晶体晶胞结构
晶胞的名词解释
晶胞的名词解释晶胞，是固体中晶体的最小周期性结构单元，也是晶体学研究中的基本概念。
它是由一组原子或分子组成的特定形状空间区域，呈现出晶体的周期性特征。
下面将从晶胞的结构、性质和应用等方面进行解释，以帮助读者更好地理解这一概念。
1. 晶胞的结构晶胞的结构由晶格和原胞组成。
晶格是一组交错而规则排列的点，在晶格上重复排列的原子或分子称为格点。
晶格的类型包括立方晶格、六方晶格、正交晶格等。
原胞则是晶格中一个最小重复单元，可以看作是晶胞的“原型”。
通过将原胞在晶格上平移，可以构建整个晶格。
2. 晶胞的性质晶胞具有周期性，即晶体的任意一部分都可以通过晶胞的平移和旋转来重复构建。
晶胞的体积与晶格的尺寸相关，同样大小晶格的晶胞体积较小，反之则较大。
晶胞还具有各向同性，即在晶胞内各个方向上的物理性质均相同。
此外，晶胞的形状也与晶体的晶系相关，如立方晶体的晶胞为正方体，而六方晶体的晶胞为六面体。
3. 晶胞的应用晶胞的概念在材料科学和固体物理学中起着重要的作用。
首先，晶胞可以帮助研究者理解晶体的结构和性质。
通过研究晶胞的组成和空间排列，可以揭示晶体的对称性和晶体缺陷对物理性质的影响。
其次，晶胞的尺寸决定了晶体的晶格常数和晶体结构的稳定性，对于材料的合成和性能调控具有重要意义。
例如，通过调节晶胞的尺寸，可以改变材料的电、磁、光等性质，从而实现不同的应用，如光电子器件、磁存储介质等。
4. 晶胞的演变随着科技的发展，人们对晶体的研究也在不断深入。
以往主要关注晶体的宏观结构和性质，而现在更加关注晶体的微观结构和晶胞的演变机制。
例如，通过原位观察和原子尺度计算等技术手段，可以揭示晶体生长和相变过程中晶胞的变化规律，从而为材料设计和功能优化提供理论指导。
此外，晶体工程学中的晶胞改造技术也在不断发展，通过对晶胞的人工修饰，可以实现晶体的形貌控制和性能优化，扩展了晶体材料的应用领域。
5. 晶胞的前景与挑战随着人们对晶体结构和性质认识的不断提高，晶胞的研究前景广阔，将为材料创新和性能优化提供新的思路和方法。
晶体晶胞结构讲解
物质结构要点1、核外电子排布式外围核外电子排布式价电子排布式价电子定义：1、对于主族元素，最外层电子2、第四周期，包括3d与4S 电子电子排布图熟练记忆 Sc Fe Cr Cu2、S能级只有一个原子轨道向空间伸展方向只有1种球形P能级有三个原子轨道向空间伸展方向有3种纺锤形d能级有五个原子轨道向空间伸展方向有5种一个电子在空间就有一种运动状态例1：N 电子云在空间的伸展方向有4种N原子有5个原子轨道电子在空间的运动状态有7种未成对电子有3个 ------------------------结合核外电子排布式分析例23、区的划分按构造原理最后填入电子的能级符号如Cu最后填入3d与4s 故为ds区 Ti 最后填入能级为3d 故为d区4、第一电离能：同周期从左到右电离能逐渐增大趋势（反常情况：S2与P3 半满或全满较稳定，比后面一个元素电离能较大）例3、比较C、N、O、F第一电离能的大小 --------------- F ＞N＞O＞C例4、某元素的全部电离能(电子伏特)如下：回答下列各问：(1)I6到I7间，为什么有一个很大的差值?这能说明什么问题? _________________________(2)I4和I5间，电离能为什么有一个较大的差值_________________________________(3)此元素原子的电子层有 __________________层。
最外层电子构型为 ______________ 5、电负性：同周期从左到右电负性逐渐增大（无反常）------------F＞ O ＞N ＞C6、对角线规则：某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为“对角线规则”如：锂和镁在空气中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱7、共价键：按原子轨道重叠形式分为：σ键和π键 (具有方向性和饱和性)单键 -------- 1个σ键双键------1个σ键和1个π键三键---------1个σ键和2个π键8、等电子体：原子总数相等，价电子总数相等----------具有相似的化学键特征例5、N2 CO CN-- C22-互为等电子体CO2 CS2 N2O SCN-- CNO-- N3- 互为等电子体从元素上下左右去找等电子体，左右找时及时加减电荷，保证价电子相等。
常见的晶体结构及其原胞晶胞
§1-2 常见的晶体结构及其原胞、晶胞1) 简单晶体的简单立方(simple cubic, sc) 它所构成的晶格为布喇菲格子。
例如氧、硫固体。
基元为单一原子结构的晶体叫简单晶体。
其特点有: 三个基矢互相垂直（），重复间距相等，为a，亦称晶格常数。
其晶胞=原胞；体积= ；配位数(第一近邻数) =6。
（见图1-7）图1-7简单立方堆积与简单立方结构单元2) 简单晶体的体心立方( body-centered cubic, bcc ) , 例如，Li，K，Na，Rb，Cs,αFe，Cr，Mo，W，Ta，Ba等。
其特点有：晶胞基矢, 并且，其惯用原胞基矢由从一顶点指向另外三个体心点的矢量构成：（见图1-9 b）(1-2)其体积为；配位数=8；（见图1-8）图1-8体心立方堆积与体心立方结构单元图1-9简单立方晶胞(a)与体心立方晶胞、惯用原胞(b)3) 简单晶体的面心立方( face-centered cubic, fcc ) , 例如，Cu，Ag，Au，Ni，Pd，Pt，Ne, Ar, Xe, Rn, Ca, Sr, Al等。
晶胞基矢，并且每面中心有一格点, 其原胞基矢由从一顶点指向另外三个面心点的矢量构成（见图1-10 b）：(1-3)其体积=；配位数=12。
，（见图1-10）图1-10面心立方结构(晶胞)(a)与面心立方惯用原胞(b)4) NaCl结构（Sodium Chloride structure），复式面心立方（互为fcc），配位数=6（图1-11 a)。
表1-1 NaCl结构晶体的常数5) CsCl结构（Cesuim Chloride structure），复式简单立方（互为sc），配位数=8（图1-11 b）。
表1-2 CsCl结构晶体的常数图1-11 NaCl结构和CsCl结构6) 金刚石结构（Diamond structure）, 两套fcc格子相互沿对角线位移1/4处套合。
晶格晶胞晶粒晶界的概念
晶格晶胞晶粒晶界的概念
晶格是指结晶体内的原子、离子或分子按照一定规律有序排列的空间结构。
晶格是一种周期性的空间结构，由于原子或离子之间的相互作用力和排布的规则导致晶格具有类似于周期函数的性质。
晶胞是指晶体中最基本、最小的重复结构单位，它由若干晶格点和晶格相交的一组截面（通常称为晶面）所围成。
通常情况下，晶胞是正多面体，每个晶胞具有完全相同的组成和形状。
晶格由若干相互平移的晶胞组成，每个晶胞都能够描绘整个晶体的结构。
晶粒是由同一种或不同种的晶体单元构成的微观颗粒，它们在固体中以一定方式排列。
一个晶粒内部的各向同性的晶格常被描述为单一晶体，但一个晶体内可能含有许多晶粒。
晶界是晶粒之间的界面或界面区域，它是由于在实际晶体生长、加工或变形过程中，晶体内部出现了一定的差异而产生的。
晶界上的晶格有序性并不像单个晶格那样，因为它们由不同的晶粒组成，并且在这些晶粒的交界处，其晶格和周期性结构向相互交接。
晶胞结构
晶胞结构一、金属晶体2.钾型A2（体心立方堆积）堆积晶胞钾型A2堆积晶胞是立方体心, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A2堆积的空间利用率的计算:A2堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为:ar r a r a 43,34 ,43===%02.68833364342234223364)34(33333==⋅=⋅===πππr r V V A rV rr V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中3.六方最密堆积（4）A1（面心立方最密堆积）A1是ABCABCABC······型式的堆积，从这种堆积中可以抽出一个立方面心点阵，因此这种堆积型式的最小单位是一个立方面心晶胞。
A1堆积晶胞是立方面心, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A1堆积空间利用率的计算:A1堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为:（5）A4堆积形成晶胞A4堆积晶胞是立方面心点阵结构, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A4堆积的空间利用率的计算:A4堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为: ra r a 22 ,42==%05.742312163441344 4216)22(33333==⋅=⋅===πππr r V V A r V r r V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中ar r a r r a 83,38 ,8243===⨯=%01.34163335123484348 833512)38(33333==⋅=⋅===πππr r V V A r V r r V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中二、原子晶体1.金刚石立体网状结构，每个碳原子形成4个共价键，任意抽出2个共价键，每两个单键归两个六元环所有，而不是只归一个六元环所有（如图所示，红色的两个碳碳单键，可以构成蓝色和紫红色的两个六元环）。
高中化学晶体结构的最小重复单元——晶胞
3.钛酸钡的晶体的结构示意
图如右图所示。则它的化学式
为（ D ）
Ba
A.BaTi8O12
Ti
B.BaTi4O6
C.BaTi2O4
O
D.BaTiO3
课后作业
1.完成学案 2.整理笔记和错题
加 油！
典例分析
例1.现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推知：甲晶体
中A与B的离子个数比为 1：1 ；乙晶体的化学式 为 C2D ；丙晶体的化学式为_E__F___；丁晶体可能 的化学式为_X_Y__3Z__。
跟踪训练
观察下图并计算铜晶体的一个晶胞中
含有多少个铜原子?
A.14 B.4 C.8
D.6
想一想
除了A1、A3型密堆积外，还有 一种A2型堆积，形成体心立方 晶胞。观察图片分析：A2型是 最密堆积吗？每个晶胞中有几 个微粒？
(1)A2体心立方晶胞
微粒数为：2
(2)A1面心立方晶胞
微粒数为：4
(3)A3六方晶胞
微粒数为：2
本节总结
1.晶体中的微粒呈现可重复的周期性排列，晶体结构中最小的重复单元 称为晶胞。 2.晶胞都是从晶体结构中截取下来的大小、形状完全相同的平行六面体。 3.三种常见的晶胞
本节总结
4.一个晶体中所含微粒的数目的计算（以立方体为例）
小结
在金属晶体中最常见的三种堆积方式有：
（1）配位数为8的 体心立方 堆积，
（2）配位数为 12 的立方面心堆积，
（3）配位数为 12 的 六方密 堆积。其中以 ABAB方式堆积的 六方密堆积 和以ABCABC 方式堆积的 面心立方堆积 空间利用率相等， 就的堆积层来看，二者的区别是在第三 层。
想一想
位置 顶点 棱上 面上 体内
14种晶体结构
14种晶体结构晶体是由原子、分子或福隔离子按照一定的空间规则排列而成的有序固体。
晶体结构是指晶体中原子、离子或分子排列的规则和顺序。
在固体物质中，晶体结构的种类有很多种，其中比较常见的有以下14种：1. 立方晶体结构：最简单的晶体结构之一，具有三个等长的边和六个等角，包括简单立方、体心立方和面心立方三种类型。
2. 六方晶体结构：其晶胞的基本结构是六方密堆，其中最典型的就是六方晶体和螺旋晶体。
3. 正交晶体结构：晶胞具有三个不相互垂直的晶轴，分别被称为a、b 和c 轴，是最常见的晶体结构之一。
4. 单斜晶体结构：晶胞具有两个不相互垂直的晶轴，是晶体结构中的一种。
5. 三方晶体结构：具有三个相等的轴，夹角为60度，最常见的晶体结构之一是石英。
6. 菱晶体结构：晶胞内部有四面体结构，是一种简单的晶体结构。
7. 钙钛矿晶体结构：一种具有钙钛矿结构的晶体，包括钙钛矿结构和螺旋钙钛矿结构。
8. 蜗牛晶体结构：晶胞的形状像一只蜗牛的壳，是晶体结构中的一种。
9. 立方密排晶体结构：晶胞的结构是立方密排，是晶体结构中的一种。
10. 体心立方晶体结构：晶体结构的晶胞中有一个原子位于晶体的中心，是晶体结构中的一种。
11. 面心立方晶体结构：晶体结构的晶胞的各个面的中心有一个原子，是晶体结构中的一种。
12. 钻石晶体结构：晶体结构的晶胞构成了一种钻石结构，是晶体结构中的一种。
13. 银晶体结构：晶体结构的晶胞构成了一种银结构，是晶体结构中的一种。
14. 锶钛矿晶体结构：晶体结构的晶胞构成了一种锶钛矿结构，是晶体结构中的一种。
晶体结构的种类繁多，每种晶体结构都有其独特的结构特点和性质，对晶体的物理和化学性质有着重要的影响。
研究晶体结构不仅可以帮助我们更好地了解晶体的构成和性质，还有助于我们在材料科学、物理化学等领域的应用和研究。
因此，对晶体结构的研究具有重要的科学意义和应用价值。
共价晶体晶胞结构
共价晶体晶胞结构共价晶体是由共价键连接在一起的晶体结构。
晶体结构是材料的特性之一，直接影响着其物理、化学和电子性质。
共价晶体晶胞结构是指晶体中最小重复单元的结构。
共价晶体晶胞结构包括三个重要的参数：晶格常数、晶胞的空间群和原子的位置。
晶格常数是指晶体内部原子排列的周期性重复性，通常用a、b、c来表示。
空间群是指晶体内部原子周期性排列的具体方式，不同的空间群决定了晶胞的对称性。
原子的位置是指每个原子在晶胞中的具体位置，通常以坐标表示。
最简单的共价晶体结构是钻石晶体结构，也称为金刚石晶体结构。
在钻石晶体中，每个碳原子与四个周围的碳原子形成共价键，形成一个四面体结构。
这个四面体不断地重复堆积起来，形成一个三维的网络结构。
每个碳原子只占据了四面体的四个顶点之一，因此三个顶点上的碳原子构成了一个晶胞。
钻石晶体具有非常高的硬度和高折射率，是一种重要的宝石材料。
另一个重要的共价晶体结构是硅晶体结构。
硅晶体也是由四面体堆积而成的，但是硅晶体中每个原子的配位数比钻石晶体低。
硅晶体中每个硅原子与三个周围的硅原子形成共价键。
硅晶体属于平面共价结构，每个硅原子处于一个六边形的空间中。
硅晶体是最常用的半导体材料之一，广泛应用于电子器件中。
除了钻石和硅，许多其他共价晶体都存在。
如石英晶体、碳化硅晶体等。
石英晶体由二氧化硅（SiO₂）组成，具有非常高的熔点和热稳定性。
碳化硅晶体由碳和硅原子组成，具有高硬度和高导热性能，广泛应用于耐高温材料。
总之，共价晶体晶胞结构是指共价键连接在一起的晶体最小重复单元的结构。
通过X射线衍射实验可以确定晶格常数、空间群和原子的位置。
钻石和硅是最常见的共价晶体结构，还有其他许多共价晶体存在，具有不同的物理和化学性质。
晶体结构最小重复单元——晶胞
晶体结构最小重复单元——晶胞 一、晶胞
1、定义：晶体结构中最小的重复单元。 从晶体结构中截取下来的大小、形状完全相同
的平行六面体。
Chemistry
晶体结构最小重复单元——晶胞 2、常见三种密堆积的晶胞：
(1)六方晶胞——A3型 A3型最密堆积实际上是由三个晶胞构成的，称这 个晶胞为六方晶胞，也称A3最密堆积为六方最密堆积。
Chemistry
晶体结构最小重复单元——晶胞 4、磁光存储的研究是在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄
膜磁化并用光读取之后开始的。下图是Mn和Bi形成 的某种晶体的结构示意图，则该晶体物质的化学式 可表示为： A.Mn2Bi B.MnBi C.MnBi3 D.Mn4Bi3
Chemistry
晶体结构最小重复单元——晶胞 5、钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其结
晶体结构最小重复单元——晶胞 8、如图所示,直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+离子
或Cl-离子所处的位置.这两种离子在空间三个互相 垂直的方向上都是等距离排列的. (1)请将其中代表Na+离子的圆圈涂黑,以完成NaCl
晶体结构示意图. (2)晶体中,在每个Na+离子周
围与它最接近的且距离相 等的Na+共有______个.
Chemistry
晶体结构最小重复单元——晶胞
7、单质硼有无定形和晶体,参考下列数据,回答问题：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K >3823
1683
2573
沸点/K 5100
2628
2823
硬度/Moh 10
7.0
9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于_____ 晶体,理由是______
晶体晶胞结构讲解
物质结构要点1、核外电子排布式外围核外电子排布式价电子排布式价电子定义:１、对于主族元素，最外层电子2、第四周期，包括3d与4S 电子电子排布图熟练记忆 Sc Fe Cr Ｃｕ2、S能级只有一个原子轨道向空间伸展方向只有1种球形P能级有三个原子轨道向空间伸展方向有３种纺锤形d能级有五个原子轨道向空间伸展方向有5种一个电子在空间就有一种运动状态例1:N 电子云在空间的伸展方向有4种N原子有5个原子轨道电子在空间的运动状态有7种未成对电子有3个 -－------－---－--－－----－--结合核外电子排布式分析例23、区的划分按构造原理最后填入电子的能级符号如Cu最后填入3d与４s 故为dｓ区 Tｉ最后填入能级为３d故为d 区4、第一电离能：同周期从左到右电离能逐渐增大趋势（反常情况：S2与P3 半满或全满较稳定，比后面一个元素电离能较大）例3、比较C、Ｎ、O、F第一电离能的大小 -－－-－---------- F>N>Ｏ＞Ｃ例4、某元素的全部电离能(电子伏特)如下:I１Ｉ2 Ｉ３Ｉ4 Ｉ5 Ｉ6 I7 I823.6 3５．1 ５4．９77.4 1１３.9 138.1 739.1 871.1回答下列各问:（1)I6到I7间，为什么有一个很大的差值?这能说明什么问题? ＿______＿__＿_＿＿＿_______＿_＿(２)I4和I５间,电离能为什么有一个较大的差值_＿＿＿_________＿___＿__＿___＿_＿＿__＿__ (３)此元素原子的电子层有 __＿__＿_＿_＿__＿__＿_＿层。
最外层电子构型为 ___＿__________5、电负性：同周期从左到右电负性逐渐增大(无反常)－----－－－-－--F> O＞N >C6、对角线规则：某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为“对角线规则”如：锂和镁在空气中燃烧的产物,铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱7、共价键：按原子轨道重叠形式分为:σ键和π键 (具有方向性和饱和性）单键 -－---－-- １个σ键双键-－-－--1个σ键和1个π键三键---－--－--1个σ键和２个π键8、等电子体:原子总数相等,价电子总数相等--－－--－---具有相似的化学键特征例5、N2 CO CＮ－-Ｃ2２-互为等电子体CO2 CS2N２O SCＮ－－ CNＯ-- N3－互为等电子体从元素上下左右去找等电子体,左右找时及时加减电荷，保证价电子相等。
常见晶胞结构最强整理
常见晶胞结构最强整理常见晶体结构及其详解晶体晶体结构晶体详解原⼦晶体⾦刚⽯(1)每个碳采取杂化⽅式与4个碳以共价键结合，形成结构，键⾓均为 (2)最⼩碳环由个C 组成且六原⼦不在同⼀平⾯内，平均每个碳原⼦被个六元环共⽤，每根C -C 键被个六元环共⽤。
(3)每个C 参与4条C －C 键的形成， C 原⼦个数与C －C 键数之⽐为 ,1mol ⾦刚⽯中，碳碳键为 molSiO 2(1)每⼀个硅原⼦紧邻个氧原⼦，每⼀个氧原⼦紧邻个硅原⼦，形成了由Si-O 键（极性或⾮极性）键构成的元环的最⼩环状结构。
⼀个环上有个硅原⼦，个氧原⼦(2)1mol SiO 2中，硅氧键为 molSiC每个C 原⼦最近的Si 原⼦有个，每个C 原⼦最近的C 原⼦有个分⼦晶体⼲冰(1)⼀个⼆氧化碳晶胞中含有个⼆氧化碳分⼦(2)8个CO 2分⼦构成⽴⽅体且在6个⾯⼼⼜各占据1个CO 2分⼦ (3)每个CO 2分⼦周围等距且紧邻的CO 2分⼦有个冰⼀个⽔分⼦形成个氢键，平均1mol 冰中含有 mol 氢键C 60(1)⾜球烯的分⼦是由60个碳原⼦构成的，空间构型有12个正五边形，20个正六边形(2)⼀个C 60分⼦中含有根单键，根双键 (3)C 60晶胞中与⼀个C 60最近的C 60分⼦有个（与⼲冰的晶胞相似）离⼦晶体NaCl (型)(1)每个Na ＋周围等距且紧邻的Cl －有个，每个Cl －周围等距且紧邻的Na ＋有个。
每个Na ＋周围等距且紧邻的Na ＋有个，同理Cl -也然。
(2)每个晶胞中含个Na ＋和4个Cl －。
CsCl (型)(1)每个Cs ＋周围等距且紧邻的Cl －有个，每个Cl －周围等距且紧邻的Cs ＋有个。
(2)左图为个晶胞；右图为⼀个晶胞，每个晶胞中含个Cs ＋，个Cl －。
CaF 21、1个晶胞中含有个Ca 2+，个F -，Ca 2+的配位数为个，F -配位数为个2、Ca 2+周围等距离最近的Ca 2+ 个，F —周围等距离最近的F — 个⾦属晶体简单⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为体⼼⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为⾯⼼⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为六⽅最密堆积典型代表空间利⽤率配位数为混合晶体⽯墨1、碳原⼦的杂化⽅式为，键⾓为2、⽯墨晶体的⽚层结构中，每个六元碳环含有个碳原⼦数，每个六元碳环所含有的共价健数是个3、⽯墨同层C 原⼦间以连接，熔化需要破坏碳碳之间作⽤⼒，故熔沸点较⾼；层与层之间的作⽤⼒为，作⽤⼒⽐较弱，故⽯墨的硬度较低。
常见的晶体结构及其原胞、晶胞
常见的晶体结构及其原胞、晶胞摘要在晶体结构的教学过程中，由于这部分内容比较抽象，学生对晶胞的概念及特征的理解比较困难。
因而，在学习过程中出现了一些较为普遍且严重的错误。
本文罗列其中最常见的一些错误，如六方晶胞是六方柱、CsCl晶胞是体心立方的、二氧化碳是面心立方的…并从晶胞的定义及本质特征出发，解释了这些问题。
关键词晶胞六方晶胞CsCl晶胞CO2晶胞平移性1引言本学期开始之后，我们讲的是晶体结构这部分内容，包括金属键和金属晶体，离子键和离子晶体以及共价键和原子晶体。
这部分内容比较抽象，学生掌握起来相对较难，因此在学习过程中会遇到很多问题。
尤其是对晶胞概念的理解，更是晶体结构的基础，对学生以后的学习有重要的影响。
但是这部分内容学生掌握的并不好，再加上现在一些参考书上也出现了与学生同样的问题，例如，认为六方晶胞是六方柱、CsCl晶胞是体心立方的、二氧化碳是面心立方的…这些都是由于对晶胞的概念没有真正理解造成的。
因此，我在这里就从晶胞的概念和本质特征(平移性)出发，就这些错误进行解释。
晶胞概念是晶体学基本概念，本应在建立点阵概念后再作讨论，但点阵概念较抽象。
如果从点阵出发，可能会让学生更糊涂，起不到一个较好的效果，因此本文仅从教材出发，针对几个实际问题来讨论。
2具体问题2.1六方晶胞到底是怎样的在讲到金属堆积方式的时候，我们知道金属有一种最紧密堆积方式--六方堆积。
那么这种六方堆积的晶胞是怎样的呢?在苏教版《物质结构与性质》的第32页图3-8"金属晶体的三种密堆积方式以及对应的晶胞"中给出的六方晶胞是这样的:那么这个六方柱到底是不是六方晶胞呢?要回答这个问题首先就要知道什么是晶胞。
2.1.1晶胞的特征2.1.1.1晶胞具有平移性晶胞是描述晶体微观结构的基本单位。
分析一个晶胞中原子的排列，就等于分析了整块晶体。
整块晶体可视作成千上万个晶胞"无隙并置"地堆积而成。
所谓"无隙"，指晶胞与晶胞总是共面共顶角共棱地比邻，晶胞间不留任何空隙;所谓"并置"，是指从一个晶胞到另一个晶胞，无须转动，是简单平移，或者说，晶体是由许许多多方向完全一致的晶胞在晶体微观空间的任何一个方向上平行地排列着的，晶体中不存在取向不同的晶胞。
认识晶体第三课时--晶胞
三、晶胞1.晶胞（1）定义：晶胞是晶体结构中最小的，是从晶体结构中截取下来的大小、形状完全相同的。
(2)晶胞必须符合两个条件：一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性。
（即与晶体具有相同的对称元素——对称轴，对称面和对称中心 ) 。
（3）结构特点：整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成的。
这种排列必须是晶胞的并置堆砌。
所谓并置堆砌是指平行六面体之间没有任何空隙，同时相邻的八个平行六面体均能共用顶点。
2. 常见密堆积的晶胞A3型堆积六方最密堆积六方晶胞A1型堆积面心立方最密堆积面心立方晶胞3．晶胞中粒子数的计算方法：在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。
这就是分摊法。
分摊法的根本目的就是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。
分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/n。
计算方法位置顶点棱边面心体心贡献4.晶胞中微粒数的计算（1）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。
微粒数为：(2)体心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的微粒全部属于该晶胞。
微粒数为：练习1：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练习2：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）AA BB练习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练习4：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）ABC练习5：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。
晶体结构与晶胞的关系
晶体结构与晶胞的关系
晶体结构与晶胞有着非常密切的关系，它们之间有着内在联系，是彼此构成的重要组成部分。
晶体结构是一种对原子或分子进行排列构成的结构，它可以被看作是由无数个晶胞组成的“宏观”结构。
若从晶体结构的宏观结构中进行观察，可以发现，晶体结构依据原子或分子的运动规律而形成的“微观”结构，也就是晶胞结构。
晶胞是一个基本的立方体空间，由八个顶点、六个棱面以及一个中心点组成，空间内只有晶格固定的原子或分子团。
晶体构造由晶胞构成，是一种空间排列，从0.4㎜至几十米不等，空间不同，晶胞数量也各有不同，但是晶胞的形状大多数都是立方体状的，只有少数晶体的晶胞不是立方体。
晶胞的形状代表原子或分子的排列规则，“宏观”晶体结构参照晶胞的形状，由此可以观察出晶体的“微观”空间结构。
比如金刚石晶体由8个立方体晶胞组成，形成单斜晶系；钠离子晶体则由六个正方体晶胞组成，形成六方晶系。
晶体结构有时可以简单地根据这种晶胞形式推测出来。
从一般来讲，晶体结构与晶胞之间的关系介绍在这里已结束，晶体结构与晶胞之间有着保护同一空间定位系统、分子排列顺序和保持可预见晶体内性质稳定等“宏观”与“微观”机制之间的紧密联系，是晶体物性研究与认识的重要据点之一。
单晶晶胞结构
单晶晶胞结构
单晶的晶胞结构是由一个个平行六面体形状的晶胞单元在三维空间中按一定规律重复排列而成的。
晶胞是构成晶体的最基本的几何单元，其形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同，并且保留了整个晶格的所有特征。
晶胞的选择要求最能反映该点阵的对称性，并且具有最小的体积。
在单晶中，每个晶胞都具有相同的结构和化学组成，并且晶胞之间通过共享原子或离子相互连接。
这种排列方式使得单晶具有高度的有序性和对称性。
对于不同类型的单晶，其晶胞结构也会有所不同。
例如，硅单晶的晶胞是由一面心立方晶格沿着另一面心立方晶格的空间对角线位移四分之一长度套构而成的，这种晶胞称为金刚石结构的立方晶胞。
在金刚石型结构中，每个原子周围都有四个最邻近的原子，组成一个正四面体结构。
这四个原子分别处在正四面体的顶角上，任一顶角上的原子和中心原子各贡献一个价电子为该两个原子所有，组成四个共价键。
需要注意的是，不同类型的单晶具有不同的晶胞参数，包括晶胞的大小、形状以及原子或离子在晶胞中的位置等。
这些参数可以通过实验手段进行测量和确定，从而得到单晶的详细结构信息。
总之，单晶的晶胞结构是由平行六面体形状的晶胞单元在三维空间中重复排列而成的，并且不同类型的单晶具有不同的晶胞参数和结构特征。
十二晶体结构
十二晶体结构
是一种特殊的结晶形态，也被称作十二面体晶胞。
这种结构的
晶胞由十二个六角形构成，看起来非常美丽。
但是除了其美观，
对于材料科学和化学领域来说也是非常重要的。
最早发现的实例是铝石墨烯（Al13C4）的分子团簇。
这种分子
团簇的晶胞由13个铝原子和4个碳原子构成，形状类似于一个球。
这种结构是一种几何立体的体系，具有极高的强度和超弹性。
这
些特性使得其在纳米材料和生物医学领域有着广泛的应用。
除了铝石墨烯，还在其他材料中被广泛应用。
比如氢化物、卤
素化合物和碱金属化合物等。
在这些材料中，的特性主要体现在
其高度对称性和其调节热导率的能力。
这在材料的制造和应用过
程中都有着非常重要的意义。
举例来说，氢化镧（LaH10）和氢化铈（CeH10）这两种化合
物都具有。
这种结构中的La和Ce原子占据了中心位置，而氢原
子则填充在晶胞的角落处。
这种结构的特性使得氢化镧成为了一
种具有潜力的超导材料，并能够用于制造高温超导电缆和超导磁体。
而氢化铈则可以用于制造高强度的磁体，因为能够调节热传导，从而使得其在高温下仍能保持磁场的稳定性。
总的来说，是一种具有非常特殊性质的结晶形态。
除了在材料
科学和化学领域的应用之外，在生物医学领域也有着潜在的应用。
拥有这种结构之后，材料可以具有极高的强度，超弹性和优异的
传热性能。
可以预见，在以后的发展中，将会在各种领域发挥着
更加重要的作用。
晶体结构基本知识
晶体结构基本知识
——晶体的对称及空间群——
1.
单位晶胞 (unit cell)
207 P432 208 P4232 209 F432 210 F4132 211 I432 212 P4332 213 P4132 214 I4132 215 P-43m 216F -43m 217 I-43m 218P-43 n 219 F-43c 220 I-43d 221 Pm-3m 222 Pn-3n 223 Pm-3n 224Pn-3m 225 Fm-3m 226 Fm-3c 227 Fd-3m228F d-3c 229 Im-3m 230 Ia-3d
24
25 26 27
62(622)
6mm -62m 6/mmm
晶系
点群
28 23 29 m3
空间群
195 P23 196 F23 197 I23 198 P213 199I213
200 Pm-3 201 Pn-3 202 Fm-3 203 Fd-3 204 Im -3 205 Pa-3 206 Ia-3
晶系
点群
空间群
9 10 11 12
4 -4 4/m 42(422)
75 P4 76 P41 77 P42 78 P43 79 I4 80 I41 81 P-4 82 I-4 88 I41/a
83 P4/m 84 P42/m 85 P4/n 86 P42/n 87I 4/m
89 P422 90 P 4212 91 P4122 92 P41212 93 P4222 94 P42212 95 P4322 96 P43212 97 I422 98I4122
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物质结构要点1、核外电子排布式外围核外电子排布式价电子排布式价电子定义：1、对于主族元素，最外层电子2、第四周期，包括3d与4S电子电子排布图熟练记忆ScFeCrCu2、S能级只有一个原子轨道向空间伸展方向只有1种球形P能级有三个原子轨道向空间伸展方向有3种纺锤形d能级有五个原子轨道向空间伸展方向有5种一个电子在空间就有一种运动状态例1：N电子云在空间的伸展方向有4种N原子有5个原子轨道电子在空间的运动状态有7种未成对电子有3个------------------------结合核外电子排布式分析例23、区的划分按构造原理最后填入电子的能级符号如Cu最后填入3d与4s故为ds区Ti最后填入能级为3d故为d区4、第一电离能：同周期从左到右电离能逐渐增大趋势（反常情况：S2与P3半满或全满较稳定，比后面一个元素电离能较大）例3、比较C、N、O、F第一电离能的大小---------------F＞N＞O＞C例4、某元素的全部电离能(电子伏特)如下：回答下列各问：(1)I6到I7间，为什么有一个很大的差值?这能说明什么问题?_________________________(2)I4和I5间，电离能为什么有一个较大的差值_________________________________(3)此元素原子的电子层有__________________层。
最外层电子构型为______________5、电负性：同周期从左到右电负性逐渐增大（无反常）------------F＞O＞N＞C6、对角线规则：某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为“对角线规则”如：锂和镁在空气中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱7、共价键：按原子轨道重叠形式分为：σ键和π键(具有方向性和饱和性)单键--------1个σ键双键------1个σ键和1个π键三键---------1个σ键和2个π键8、等电子体：原子总数相等，价电子总数相等----------具有相似的化学键特征例5、NCOCN--C22-互为等电子体2CO2CS2N2OSCN--CNO--N3-互为等电子体从元素上下左右去找等电子体，左右找时及时加减电荷，保证价电子相等。
9、应用VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。
对于给出结构的分子或离子，根据中心原子成四个价键（8个电子），直接判断.(B原子六个电子)例6、N原子的杂化类型PO42-P的杂化类型_________________CH3CHO C原子的杂化类型____________Ni(CO)4中心原子的杂化_________________10、配合物配位键也是共价键，属于σ键。
例7、规律：一般是电负性较大的原子吸引电子能力较强，电子对不易给出，不作为配位原子11、分子间作用力:①一般分子间作用力—范德华力②氢键例8、NaB4O7.10H2O晶体中存在的作用力________________________________________212、氢键①存在：一个分子的X-H中的H原子与另外的X原子相结合而成（X表示N、O、F）②表示方法：A━H┄B例9、写出氨水中氢键的种类N━H┄N N━H┄O O━H┄O O━H┄N共4种③H2O分子中氢键的数目---1个水分子形成4个氢键---1molH2O分子含氢键2NAHF分子中氢键的数目---1个HF分子形成2个氢键---1molHF分子含氢键NA④氢键对某些现象的解释i．解释分子熔沸点的大小II．解释物质溶解性的大小III．解释冰融化为水密度减小，体积增大：氢键的存在使处于中心的水分子与其他水分子呈四面体，空间利用率较低，溶化后空隙减小iv．解释邻羟基苯甲醛与对羟基苯甲醛沸点的高低v．解释接近水的沸点的水蒸气的Mr测定值比用化学式计算的值大一些：13、比较物质熔沸点的大小⑴先考虑晶体类型。
原子晶体＞离子晶体＞分子晶体⑵对于属于同种晶型，再具体分析①离子晶体：（含有离子键---金属和NH4+的出现），晶格能（电荷，半径）②原子晶体：从共价键的键长分析③分子晶体：优先考虑氢键的存在，存在氢键的分子相对熔沸点高对于不存在氢键的分子晶体，再从Mr来比较。
例10、比较Si、SiC、NacL、KcL、HO、H2S、HCL沸点高低214、无机含氧酸①属于几元酸，看结构中所含━OH的数目，或者看与NaOH生成盐的种类②同一元素的含氧酸，该元素的化合价越高（显正价）则正电性高，则含氧酸酸性强（该元素的化合价高与含氧酸的氧化性无直接联系）对于跟多含氧酸，中心元素不同，━OH的数目也不同，(HO)m RO n,非羟基氧原子数目越多，含氧酸酸性越强。
，四个Cl-) NaCl型(一个晶胞中四个Na+CsCl型正负离子配位数均为8与铯离子等距离且最近的铯离子有6个、氯离子有8个CaF2型•CaF2晶体属立方面心点阵，F－作简单立方堆积，Ca2＋数目比F－少一半，所以填了一半的立方体空隙，每一个Ca2＋由八个F－配位，而每个F－有4个Ca2＋配位ZnS型TiO2（金红石型）AB2型晶体中，最常见的重要结构是四方金红石（TiO）结构。
在此结构中Ti4＋处在略有变2形的氧八面体中，即氧离子作假六方堆积，Ti4＋填在它的准八面体空隙中一、分子晶体的一般宏观性质①较低的熔沸点②较小的硬度③固态或熔融状态下都不导电构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力或氢键二、.晶体分子结构特征（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2）----晶胞结构都属于面心立方（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF、冰、NH3）（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）原子晶体晶体中每个C原子和4个C原子形成4个共价键,成为正四面体结构，C原子与碳碳键个数比为1：2，最小环由6个C原子组成，每个C原子被12个最小环所共用；平均每个最小环含有1/2个C原子。
每个C 原子被4个碳碳键所共用；每个碳碳键含有2个C原子，平均每个碳碳键含有1/2个C原子。
故平均每个最小环含有1个碳碳键金刚石是立体网状结构，每个碳原子形成4个共价键，任意抽出2个共价键，每两个单键归两个六元环所有，而不是只归一个六元环所有（如图所示，红色的两个碳碳单键，可以构成蓝色和紫红色的两个六元环）。
每个碳原子连出4个共价键，任意抽出2个共价键能决定两个6元环，4个共价键总共能抽出6组。
所以6组碳碳键实际上可以构成12个六元环，所以一个碳归十二个六元环共用。
6×1/12=1/2晶体中的最小环为十二元环，其中有6个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键；每个Si原子被12个十二元环共有，每个O原子被6个十二元环共有，每个Si-O键被6个十二元环共有；2015年全国理综能力测试卷中第37题是[物质结构与性质]选考题，其中有一个小题的内容是：“在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接（）个六元环，六元环中最多有（）个C原子在同一平面。
”从不同观察和分析角度的观察金刚石的晶体结构模型，可以对上述问题的第1问做如下两种盘判断：（1）晶体中每个C原子和它周围的4个C原子以共价键相连，金刚石晶体结构的观察分析形成空间正四面体结构，晶体中每个碳原子都和其他碳原子构成空间正六边形的碳环。
由于每个C原子和它周围的4个C原子连接，因此它必然同处于4个六元环上，而与之相连的4个C原子的每一个又和另外3个C原子相连。
因而，它必然又在另外3个碳原子所在的环上。
所以这个碳原子连接3×4=12个六元环。
（2）晶体中每个碳原子以四个碳碳单键分别其他碳原子连接，这个碳原子上的每两个碳碳单键可以分属于两个六元环（右图中用红色描出的环）。
每个碳原子的四个碳碳单键，每两个键组合成环，依据组合排列规律，可以知道有C42种（即6种）组合，因此，每个碳原子可以处于2×C42=12个六元环。
金属晶体面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。
微粒数为：8×1/8+6×1/2=4晶体密度=m晶胞/v晶胞m晶胞=摩尔质量除以阿伏伽德罗常数乘以晶胞中所含的原子或离子数体心立方晶胞四点间的夹角均为60°C60的形状类似于足球，1个顶点引出3条边（其中1个是双键，另2个是单键），1条边被两个顶点共用，因此1个C60有60个顶点和90个边。
假设1molC60有xmol碳碳双键（C=C），ymol碳碳单键（C-C）从每个顶点来看，y=2x从边的数量来看，x+y=90解得x=30,y=60因此1molC60有60mol碳碳单键（C-C）,30mol碳碳双键（C=C）设正六边形x个正五边形y个由欧拉公式60+（x+y）-(6x+5y)/2=2欧拉公式顶点+面—棱=2每个正五边形有5个键每个正六边形有6个键6x/2+5y/2=60×3÷2(有一个双键)解得x=20,y=12习题1、最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态分子，如右图所示。
顶角和面心的原于是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是()A．TiCB．Ti4C4，C．Ti14C13D．Ti13C142、硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子X m—（含B、O、H三种元素）的球棍模型如右下图所示：①在X m—中，硼原子轨道的杂化类型有；配位键存在于原子之间（填原子的数字标号）；m=（填数字）。
②硼砂晶体由Na+、X m—和H2O构成，它们之间存在的作用力有。
A．离子键B.共价键C.金属键D.范德华力E.氢键（4）①1,3,5，6代表氧原子，2,4代表B原子，2号B形成3个键，则B原子为SP2杂化,4号B形成4个键，则B原子为SP3杂化；B一般是形成3个键，4号B形成4个键，其中1个键很可能就是配位键，配位键存在4号与5号之间。
观察模型，可知X m—是（H4B4O9）m—，依据化合价H为+1，B为+3，O为—2，可得m=2,这问有一定难度，思维能力，空间能力要求比较高。
②钠离子与X m—形成离子键,结晶水分子间存在氢键和范德华力题目是问钠离子、X m—、水分子之间的作用力，而不是硼砂晶体中的作用力，可能会多选B。
3、下列关于金属及金属键的说法正确的是_。
a.金属键具有方向性与饱和性b.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用c.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子d.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光(1)金属键没有方向性和饱和性，a错；金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，b对；金属导电是因为在外加电场作用下发生定向移动，c错；金属具有光泽是因为自由电子能够吸收并放出可见光，d错。