浅谈有关晶体结构的分析和计算
晶体结构分析与计算
晶体结构分析与计算湖南省浏阳市第一中学潘丹张水强410300在2005年高考考纲中，在思维能力中增加了“对原子、分子、化学键等微观结构有一定的三维想象能力”的要求。
三维想象能力可能通过“晶体结构”试题来体现，而“晶体结构”这一知识点前几年是高考的热点之一（如92年的金刚石、96年的SiO2 、97年的C60、98年的GBO、99年的NiO等等）。
间隔了几年，笔者认为有必要引起广大考生足够的重视。
本文从最常见的几种晶体结构题型入手，分析晶体结构有关的问题，帮助同学们更好地掌握晶体结构的内容，培养空间想象能力和形象思维能力。
一、常见的几种晶体结构分析(一)、氯化钠晶体1、NaCl晶体是一种简单立方结构——Na+和Cl-交替占据立方体的顶点而向空间延伸。
2、在每个Na+周围最近且等距离（设边长为a）的Cl-有6个，在每个Cl-周围最近且等距离的Na+有6个。
3、在每个Na+周围最近且等距离（平面对角线为2a）的Na+有12个，在每个Cl-周围且最近等距离（平面对角线为2a）的Cl-有12个。
(二)、氯化铯晶体1、CsCl晶体是一种立方体心结构——每8个Cs+、8个Cl-各自构成立方体。
在每个立方体的中心有一个异种离子（Cl-或Cs+）。
2、在每个Cs+周围最近且等距离的Cl-（设为3a/2）有8个。
在每个Cl-周围最近且等距离的Cs+有8个。
3、在每个Cs+周围最近且等距离（必为a）的Cs+有6个，在每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有6个。
(三)、金刚石晶体1、金刚石晶体是一种空间网状结构——每个C原子与另4个C原子以共价键结合，前者位于正四面体中心，后者位于正四面体顶点。
2、晶体中所有C—C键键长相等（1.55×10-10m），键角相等（均为109028'），晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内。
3、晶体中每个C原子参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子个数与C—C键数之比为1：4×21=1：2。
有关晶体的各类计算
有关晶体的各类计算晶体是由原子、分子或离子按照一定的规则排列组成的固体物质。
晶体的结构和性质可以通过各种计算方法进行研究和预测。
本文将介绍晶体的各类计算方法，包括晶胞参数计算、电子结构计算和晶格动力学计算等。
一、晶胞参数计算方法晶胞参数是描述晶体结构的基本参数，包括晶胞长度、晶胞角度等。
晶胞参数计算方法主要分为实验方法和理论方法两类。
1.实验方法：通过实验手段确定晶胞参数，包括X射线衍射、中子衍射、电子衍射等技术。
这些技术可以通过测量晶体的衍射角度和强度，来反推晶体的晶胞参数。
例如，通过X射线衍射技术可以得到晶胞的长度和角度信息，然后利用几何学和晶体学理论进行分析计算。
2. 理论方法：通过理论计算手段预测晶胞参数，包括密度泛函理论（DFT）、分子力学方法、量子力学方法等。
这些方法可以从晶胞的能量最小化和最优结构寻找中确定晶胞参数。
密度泛函理论是一种基于电子密度的计算方法，可以通过求解Kohn-Sham方程得到晶体的基态电子结构和晶胞参数。
分子力学方法则将晶体中的原子看作经典力学粒子，通过经典力学力场计算得到晶体的能量和结构。
二、电子结构计算方法电子结构是指描述晶体中电子的运动状态和能量分布的理论框架。
电子结构计算方法可以通过计算分子轨道、能带结构和态密度等参数来描述晶体的电子性质。
1. 密度泛函理论（DFT）：DFT是一种基于电子密度的计算方法，可以精确计算晶胞中的电子结构和物理性质。
DFT方法通过求解Kohn-Sham 方程，得到晶体的基态电子密度和能量。
然后可以通过电子密度计算组态关联能、原子电荷分布、态密度和光谱等电子性质指标。
2. 分子轨道方法：分子轨道方法将晶体中的电子看作在分子轨道上运动，通过求解电子的分子轨道波函数，可以得到晶体的基态电子结构和反应性。
常用的分子轨道方法有Hückel方法、扩展Hückel方法、Hartree-Fock方法等。
这些方法对于大尺寸的晶体模型计算较耗时，但适用于分子结构的预测和反应物和产物的性质计算。
晶体结构计算范文
晶体结构计算范文一、晶体结构计算的原理和方法晶体结构是由一个个原子或离子组成的有序排列，这种有序排列在结晶体中呈现出周期性的空间分布。
晶体结构计算的主要目标是确定晶体中原子的准确位置和其之间的相互作用，以及晶格参数等信息。
晶体结构计算的方法主要有实验方法、理论计算方法和模拟方法等。
实验方法包括X射线衍射、电子衍射、中子衍射等，通过分析衍射的图样可以确定晶体的结构。
理论计算方法主要是基于量子力学原理，包括密度泛函理论、分子力学等，通过计算得到晶体的能量、晶格参数和原子位置等信息。
模拟方法主要有分子动力学模拟、蒙特卡洛模拟等，模拟系统的原子运动和相互作用，从而得到晶体的结构和性质。
二、晶体结构计算的应用晶体结构计算在材料科学、物理化学等领域具有广泛的应用。
首先，晶体结构计算可以用于研究材料的物理和化学性质。
通过计算分析可以预测材料的电子能带结构、光学性质、磁性等，为材料的设计和应用提供理论基础。
其次，晶体结构计算可以用于材料的合成和工艺优化。
通过计算和模拟可以预测材料的晶体生长行为，优化合成工艺，提高材料的质量和性能。
此外，晶体结构计算还可以用于研究材料的相变过程、相图和微观性质变化等，对材料的相变机制和性质变化规律进行深入研究。
三、晶体结构计算的实际案例展示为了更好地展示晶体结构计算的应用，我们以典型的半导体材料硅Sio2为例进行分析。
硅是一种广泛应用于电子器件中的材料，其结构具有平面型和空间型两种。
通过晶体结构计算可以得到硅的结构参数、晶体中原子的位置等信息。
首先，通过X射线衍射实验可以得到硅的晶胞结构和晶格参数。
然后，利用密度泛函理论和分子动力学模拟等方法进行计算分析，得到硅晶体中原子的位置以及相互作用等信息。
通过计算和模拟可以发现硅晶体中的晶格缺陷、晶界和表面等问题，并对其进行优化和修复，得到具有优异性能的硅晶体材料。
在实际应用中，硅晶体的结构计算可以用于电子器件的设计和性能优化。
通过模拟和计算可以预测材料的电子能带结构，优化器件的导电性能和光学特性，提高器件的效率和可靠性。
晶体结构的分析与计算题和答案
晶体结构的分析与计算1．常见共价晶体结构的分析2.常见分子晶体结构的分析3.常见离子晶体结构的分析684F－：8；Ca2＋：41．AB型化合物形成的晶体结构多种多样。
下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是()A．①③B．②⑤C．⑤⑥D．③④⑤⑥2．如图为几种晶体或晶胞的示意图：请回答下列问题：(1)上述晶体中，微粒之间以共价键结合形成的晶体是________。
(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为______________________。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的离子键________(填“大于”或“小于”)MgO 晶体的离子键，原因是___________________________________________________________。
(4)CaCl2晶体中Ca2＋的配位数________。
(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是_______________________________________________________________________________。
3．[2017·全国卷Ⅲ，35(5)]MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为________nm。
MnO 也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。
4．Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。
已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为N A，则Li2O的密度为________________________________________g·cm－3(列出计算式)。
5．[2018·全国卷Ⅱ，35(5)]FeS2晶体的晶胞如图所示。
晶体结构分析
晶体结构分析晶体结构分析是一门研究物质中原子或离子排列方式的学科。
通过晶体结构分析，科学家可以揭示物质的微观结构和性质，为材料科学、化学、生物学等领域的研究提供基础数据和理论支持。
本文将介绍晶体结构分析的原理和方法，并探讨其在科学研究和工业生产中的重要性。
晶体是一种由原子、分子或离子以规则的方式排列而成的固态物质。
晶体的结构对物质的性质和功能有着重要影响。
晶体结构分析的目标就是确定晶体中原子或离子的排列方式和相互作用。
常见的晶体结构分析方法包括X射线衍射、中子衍射和电子衍射等。
X射线衍射是最常用的晶体结构分析方法之一。
它利用X射线的波长与晶格常数之间的关系，通过测量衍射角和衍射强度，推导出晶体中原子的位置和间距。
X射线衍射可以精确地确定晶体的晶格常数、晶胞形状和原子位置，从而揭示晶体的结构。
中子衍射和电子衍射与X射线衍射类似，但使用的是中子或电子束，适用于不同类型的晶体。
晶体结构分析在材料科学和工程中具有广泛应用。
例如，在材料研究领域，晶体结构分析可以帮助科学家研究材料的物理性质、热性质和导电性等，从而优化材料的设计和制备过程。
在药物和生物化学领域，晶体结构分析可以揭示药物和蛋白质的结构，从而指导药物研发和疾病治疗。
在能源和环境领域，晶体结构分析可以用于研究新型能源材料和催化剂，促进能源转型和环境保护。
晶体结构分析的发展离不开技术的进步。
现代晶体结构分析借助于X射线衍射仪器、中子衍射仪器和电子显微镜等先进设备，能够对复杂的晶体结构进行高精度的分析。
此外，计算机技术的发展也为晶体结构分析提供了支持，通过计算模拟和分子建模，可以预测和优化新材料的性能。
总结起来，晶体结构分析是一门重要的科学技术，对于研究物质的性质和功能具有重要意义。
它在材料科学、化学、生物学等领域的应用越来越广泛，为人类社会的发展和进步做出了重要贡献。
随着技术的不断进步，晶体结构分析将在未来发挥更大的作用，为人类探索未知世界提供更多的契机和可能性。
晶体结构的分析和计算
一、晶胞对组成晶胞的各质 点的占有率
立方晶胞
体心： 1 面心： 1/2 棱边： 1/4 顶点： 1/8
有关晶体的计算
1、当题给信息为晶体中最小重 复单元——晶胞（或平面结构）中 的微粒排列方式时，要运用空间想 象力，将晶胞在三维空间内重复延 伸，得到一个较完整的晶体结构， 形成求解思路。
例1：
因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 (只 要指__出__“___C_6_0_含__3_0_个__双__键__”__即__可__,_但__答__“__因__C_6_0_含__有__双__键__”__不__行__)____.
(3)通过计算,确定C60分子所含单键数.C60分子所含单键数为___________. 可由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90 C60分子中单键为:90-30=60
例4：
金刚石晶体中 含有共价键形成的 C原子环，其中最
小的C环上有__6___
个C原子。
巩固练习一：
石墨晶体的层状结构，层内 为平面正六边形结构（如图）， 试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边形占
有C原子数为__2__个、占有的碳 碳键数为__3__个。
（2）层内7个六元环完全占有
的C原子数为1_4____个，碳原子
2、当题给信息为晶体中微粒 的排列方式时，可在晶体结构中 确定一个具有代表性的最小重复 单元——晶胞为研究对象，运用 点、线、面的量进行解答。
例2：
右图是石英晶 体平面示意图（它实 际上是立体的网状结 构）,其中硅、氧原 子数之比为____.
1:2
例3：Байду номын сангаас
如图直线交点处 的圆圈为NaCl晶体中 Na+或Cl-所处位置， 晶体中，每个Na+周 围与它最接近的且距 离相等的Na+个数为： ____ 12
浅谈有关晶体结构的分析和计算
浅谈有关晶体结构的分析和计算 摘要：晶体结构的分析和计算是历年全国高考化学试卷中三个选做题之一，本文从晶体结构的粒子数和化学式的确定，晶体中化学键数的确定和晶体的空间结构的计算等方面，探讨有关晶体结构的分析和计算的必要性。
关键词：晶体、结构、计算、晶胞在全国统一高考化学试卷中，有三个题目是现行中学化学教材中选学内容，它们分别《化学与生活》、《有机化学基础》和《物质结构与性质》。
虽然三个题目在高考时只需选做一题，由于是选学内容，学生对选学内容往往重视不够，所以在高考时学生对这部分题目得分不够理想。
笔者对有关晶体结构的分析和计算进行简单的归纳总结，或许对学生学习有关晶体结构分析和计算有所帮助，若有不妥这处，敬请同仁批评指正。
一、有关晶体结构的粒子数和化学式确定（一）、常见晶体结构的类型1、原子晶体（1）金刚石晶体中微粒分布：①、每个碳原子与4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构。
②、键角均为109°28′。
③、最小碳环由6个碳组成并且六个碳原子不在同一平面内。
④、每个碳原子参与4条C-C 键的形成，碳原子与C-C 键之比为1:2。
（2）二氧化硅晶体中微粒分布①、每个硅原子与4个氧原子以共价键结合，形成正四面体结构。
②、每个正四面体占有1个Si ，4个“21氧”，n(Si)：n(O)=1：2。
③、最小环上有12个原子，即：6个氧原子和6个硅原子.2、分子晶体：干冰（CO 2）晶体中微粒分布①、8个CO 2分子构成立方体并且在6个面心又各占据1个CO 2分子。
②、每个CO 2分子周围等距离紧邻的CO 2分子有12个。
3、离子晶体（1）、NaCl 型晶体中微粒分布①、每个Na +（Cl -）周围等距离且紧邻的Cl -(Na +)有6个。
每个Na +周围等距离紧邻的Na +有12个。
②、每个晶胞中含4个Na +和4个Cl -。
（2）、CsCl 型晶体中微粒分布①、每个Cs +周围等距离且紧邻的Cl -有8个，每个Cs +（Cl -)周围等距离且紧邻的Cs +(Cl -)有6个。
浅谈有关晶体结构的分析和计算讲解学习
浅谈有关晶体结构的分析和计算浅谈有关晶体结构的分析和计算摘要：晶体结构的分析和计算是历年全国高考化学试卷中三个选做题之一，本文从晶体结构的粒子数和化学式的确定，晶体中化学键数的确定和晶体的空间结构的计算等方面，探讨有关晶体结构的分析和计算的必要性。
关键词：晶体、结构、计算、晶胞在全国统一高考化学试卷中，有三个题目是现行中学化学教材中选学内容，它们分别《化学与生活》、《有机化学基础》和《物质结构与性质》。
虽然三个题目在高考时只需选做一题，由于是选学内容，学生对选学内容往往重视不够，所以在高考时学生对这部分题目得分不够理想。
笔者对有关晶体结构的分析和计算进行简单的归纳总结，或许对学生学习有关晶体结构分析和计算有所帮助，若有不妥这处，敬请同仁批评指正。
一、有关晶体结构的粒子数和化学式确定（一）、常见晶体结构的类型1、原子晶体（1）金刚石晶体中微粒分布：①、每个碳原子与4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构。
②、键角均为109°28′。
③、最小碳环由6个碳组成并且六个碳原子不在同一平面内。
④、每个碳原子参与4条C-C键的形成，碳原子与C-C键之比为1:2。
（2）二氧化硅晶体中微粒分布①、每个硅原子与4个氧原子以共价键结合，形成正四面体结构。
②、每个正四面体占有1个Si ，4个“21氧”，n(Si)：n(O)=1：2。
③、最小环上有12个原子，即：6个氧原子和6个硅原子.2、分子晶体：干冰（CO 2）晶体中微粒分布①、8个CO 2分子构成立方体并且在6个面心又各占据1个CO 2分子。
②、每个CO 2分子周围等距离紧邻的CO 2分子有12个。
3、离子晶体（1）、NaCl 型晶体中微粒分布①、每个Na +（Cl -）周围等距离且紧邻的Cl -(Na +)有6个。
每个Na +周围等距离紧邻的Na +有12个。
②、每个晶胞中含4个Na +和 4个Cl -。
（2）、CsCl 型晶体中微粒分布①、每个Cs +周围等距离且紧邻的Cl -有 8个，每个Cs +（Cl -)周围等距离且紧邻的Cs +(Cl -)有6个。
晶体结构的分析与计算
B
化学式： AB
2. 写出下列离子晶体的化学式
练
习
Y
X
Ca
O
Ti
该晶体的化学式为
该晶体的化学式为
XY2(或Y2X)
CaTiO3
3.1987年2月，朱经武（Paul Chu）
教授等发现钇钡铜氧化合物在90K温
练
习
度下具有超导性。若该化合物晶体的
晶胞结构如图所示，则该化合物的化 学式可能是 C A．YBa2CuO7-X C．YBa2Cu3O7-X 。 B．YBa2Cu2O7-X D．YBa2Cu4O7-X
Ba O Y
Cu
练
子，如右图所示： 顶点和面心的原子是钛原子， 棱的中心和体心的原子是碳原子， 它的化学式是（ Ti14C13 ） --Ti --C
习
4.最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分
例 题 （二）、晶体中距离最近的微粒数的计算：
例2.在氯化钠晶体(如图)中，与氯离子距离最近的钠离
①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
②C60分子只含有五边形和六边形; ③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理: 顶点数+面数-棱边数=2 据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所 含的双键数为30.请回答下列问题: 金刚石 (1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是____________,理由是: 金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高. (答出“金刚石属原子晶体”即可) ________________________________________________________. (2)试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60(填“可能”或 可能 “不可能”)_______________,并简述其理由： 因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 (只要 指出“C60含30个双键”即可,但答“因C60含有双键”不行) ________________________________________________________. (3)通过计算,确定C60分子所含单键数.C60分子所含单键数为___________. 可由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90 C60分子中单键为:90-30=60
晶体结构计算范文
晶体结构计算范文晶体结构计算是指通过实验或计算的方法确定晶体的组成和结构。
这是固体物理和材料科学研究中非常重要的一部分，它可以帮助我们了解晶体的物理和化学性质，从而指导材料的设计和合成。
本文将介绍晶体结构计算的基本原理和常用方法。
晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而成的固体。
晶体结构计算的目标是确定晶体中每个原子的位置和晶胞的几何结构。
另一种常用的方法是电子衍射法。
这种方法利用高能电子束来照射晶体，通过分析电子衍射图样（EDP）中的衍射斑点的位置和强度，可以确定晶体的结构。
此外，还有一些计算方法可以用于确定晶体的结构。
其中，第一性原理计算方法是最常用的一种。
该方法通过求解量子力学方程来计算晶胞中原子的位置和能量。
第一性原理计算方法可以提供精确的结构信息，但计算量较大，通常需要使用超级计算机。
分子动力学模拟是另一种常用的计算方法。
该方法通过数值模拟晶体中原子之间的相互作用，来预测和分析晶体的结构和性质。
此外，还有一些其他方法可以用于晶体结构计算，如中子衍射法、散射探针方法等。
这些方法各有优缺点，可以根据实验条件和需求选择适合的方法。
需要注意的是，晶体结构计算不仅仅是确定原子的位置和结构，还包括了分析晶体的物理性质。
通过计算晶体中原子的位置和能量，可以进一步研究晶体的热力学性质、电子结构、光学性质等。
在实际应用中，晶体结构计算被广泛应用于材料科学和固体物理研究中。
它可以帮助科学家们设计新型材料，改善材料的性能，甚至发现新的物质。
同时，晶体结构计算也可以帮助工程师们优化材料的加工工艺和性能。
总的来说，晶体结构计算是研究晶体组成和结构的一种重要方法。
通过实验和计算的手段，可以准确地确定晶体的结构，从而研究晶体的性质和应用。
随着计算机技术的不断发展，晶体结构计算将在材料科学和固体物理研究中发挥越来越重要的作用。
晶体结构的分析与计算
(3)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。该 晶体的类型为__原__子__晶__体__，Ga与As以_共__价___键结合。Ga和As的摩尔质量 分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿 伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 _4_π_×__13_0(_－M_30G_Na_＋A_ρ_M(_r_A3G_sa)＋__r_3A_s)_×__1_0_0_%___。
123456
3.(2020·四川武胜烈面中学高 二期中)有四种不同堆积方式 的金属晶体的晶胞如图所示， 下列有关说法正确的是 A.①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面
心立方最密堆积
√B.每个晶胞都是规则排列的
C.晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12 D.空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④
4.(2020·哈尔滨第六中学高二期中)以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列 说法错误的是
A.18 g冰(图1)中含O—H键数目为2NA B.28 g晶体硅(图2)中含有Si—Si键数目为2NA
√C.44 g干冰(图3)中含有NA个晶胞结构单元
D.石墨烯(图4)是碳原子单层片状新材料，12 g石墨烯中含C—C键数目为1.5NA
123456
解析 在氯化钠晶体中，Na＋和Cl－的配位数都是6，则距离Na＋最近的 六个Cl－形成正八面体，A项正确； 分子晶体的构成微粒是分子，每个分子为一个整体，所以该分子的化学 式为E4F4或F4E4，B项正确； 锌采取六方最密堆积，配位数为12，C项错误； KO2晶体中每个K＋周围有6个紧邻的O－2 ，每个 O－2 周围有6个紧邻的K＋， D项正确。故选C。
晶体结构相关计算
晶体结构相关计算晶体结构是指晶体中原子、离子或分子排列的方式和有序性。
理解并计算晶体结构对于研究材料的性质和应用至关重要。
在本文中，我们将讨论晶体结构相关的计算方法和技术，包括晶体结构描述、晶胞参数的测定、晶体中原子位置的确定以及晶体结构的表征等。
晶体结构描述是对晶体中原子、离子或分子排列方式的表达和描述。
最常用的方法是借助晶胞和晶胞参数来描述晶体的周期性结构。
晶胞是晶体中具有完整结构的最小重复单元，晶胞参数包括晶体的晶胞底面积、晶胞的夹角以及晶胞的长度。
根据晶体的对称性和周期性，可以确定晶体的晶胞参数。
晶胞参数的测定可以通过多种方法实现。
最常用的方法是X射线衍射技术，该技术通过探测晶格中的衍射峰位置和强度，可以确定晶胞参数。
其他常用的方法包括中子衍射、电子衍射以及粉末衍射等。
这些技术具有高分辨率和非破坏性的特点，可以广泛应用于晶体结构的测定。
确定晶体中原子位置是理解晶体结构的关键步骤之一、常用的方法包括X射线衍射法和电子显微镜技术。
X射线衍射法中常使用的方法是最小二乘法，通过对比实验观测到的衍射图案和理论计算的衍射图案，可以确定原子的位置和晶体结构。
除此之外，还常使用的方法有中子衍射、红外光谱等。
晶体结构的表征是对晶体结构及其特征进行总结和描述。
常用的表征方法包括晶体结构的空间群、点群和晶体系统的表示。
空间群是指描述晶体中原子、离子或分子排列的对称性元素，其中包括旋转、镜面反射、滑移等操作。
点群描述晶体中原子、离子或分子排列方式的旋转对称性。
晶体系统是指晶胞参数中所包含的对称操作的种类和数量。
综合以上的内容，我们可以实现晶体结构的相关计算。
首先，通过X 射线衍射或其他方法测定晶体的晶胞参数。
然后利用最小二乘法等方法确定晶体中原子的位置。
最后通过对称性分析，确定晶体的空间群、点群和晶体系统。
这些计算方法和技术在材料科学和凝聚态物理的研究中得到了广泛应用。
晶体结构分析
晶体结构分析是研究物质晶体结构的理论和实验方法，属于物理学、化学及材料学等多个领域中的重要分支。
是解决材料科学、物理学和化学等各领域的研究问题的基础和前提，具有十分重要的科学价值和实际意义。
一、晶体结构的基本概念晶体是一种物质的有序形式，具有规律的几何外观。
晶体的形成过程可以去掉杂质并稳定其结构。
一个物质的晶体结构是指这一物质的晶体中所有原子、离子、分子的有序排列和空隙的特殊六面体格局。
晶体的结构是的理解和研究复杂分子间作用的重要途径。
二、晶体结构的分析方法1. X射线衍射法X射线衍射法是分析晶体结构的最重要方法之一。
它是利用X射线通过晶体后产生的衍射图案来研究晶体的方法。
通过X射线的散射和衍射线的特征，可以确定晶体中原子、离子或分子的布局。
这种方法可以得到晶胞的大小、形状和晶体原子的空间位置，适用于金属、无机物和有机物的分析。
2. 中子衍射法中子衍射法也是一种分析晶体结构的重要方法，它是利用中子束通过晶体后产生的衍射图案来研究晶体的方法。
相比X射线衍射，中子衍射的波长更长，穿透力更强，对于轻核元素和氢的散射更敏感，因此可以更容易地分析一些难以通过X 射线分析的样品。
3. 电子衍射法电子衍射法是使用电子束通过晶体后产生的衍射图案来研究晶体的方法。
该技术可用于厚度不超过数百埃的晶体的结构分析。
它的主要限制是，样品必须是真空中，并且必须小于1 mm。
三、的应用可以应用于诸如材料学、生物学、地球化学、制药、高分子化学、金属材料学等多种领域。
它可以用来解决许多问题，例如：1. 建立物质中原子、离子、分子的距离和角度，帮助分子合成和元素结构分析。
2. 获得材料确定结构、确定与路线，来控制各种材料的性能和性质。
3. 研究藏石、宝石和人造宝石的结构和特性，以及开发金刚石和蓝宝石等人工制品的应用。
4. 帮助构建大分子间作用的理论模型，进而实现新型高分子材料的合成和设计。
5. 揭示结晶生长的机制，帮助改进化学反应器和生物发酵技术。
晶体结构相关计算
晶体结构相关计算晶体结构是晶体学研究的核心内容之一、晶体结构计算指的是通过实验数据和理论推演来确定晶体的原子排列和晶胞参数的过程。
晶体结构计算的目的是为了揭示晶体的物理和化学性质，为材料设计和性能优化提供理论依据。
晶体结构计算的方法主要分为实验方法和理论方法两大类。
实验方法主要包括X射线衍射、中子衍射和电子衍射等，通过测量晶体衍射图样的强度和角度，可以确定晶体的空间对称群和晶胞参数。
而理论方法则是基于量子力学原理，通过计算和模拟来预测晶体的结构。
实验方法中，X射线衍射是最常用的手段。
X射线衍射仪可以通过测量样品对入射X射线的衍射角度和强度来获得晶体结构信息。
X射线衍射法的基本原理是根据布拉格定律，通过入射射线与晶面的散射计算出晶面的间距和晶胞参数。
而中子衍射则是利用中子和晶体原子之间的散射实现晶体结构的测定。
相比于X射线，中子衍射具有更好的穿透性，可以探测出晶体中更重的原子和氢原子。
电子衍射则主要用于研究纳米晶体的结构，通过电子束的散射来确定晶体的晶胞参数和原子排列。
理论方法中，最常见的是密度泛函理论（DFT）。
DFT是一种基于量子力学的计算方法，通过求解电子的运动方程来计算晶体的结构、能带、电子密度等性质。
DFT计算是一种数值计算方法，可以处理包括周期性、缺陷等多种晶体性质，非常适合用来研究晶体的结构和性质。
DFT计算的精度和计算效率都取决于所采用的泛函和基组。
近年来，随着超级计算机的发展和计算技术的进步，DFT计算已经成为了研究晶体结构的重要手段。
在晶体结构计算中，还需考虑一些可能的误差和限制。
例如，衍射实验中，晶体的位相问题会导致相位不确定性，即无法直接观测到晶体的原子位置。
此外，晶胞参数的确定也有一定的误差范围，需要通过多个衍射实验或理论计算来进一步确定。
在理论计算中，计算效率和计算误差是一个权衡的问题。
选择合适的泛函和基组可以提高计算的准确性，但会带来更高的计算成本。
晶体结构计算在材料科学和凝聚态物理研究中具有重要意义。
晶体结构的研究与分析
晶体结构的研究与分析晶体结构是一门涵盖物理学、化学和材料科学等多个学科的交叉领域，广泛应用于材料设计、催化剂开发、能源存储等领域。
对晶体结构的研究与分析，不仅能够深入理解物质的性质和行为，还能为新材料的开发提供重要的指导。
一、晶体结构的基本概念晶体是由原子、分子或离子有序排列而成的固体物质，具有一种长程有序的结构。
晶体结构的研究基于固体的一维晶格、二维晶面和三维空间。
晶体通过晶格参数和空间群来描述，晶格参数包括晶胞常数和晶胞角度，而空间群则描述了晶体重复单元的对称性。
二、晶体结构的研究方法1. X射线衍射X射线衍射是研究晶体结构的重要方法之一。
X射线与晶体相互作用时会发生衍射现象，通过测量衍射的角度和强度，可以推测出晶体的结构信息。
这是因为X 射线波长与晶格常数之间存在特定的关系，当X射线射到晶体上时，会在特定角度形成衍射斑点，这些斑点的形状和强度可以揭示晶体的空间排列。
2. 红外光谱红外光谱是另一种常用的晶体结构分析方法。
不同的物质具有不同的振动模式，这些振动会在特定波长的红外光射入时产生吸收。
通过测量物质在不同频率下的吸收强度，可以确定晶体中不同化学键的存在和结构。
3. 电子显微镜电子显微镜（EM）是一种常用于研究纳米材料和晶体结构的工具。
与光学显微镜不同，EM使用电子束代替光束，能够获得更高的空间分辨率。
通过与样品相互作用，电子显微镜可以观察到原子级别的结构细节，从而揭示晶体中的不同晶面和晶界的存在。
三、晶体结构与物质性质的关系晶体结构的排列方式直接影响物质的性质和行为。
例如，金刚石和石墨都是由碳原子组成的晶体，但由于晶体结构的不同，它们具有截然不同的性质。
金刚石由三维的碳原子晶格构成，每个碳原子都与四个相邻的碳原子形成共价键，因此具有良好的热导性和高硬度；而石墨由平行的碳原子层构成，每个碳原子只与三个相邻的碳原子共价键，因此具有良好的导电性和润滑性。
此外，晶体结构的变化还可以通过掺杂和合金化来调控物质的性质。
晶体结构解读与计算
晶体结构解读与晶体计算一、晶体常识1、晶体与非晶体的比较2、晶体获得的途径①熔融态物质凝固②气态物质冷却不经过液态直接凝固（凝华）③溶质从溶液中析出3、晶胞：晶胞是描述晶体结构的基本单元，数量巨大的晶胞无隙并置就构成晶体。
4、晶胞中粒子数目的计算方法：均摊法①原则：晶胞任意位置上的一个原子如果被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1n。
②对于长方体或立方体，位于顶点的粒子为8个晶胞所共有，位于棱上的粒子位为4个晶胞所共有，位于面上的粒子为2个晶胞所共有，位于内部的粒子不为其他晶胞所共有。
③对于六棱柱晶胞，位于顶点的粒子为6个晶胞所共有，位于底面棱上的粒子位为4个晶胞所共有，位于侧面棱面上的粒子为3个晶胞所共有，位于面心的粒子为2个晶胞所共有，位于内部的粒子不为其他晶胞所共有。
④对于其他晶胞中的粒子视具体情况而定。
比如，石墨，每一个C 原子为三个六边形所共有。
⑤根据晶胞粒子数的计算，结合晶胞体积的计算，可以计算晶体的密度。
5、注意：具有规则几何外形的固体不一定是晶体，比如玻璃；晶胞不是从晶体中截取出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的平行四边形。
二、各类典型晶体的晶体模型解读1、金刚石：（1）每一个C 原子与相邻4个C 原子以共价键结合，形成正四面体构型。
（2）键角为109°28＇（3）最小环由6个C 原子组成，并且不在同一个平面上。
（4）C 原子和C —C 键的比值为1：2（5）金刚石属于面心立方晶胞，即C 原子处在立方体的8个顶点、6个面心，4个体心，每个晶胞含8个C 原子。
2、二氧化硅（1）每一个Si 原子与4个O 原子以共价键相连，形成正四面体，每一个O 原子与2个Si 原子以共价键相连；（2）O —Si —O 键角为109°28＇。
（3）最小环含12个原子，其中6个Si ，6个O ；（4）Si 与Si —O 键的比值为1：4；（5）晶胞属于面心立方，含8个Si，16个O；3、干冰：（1）晶胞属于面心立方，含4个CO2；（2）每个CO2分子与等距离紧邻的CO2有12个。
高中化学 一轮复习 晶体结构的分析与计算
课时65 晶体结构的分析与计算题型一 晶体结构的分析与方法【考必备·清单】 1．晶胞结构的分析(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。
如NaCl 晶体中，Na ＋周围的Na ＋数目(Na ＋用“○”表示)：每个面上有4个，共计12个。
(2)记住常见晶体如干冰、冰、金刚石、SiO 2、石墨、CsCl 、NaCl 、K 、Cu 等的空间结构及结构特点。
当题中信息给出的某种晶胞空间结构与常见晶胞的空间结构相同时，可以直接套用该种结构。
2．晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法(1)原则：晶胞中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1n。
(2)方法长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算方法如图所示：3．“均摊法”在晶胞组成计算中的应用 (1)计算一个晶胞中粒子的数目非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用“均摊法”，其关键仍是确定一个粒子为几个晶胞所共有。
例如，石墨晶胞：每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为13，那么一个六边形实际有6×13＝2个碳原子。
又如，六棱柱晶胞(MgB 2晶胞)中，顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层3个)共有，面上的原子为2个晶胞共有，因此镁原子个数为12×16＋2×12＝3个，硼原子个数为6。
(2)计算原子晶体中共价键的数目在金刚石晶体(如图所示)中，每个C 参与了4个C—C 键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，因此，平均每一个碳原子形成共价键的数目为4×12＝2个，则1 mol 金刚石中碳碳键的数目为2N A 。
(3)计算化学式【探题源·规律】角度一：晶胞中微粒数目及晶体化学式的计算[例1] (1)(2019·全国卷Ⅱ)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。
晶胞中Sm 和As 原子的投影位置如图2所示。
晶体结构的计算方法
晶体结构的计算方法晶体结构的计算方法是通过计算机模拟和各种实验技术来确定晶体的原子排列方式和结构特征。
通过计算方法可以预测晶体的力学性质、电学性质、光学性质和热学性质等。
这些预测以及对晶体结构的理解有助于设计新材料、优化材料性能和解释实验结果。
下面将介绍常见的晶体结构计算方法。
1. 密度泛函理论（Density Functional Theory，DFT）密度泛函理论是现代材料计算中最常用的方法之一、该理论基于电子结构的泛函理论，通过求解系统的电子密度函数来计算晶体的能量、结构和性质。
DFT的基本思想是将体系的总能量表示为电子的密度的函数。
通过求解Kohn-Sham方程，可以得到体系中的电荷密度分布和电子能级结构。
DFT方法可以模拟大多数晶体和材料的结构和性质，并且具有较高的计算效率。
2. 分子动力学模拟（Molecular Dynamics，MD）分子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律的方法，它模拟原子或分子在经典力场作用下的运动轨迹，从而获得晶体的结构和动力学性质。
通过冷却、加热、压缩、拉伸等操作，可以模拟实验中无法实现的条件，并研究晶体的变形、相变、热膨胀和热导等特性。
MD方法可以提供分子尺度上晶体的变形和热运动信息，并揭示材料的物理机制。
3. 第一性原理计算方法（First-Principles Calculation）4. 蒙特卡罗模拟（Monte Carlo Simulation）蒙特卡罗模拟是一种统计模拟方法，通过随机抽样和概率统计的方法模拟系统的行为。
在晶体结构计算中，蒙特卡罗模拟可以模拟晶体的随机行为、相变和热力学等过程。
通过引入不同的物理模型和相互作用势能，可以模拟不同条件下的晶体结构和性质。
蒙特卡罗模拟方法可以有效地研究相变、精细结构和相互作用动力学等问题。
除了这些方法，还有许多其他的计算方法被应用于晶体结构计算，例如微扰理论、格林函数方法、电子迁移路径分析等。
不同的计算方法具有不同的适用范围和计算复杂度，根据具体问题的需求选择不同的方法进行晶体结构的计算和模拟。
例谈有关晶胞的计算类型与方法
例谈有关晶胞的计算类型与方法
晶胞是由原子、分子、介质等以某种内结构排列组成的最小的由内到外的物质单位，是原子、分子的固定的三维构型。
晶胞的计算有不同的类型和方法。
1、晶体结构计算：晶体结构计算是指对晶体结构的分析，包括量化的分子坐标、空间群符号、空间群类型、晶体结构参数以及晶体分类和结构变化的计算方法。
2、晶体有序参数计算：晶体有序参数计算是指对晶体有序结构的分析，包括空间坐标数量、晶体参数计算和晶体空间结构模型确定。
3、熔融构象计算：熔融构象是指晶体中分子位错的构象，包括熔融态容积、熔融面积、熔融构象特征，以及晶体的内部能量分布、晶体内热传导等的计算方法。
4、原子力学计算：原子力学计算是指计算晶体中原子间力之间的关系，包括原子-原子互斥能、原子-分子力、电子-离子力和范德华力等的计算方法。
晶体结构的分析与计算
晶体结构的分析与计算
晶体结构是研究物质结构的重要工具，且晶体结构的理解和计算是研究晶体物理性质的重要环节。
一般情况下，研究晶体结构可以采用实验测量，或者从理论角度进行计算和分析。
本文将主要介绍晶体结构的理论计算和分析方法。
晶体结构计算主要是通过对原子数据或经典力场模型的理论模拟进行计算，给出单位晶体的几何结构，从而得出晶体结构的基本描述。
其中，原子数据计算是指以原子原子半径和原子间相对位置及其他参数为基本参数，使用编程计算机模拟晶体结构的方法。
其中，一般而言，原子间之间的位置及其数量以初始结构尔定义，根据这些原子的位置和量，求出晶体的空间坐标和原子的位错等参数，从而构建晶体的格子，以确定晶体的空间结构。
而经典力场模型计算虽然也可以得出晶体结构，但与原子数据计算相比，其精度和准确性就会受到极大程度的影响。
因此，经典力场模型计算的主要应用，主要是用于拟合实验数据，以获取晶体结构参数，改善晶体结构的准确性。
晶体结构分析主要是通过晶体拓扑结构、晶体相位结构、晶体近似和位错结构等方法进行的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅谈有关晶体结构的分析和计算Revised as of 23 November 2020浅谈有关晶体结构的分析和计算摘要：晶体结构的分析和计算是历年全国高考化学试卷中三个选做题之一，本文从晶体结构的粒子数和化学式的确定，晶体中化学键数的确定和晶体的空间结构的计算等方面，探讨有关晶体结构的分析和计算的必要性。
关键词：晶体、结构、计算、晶胞在全国统一高考化学试卷中，有三个题目是现行中学化学教材中选学内容，它们分别《化学与生活》、《有机化学基础》和《物质结构与性质》。
虽然三个题目在高考时只需选做一题，由于是选学内容，学生对选学内容往往重视不够，所以在高考时学生对这部分题目得分不够理想。
笔者对有关晶体结构的分析和计算进行简单的归纳总结，或许对学生学习有关晶体结构分析和计算有所帮助，若有不妥这处，敬请同仁批评指正。
一、有关晶体结构的粒子数和化学式确定（一）、常见晶体结构的类型1、原子晶体（1）金刚石晶体中微粒分布：①、每个碳原子与4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构。
②、键角均为109°28′。
③、最小碳环由6个碳组成并且六个碳原子不在同一平面内。
④、每个碳原子参与4条C-C 键的形成，碳原子与C-C 键之比为1:2。
（2）二氧化硅晶体中微粒分布①、每个硅原子与4个氧原子以共价键结合，形成正四面体结构。
②、每个正四面体占有1个Si ，4个“21氧”，n(Si)：n(O)=1：2。
③、最小环上有12个原子，即：6个氧原子和6个硅原子.2、分子晶体：干冰（CO 2）晶体中微粒分布①、8个CO 2分子构成立方体并且在6个面心又各占据1个CO 2分子。
②、每个CO 2分子周围等距离紧邻的CO 2分子有12个。
3、离子晶体（1）、NaCl 型晶体中微粒分布①、每个Na +（Cl -）周围等距离且紧邻的Cl -(Na +)有6个。
每个Na +周围等距离紧邻的Na +有12个。
②、每个晶胞中含4个Na +和4个Cl -。
（2）、CsCl 型晶体中微粒分布①、每个Cs +周围等距离且紧邻的Cl -有8个，每个Cs +（Cl -)周围等距离且紧邻的Cs +(Cl -)有6个。
②、如图为8个晶胞，每个晶胞中含有1个Cs +和1个Cl -。
3、金属晶体（1）、简单立方晶胞：典型代表Po ，空间利用率52%，配位数为6（2）、体心立方晶胞（钾型）：典型代表Na 、K 、Fe ，空间利用率60%，配位数为8。
（3）、六方最密堆积（镁型）：典型代表Mg 、Zn 、Ti ，空间利用率74%，配位数为12。
（4）、面心立方晶胞（铜型）：典型代表Cu 、Ag 、Au ，空间利用率74%，配位数为12。
（二）、晶胞中微粒的计算方法——均摊法1、概念：均摊法是指每个图形平均拥有的粒子数目，如某个粒子为n 个晶胞所共有，则该粒子有n1属于一个晶胞。
2、解题思路：首先应分析晶胞的结构（该晶胞属于那种类型），然后利用“均摊法”解题。
3、中学化学常见晶胞类型：长方体形（正方体形）晶胞、正六棱柱形晶胞、非长方体形（正方体形）晶胞.（1）、长方体形（正方体形）晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献①、处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为81。
②、处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为41。
③、处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为21。
④、处于体内的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为1。
（2）、正六棱柱形晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献①、处于顶点的粒子，同时为6个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为61。
②、处于棱上的粒子，同时为3个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为31。
③、处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为21。
④、处于体内的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为1.（3）、非长方体形（正方体形）晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。
常见如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点（1个碳原子）对六边形的贡献为31。
（三）、例题解析：某离子晶体晶胞结构如图1-1所示：X 位于立方体的顶点，Y 位于立方体中心。
试分析：（1）晶体中每个Y 同时吸引着_____个X ，每个X 同时吸引着_____个Y ，该晶体的化学式为________________。
（2）晶体中每个X 周围与它最接近且距离相等的X 共有_____个。
（3）晶体中距离最近的2个X 与1个Y 形成的夹角∠XYX 的度数为_____。
图1-1（4）设该晶体的摩尔质量为M g·mol －1，晶体的密度为ρg·cm －3，阿伏加德罗常数为N A ，则晶体中两个距离最近的X 中心间的距离为_____cm 。
解析：本题目考查了学生的空间想象力和对晶胞粒子的确定方法。
（1）、如图1-2所示：由于X 粒子位于晶胞的顶点，只有1/8X 属于该晶胞，而Y 粒子位于晶胞内部，完全属于该晶胞，故该晶体中X ∶Y=（21×4）∶1，即化学式为XY 2或Y 2X 。
每个Y 同时吸引着4个X ，每个X 同时吸引着8个Y （1个X 被8个晶胞所共有，每个晶胞体心有1个Y)。
（2）、每个X 周围与X 最接近且距离相等的X 应为8×3×21=12个。
（3）、如图1-2所示，由Y 粒子和X 粒子间虚线可推知，可构成正四面体形结构，故∠XYX 为109°28′（与甲烷分子中H —C —H 之间的夹角相似）。
（4）、设该晶胞的边长为a ，两个X 中心间距离为r ，①、求选定立方体中的粒子数：由于每个晶胞中相当于含有（81×4）个X 和一个Y ，即21个XY 2。
即X ：81×4=21Y ：1（在晶胞体内）化学式为X 21Y 或XY 2或Y 2X 故：N=21 ②、求晶胞质量：m=M N N A =M N A21③、计算立方体的体积：ρ=Vm =V M N N A 由：ρ=V m =V M N N A 可知：ρ=Vm =31121)()(a mol N mol g M A ⨯⋅-- 图1-2解得：a ＝32A N M ρcm 又因为r ＝2a 所以r =232AN M ρcm 答案：（1）48XY 2或Y 2X （2）12（3）109°28′（4）232AN M ρ 二、晶体中化学键数的确定在中学化学中计算化学键数目的物质常见的是金刚石、二氧化硅、C 60、C 20和石墨。
1、金刚石晶体：C 原子最外层有4个电子，可以形成4对共价键，但每对共价键都与另一个C 原子共用，所以要乘以21，就得到共价键数目了；故1mol 金刚石有2mol 共价键。
2、二氧化硅晶体：SiO 2晶体中的基本结构单元是硅氧四面体[SiO 4]。
在硅氧四面体中，Si 原子位于四面体的中心，4个O 原子分别位于四面体的4个顶点，形成4个Si-O 键。
每一个硅氧四面体以共用顶点O 原子的方式和相邻的4个硅氧四面体连接，由此形成SiO2晶体。
因此，在SiO 2晶体中，每一个Si 原子和周围的氧原子形成4个Si-O 键，而相邻Si 原子之间则通过O 原子相连，即Si-O-Si 。
所以，1molSiO 2晶体中含有4molSi-O 键。
3、C 60是单质家族中的新成员，已知每个碳原子与其他三个碳原子相连。
请根据碳的成键方式计算C 60分子中存在_____条C-C 单键，_____条C=C 双键。
解析：碳原子的成键方式：每个碳原子通过4条共价键与其它原子成键。
其成键方式如图2-1所示：由图2-1可以看出：每个C —C 单键为2个碳原子所拥有，故每个碳原子占有 2×21=1条CC 单键，分子中共有1×60=60条C —C 单键；每个C=C 双2个原 图2-1子拥有，故每个碳原子占有1×21=21条C=C 双键，分子中共有21×60=30条C=C 双键。
4、德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的空心笼状分子C 20，该笼状结构是由许多正五边形构成如图2-2所示．①C 20分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；②多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2，请回答：C 20分子共有______个正五边形，共有______条棱边．解析：由图2-2知，每个顶点上有1个碳原子，所以顶点个数等于碳原子个数为20，每个顶点含有棱边数=21×3=则棱边数=×20=30，每个面含有顶点个数=531⨯=35， 则面数==352012。
或根据欧拉定理得面数=2+棱边数-顶点数=2+30-20=12（20个碳原子顶点数为20）。
故答案为：12；30．5、石墨晶体中平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为______。
解析：最小环为六元环,有6条共价键，1条共价键被2个六元环共有，所以1个六元环平均3条共价键。
即：每个六元环含有碳原子数：2631=⨯，每个六元环含有碳碳共价键数：3621=⨯ 三、晶体的空间结构的计算图2-1、晶体中粒子间距离与晶体密度、摩尔质量、阿伏伽德罗常数之间的计算关系：解题思路：选定立方体→计算立方体中粒子数（均摊法）→求这一定数目粒子的质量→计算立方体体积→ρ=Vm =V M N N A （N 为所选立方体中粒子数） 2、例题解析例题1、(1)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化铝、硫化镉、硫化锌薄膜电池等．①第一电离能：As________Se(填“＞”、“＜”或“＝”)．②二氧化硒分子的空间构型为________．③砷化铝晶体结构与硅相似，在砷化铝晶体中，每个Al原子与________个As 原子相连．(2)镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XYn ，它们有很强的储氢能力，其中铜钙合金的晶胞结构如下图，试回答下列问题：①在周期表中Ca 处于周期表________区．②铜原子的基态核外电子排布式为：________．③已知镧镍合金LaNi n 晶胞体积为×10－23cm 3，储氢后形成的合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNi n 中，n ＝________(填数值)；氢在合金中的密度为：________．(3)中美科学家合作发现钙和锶在C 60上吸附很强，可以均匀地覆盖在C 60表面上，形成M32C60．非常适于实际应用．Ca 32C 60上可吸附至少92个氢分子．有关说法正确的是________．A ．钙的电负性比锶的小B ．C 60中碳原子杂化方式为sp3C ．Ca 32C 60储氢是与H2发生加成反应D ．吸附相同数目氢分子时，储氢质量分数Ca 32C 60比Sr 32C 60高分析：考点：晶胞的计算,元素周期表的结构及其应用,元素电离能、电负性的含义及应用,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断。