晶胞+晶体结构的测定高二上学期化学人教版选择性必修2

晶体结构与性质第一节物质的聚集状态与晶体的常识第

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课时

晶胞晶体结构的测定学习目标1、了解晶体中粒子的空间排布存在周期明性，认识简单的晶胞，能计算简单晶胞中粒子的数目。2、知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。怎样描述晶体中的微粒在空间的排列规律？晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列

而构成的具有规则几何外形的固体。氯化钠晶体结构铜晶体结构金刚石结构三、晶胞1、概念:描述晶体结构的基本单元叫晶胞。铜晶胞晶胞是晶体中最小的结构重复单元。2、

晶体和晶胞的关系:一般来说，常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。(1)“无隙”是相邻晶胞之间没有任何间隙。(2)“并置”是所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。平行六面体无隙并置8个顶点相同三套各4根平行棱分别相同xzy三套各两个平行面分别相同共6个面共8个顶点共12根棱常规晶胞是8个顶点相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。3、晶胞的基本结构（以铜晶胞为例）：1、由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示构成该晶体实际的粒子数目？想一想否，只表示每个晶胞或晶体中各类粒子的最简整数比。2、下图中的晶胞是指”大立方体”？还是”小立方体”？为什么？晶胞是指”大立方体”晶胞具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱3、判断右图的六面体是否是晶胞？A图中的晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。想一想铜晶体铜晶胞我们能计算出这个铜晶胞平均含有的铜原子数目吗？“均摊法”是计算每个晶胞平均拥有的粒子数目的常用方法。其基本理念是每个粒子被n个晶胞所共用，则该粒子有属于这个晶胞。124376851221341体心：14、晶胞中粒子个数的计算——均摊法顶角：18棱边：14面心：12①

长方体(平行六面体)晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶角：1/8粒子数=

归纳小结铜晶胞中含有8个顶角、6个面心每个顶角：18每个面心：12金属铜一个晶胞的铜原子数：8×+6×=41812我们能计算出这个铜晶胞平均含有的铜原子数目吗？类型结构特点在平面六面体的8个顶角上有粒子除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心上还有1个粒子除8个顶角上有粒子外，平行六面体的6个面的面心上均有1个粒子一个晶胞的原子数计算下列立方晶胞中原子数:简单立方体心立方面心立方8×＝1818×＋1＝2818×＋6×＝42181124常见的晶胞Na晶胞Zn晶胞I2晶胞8×

＋1＝2818×

＋1＝281金刚石晶胞8×＋6×+4＝881211、

计算下列立方晶胞中原子数:（8×

＋6×)＝821812×2、请计算出NaCl晶胞Na+和Cl-的个数。Cl-：＝12×+1

＝4

1418Na+：＝8×+6

×

＝4

12Na+数:Cl-数=1:1氯化钠的化学式为NaCl一个晶胞含4个NaCl应用：根据晶胞确定化学式。3、根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：(A表示阳离子)AB化学式：AB化学式：AB2C化学式：ABC3晶胞不一定都取平行六面体顶角：1/6垂直棱：1/3水平棱：1/4面上：1/2内部：1②

正六棱柱晶胞中不同位置粒子数目的计算方法：4、晶胞中粒子个数的计算——均摊法顶角：1/12内部：1垂直棱：1/6水平棱：1/4③

正三棱柱晶胞中不同位置粒子数目的计算方法：4、晶胞中粒子个数的计算——均摊法晶胞1晶胞2X：6/12=1/2Y：6/4+3/6=2Z：1Mg：12/6+2/2=3B:（在体内）64、计算下列晶胞中原子数目，确定化学式。化学式：X2ZY4化学式：MgB25、晶体密度的计算:1个晶胞的体积为v，则1mol晶胞的体积为：v·NA1个晶胞中若有n个微粒，则1mol晶胞的质量为n·Mρ＝n×Mv×NA（注意统一单位）1m=102cm=109nm=1012pm＝n×Ma3×NAn：晶胞中所占有的粒子数M：晶体的摩尔质量a：晶胞棱长NA：阿伏伽德罗常数5、某晶体的立方体晶胞如下图，计算其密度。边长apm摩尔质量为Mg/mol该晶胞的密度：ρ＝n×Mv×NA立方体晶胞中常用关系面的对角线与边长关系：边长

a

Ld体的对角线与边长关系：

d=

L=准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。是一种特殊的聚集状态。准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。探究——准晶：银铝准晶体的原子模型准晶具有独特的属性，坚硬又有弹性、非常平滑，而且与大多数金属不同的是其导电性、导热性很差，因此在日常生活中大有用武之地。晶体的平面点阵只能有二、三、四、六重轴（重轴n=360/α，α为旋转角度）而准晶可以有五、八、十、十二重轴。6、2011年诺贝尔化学奖授予以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼，以表彰他发现了准晶体。准晶体材料具有硬度高，不易损伤，使用寿命长等特点。下列叙述错误的是(

)A.

自然界中的固体可分为晶体、准晶体和非晶态物质B.

准晶体是一种介于晶体和非晶态物质之间的固体C.

准晶体材料的应用具有较大的发展空间D.

化学式为Al63Cu24Fe13的准晶体不可与稀硝酸发生反应DX射线管铅板晶体1、测定晶体结构仪器、方法及原理X射线衍射原理：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明锐的衍射峰。最常用的仪器是X射线衍射仪四、晶胞结构的测/°晶体能产生明锐的衍射峰晶态SiO2非晶态SiO2晶态和非晶态SiO2粉末衍射图谱的对比衍射图计算获得晶胞形状和大小分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型①X

射线衍射实验获得晶胞信息晶体的周期性结构2、X射线衍射图谱的应用衍射图计算获得晶胞形状和大小分子或原子在微观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②

X射线衍射实验获得分子信息根据原子坐标，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。乙酸晶胞7、下列有关说法正确的是（

）A.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪B.石英玻璃和水晶的衍射图谱相同C.通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数，

不能推出乙酸分子的空间结构D.晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定

键长和键角A晶胞概念：计算原子个数—均摊法特点：结构的测定—X射线衍射实验晶体晶胞是晶体中最小的结构重复单元。整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。8个顶角相同、3套各4根平行棱分别相同、3套各2个平行面分别相同的最小平行六面体课堂小结下图为高温超导领域的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子共有

个2）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的个数比是

。

63∶1∶1TiOCaO：12×1/4＝3Ti:8×1/8＝1Ca：1科学家发现了一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子。如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（）A.Ti14C13B.Ti4C4

C.TiCD.Ti13C14

A特别注意：气态团簇分子和纳米小颗粒不采用无隙并置方式排列，故不能采用均摊法来确定化学式！(2018年全国Ⅲ卷)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图，六棱柱底边边长为acm，高为ccm，阿伏伽德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______g·cm－3(列出计算式)。ρ

=N·M

abc·NA

6×656××a2c×NA34√=