数)

Mo2N=

48×

+6×

1+4×=

2N

个数：Mo个数：Mo:N=化学式为

Mo2N2:1Mo2N个数：2体积V=(a×10-7)3cm3NA×(a×10-7)3=2×206g·cm-3ρ＝N·M

NA·a3(相对原子质量：Mo~96N

~14)大本63页5、铁的一种硫化物的晶胞如图所示。已知晶胞的边长为

npm，NA为阿伏伽德罗常数的值。该晶体密度的计算表达式为__________g·cm-3。(相对原子质量：Fe~56S~32)S2x-

个数：Fe2+个数：=

412×

1+

8×

+6×=

4Fe2+

:S2x-

=化学式为

FeS2

1:1FeS2个数：4体积V=NA×(a×10-10)3=4×120g·cm-3ρ＝N·M

NA·a3(a×10-10)3cm3大本62页2、配位数的计算配位数：晶体中，某原子(或离子)周围最近且等距的原子(或离子)数目。离子晶体：(如NaCl)配位数

=

一个离子周围最近且等距的异电性离子数目（带相反电荷离子）金属晶体(如Cu)、分子晶体(如H2O、干冰)：配位数=

一个原子(或分子)周围最近且等距的原子(或分子)数目离子晶体的配位数：一个离子周围最近且等距的异电性离子数目。NaCl晶胞结构——简单立方体配位数：6每个Na+周围最近且等距的Cl-有

个，Na+的配位数为

。每个Cl-周围最近且等距的Na+有

个，Cl-的配位数为

。每个Na+周围最近且等距的Na+有

个。666612Na+Cl-（3个面、1面4个）CsCl晶胞结构——体心立方体配位数：8每个Cs+周围最近且等距的Cl-

有

个，Cs+的配位数为

。每个Cl-

周围最近且等距的Cs+有

个，Cl-的配位数为

。每个Cl-周围最近且等距的Cl-

有

个。每个Cs+周围最近且等距的Cs+有

个。8888（上下、左右、前后）6（上下、左右、前后）6干冰晶胞结构——面心立方体配位数：12每个CO2周围最近且等距的CO2共有

个。干冰的配位数为

。干冰晶胞中平均含有的CO2分子个数为：=

48×

+6×

顶角：8个面心：6个1212CaF2晶胞结构——面心立方体Ca2+呈面心立方密堆积，F-填充在四面体空隙中。每个Ca2+周围最近且等距的F-有

个，

Ca2+配位数为

。每个F-周围最近且等距的Ca2+有

个，F-配位数为

。Ca2+周围最近且等距的Ca2+有

个。F-周围最近且等距的

F-

有

个。8844126Ca2+F-Ca2+配位数为

。F-配位数为

。84晶体配位数计算方法：①先确定观察中心原子，分析一个晶胞，再向空间延伸②晶胞中不同原子的配位数之比等于该晶胞（化学式）中原子个数的反比简单立方：配位数为6体心立方：配位数为8面心立方：配位数为12

小结：常见晶胞的配位数14、如图是某活泼金属元素M与活泼非金属元素N形成的化合物晶体的

一个晶胞，该晶体中与M粒子最近且等距的M粒子有

个。与N粒子距离最近的M粒子有

个。412小本161页9、M是铁和碳组成的二元合金，其晶胞结构如图所示。连接面心上铁原子构成正八面体。每个铁原子周围与它相邻且等距离的铁原子有

个12小本160页3、原子分数坐标参数——表示晶胞内部各原子的相对位置原子分数坐标的确定方法：①依据已知原子的坐标确定坐标系取向、原点。②一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。ABCDEFGHx轴y轴z轴ABCDEFGH简单立方ABCDEFGH(0,0,0)(1,0,0)(1,1,0)(0,1,0)(0,1,1)(0,0,1)(1,0,1)(1,1,1)体心立方x轴y轴z轴MM(,,)121212面心立方Ax轴y轴z轴CDB俯视图y轴x轴正视图z轴x轴20、(1)原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为(,0,)；C为(,,0)。则D的原子坐标参数为

。

xyz

(,,)

DBCDBACA小本162页a设晶胞参数为a，原子间最近距离分别为：aaaa简单立方晶胞体心立方晶胞面心立方晶胞a4、微粒间距的计算

9、M是铁和碳组成的二元合金，其晶胞结构如图所示。连