几种常见晶体结构分析.
材料的晶体结构表征方法
材料的晶体结构表征方法晶体结构表征是研究材料性质和结构的重要手段之一。
准确了解材料的晶体结构可以帮助我们理解其物理和化学性质，以及在设计新材料和改良现有材料中的应用。
本文将介绍几种常用的晶体结构表征方法。
一、X射线衍射X射线衍射是一种应用X射线衍射定律研究晶体结构的技术。
它通过测量入射X射线与晶体相互作用后的衍射图案来确定晶体的晶胞参数和原子位置。
这种方法可以得到高分辨率的结构信息，常用于分析晶体的晶体结构。
X射线衍射实验通常需要使用X射线衍射仪器，如X射线衍射仪、X射线衍射分析软件等。
实验过程中要注意选择合适的X射线入射功率和测量角度范围，以保证得到可靠的结果。
二、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜通过扫描样品表面并测量所产生的电子信号来获取样品的表面形貌和结构信息。
通过SEM可以观察到晶体的形貌、晶粒大小以及晶界等细节信息。
在进行SEM观察时，需要使用适当的样品制备方法，如金属镀膜、样品切割等，以确保样品表面平整和导电性。
同时，还要设置合适的电子束参数和探测器参数，以获取清晰的显微图像。
三、透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜通过透射样品的电子束来观察样品的内部结构。
TEM可以提供比SEM更高的分辨率，可以观察到原子级别的细节信息，如晶体排列、原子位置等。
使用TEM观察晶体结构时，需要适当的样品制备方法，如薄片切割、离子薄化等，以获得透过电子束的样品。
同时，还需要进行高分辨率的图像采集和处理，以获取清晰的晶体结构图像。
四、能谱分析能谱分析是通过测量材料中的元素组成和电子能级信息来表征材料晶体结构的方法。
常用的能谱分析技术包括X射线能谱分析、电子能谱分析等。
X射线能谱分析使用X射线与材料相互作用后产生的特征X射线谱线来判断材料中的元素组成。
电子能谱分析则使用电子束与材料相互作用后产生的特征能量损失谱线来得到材料的电子能级信息。
这些能谱信息能够提供材料中不同元素的分布、化学键的信息等。
在进行能谱分析时，需要准确的仪器设备和适当的样品制备方法。
三种晶体结构的最密排晶面和最密排晶向
三种晶体结构的最密排晶面和最密排晶向1.引言1.1 概述晶体是具有长程有序排列的原子、离子或分子的固体物质。
晶体的结构是由最密排列的晶面和晶向构成的。
最密排晶面是指在晶体结构中，原子、离子或分子最紧密地靠近的面，而最密排晶向则指的是在晶体中最紧密地排列的方向。
本文将分析三种不同的晶体结构，探讨它们各自的最密排晶面和最密排晶向。
通过深入研究这些结构的排列方式，可以更好地理解晶体的性质和行为。
第一种晶体结构是立方晶系，也是最简单的晶体结构之一。
它的最密排晶面是(111)晶面，最密排晶向则是[110]晶向。
这些晶面和晶向在晶体中具有紧密的排列，使晶体的结构呈现出高度的对称性。
第二种晶体结构是六方晶系，它相对于立方晶系而言稍复杂一些。
在六方晶系中，最密排晶面是(0001)晶面，最密排晶向是[10-10]晶向。
与立方晶系不同，六方晶系具有六方对称性，呈现出更复杂的晶体结构。
第三种晶体结构是四方晶系，它也是一种常见的晶体结构。
在四方晶系中，最密排晶面是(100)晶面，最密排晶向是[110]晶向。
四方晶系的晶体结构与立方晶系相似，但具有更多的对称性和排列方式。
通过对这三种晶体结构的最密排晶面和最密排晶向进行研究，我们可以更好地理解晶体的基本结构和性质。
这对于材料科学、凝聚态物理和相关领域的研究具有重要意义，同时也有助于开发新材料和改进现有材料的性能。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面的介绍：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分概述了晶体结构和最密排晶面、最密排晶向的研究背景和重要性，并提出了本文研究的目的和意义。
正文部分分为三个小节，分别介绍了三种晶体结构的最密排晶面和最密排晶向。
每个小节将首先介绍该种晶体结构的一般特点和常见应用，然后详细讨论最密排晶面和最密排晶向的确定方法和规律，并给出具体的实例和数据进行说明。
结论部分对于每种晶体结构的最密排晶面和最密排晶向进行总结和回顾，并指出各种晶体结构最密排晶面和最密排晶向的综合特点和应用前景。
常见的晶体结构
常见的晶体结构晶体结构是材料科学中的基础概念之一，也是研究材料性质和应用的重要手段。
通过研究晶体结构，可以了解材料的晶格结构、晶体缺陷、晶体生长以及物理性质等信息。
在本文中，我们将主要介绍几种常见的晶体结构。
1.立方晶系。
立方晶系是最简单、最对称的晶体结构之一，其中所有三个晶轴都是等长且互相垂直。
立方晶系包括体心立方晶体（bcc）和面心立方晶体（fcc）。
在体心立方晶体中，每个原子位于一个正八面体的中心和另外八个顶点之一，而在面心立方晶体中，每个原子位于一个正方形面的中心和其四个相邻原子分别组成的正方形的四个角上。
2.六方晶系。
六方晶系包括一个长度为a和两个垂直于晶轴的长度为c的晶轴，其正交晶面呈六边形。
六方晶系中最常见的是六方密堆积结构，其中每个原子最近的邻居原子共有12个，六个在同一水平面上，另外六个分别位于上下两个平面上。
3.正交晶系。
正交晶系包括三个长度分别为a、b和c的互相垂直的晶轴，其六个面分别为长方形。
正交晶系中最常见的结构是析出相结构，例如钛钶合金中的钛纤维基板。
4.单斜晶系。
单斜晶系包括两个长度不等、互相成锐角的晶轴，以及垂直于这两个轴的垂轴。
单斜晶系中最常见的结构是某些金属、半导体和陶瓷材料中的基体结构。
5.斜方晶系。
斜方晶系包括两个长度不等但互相垂直的晶轴以及一个垂直于晶面的垂轴。
斜方晶系的晶体结构非常多样，但最常见的是钙钛矿结构，这是一种广泛存在于氧化物中的晶体结构。
总结。
以上介绍的几种晶体结构是最常见的晶体结构之一，它们共同构成了材料科学中的基础知识。
了解晶体结构对于研究材料性质和开发新型功能材料非常重要。
另外，随着实验技术和计算方法的不断优化，我们对于各种晶体结构的了解将会越来越深入。
新教材高中化学二轮精品 专题四 题型专攻(四) 晶胞的结构
题型专攻(四) 晶胞的结构1．常见共价晶体结构分析 (1)金刚石①每个C 与相邻4个C 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C 组成且6个C 不在同一平面内；④每个C 参与4个C —C 键的形成，C 原子数与C —C 键数之比为1∶2； ⑤密度＝8×12N A ×a 3(a 为晶胞边长，N A 为阿伏加德罗常数的值)。
(2)SiO 2①每个Si 与4个O 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“12O ”，因此二氧化硅晶体中Si 与O 的个数之比为1∶2；③最小环上有12个原子，即6个O 、6个Si ；④密度＝8×60N A ×a 3(a 为晶胞边长，N A 为阿伏加德罗常数的值)。
(3)SiC 、BP 、AlN①每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构；②密度：ρ(SiC)＝4×40N A ×a 3；ρ(BP)＝4×42N A ×a 3；ρ(AlN)＝4×41N A ×a 3(a 为晶胞边长，N A 为阿伏加德罗常数的值)。
2．常见分子晶体结构分析 (1)干冰①每8个CO 2构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO 2； ②每个CO 2分子周围紧邻的CO 2分子有12个；③密度＝4×44N A ×a 3(a 为晶胞边长，N A 为阿伏加德罗常数的值)。
(2)白磷①面心立方最密堆积；②密度＝4×124N A ×a 3(a 为晶胞边长，N A 为阿伏加德罗常数的值)。
3．常见金属晶体结构分析 (1)金属晶体的四种堆积模型分析堆积模型简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积晶胞配位数 6 8 12 12 原子半径(r )和晶胞边长(a )的关系 2r ＝a2r ＝3a22r ＝2a 2一个晶胞内原子数目1 2 2 4 原子空间利用率 52%68%74%74%(2)晶体微粒与M 、ρ之间的关系若1个晶胞中含有x 个微粒，则1 mol 该晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M 为微粒的相对分子质量)；若1个该晶胞的质量为ρa 3 g(a 3为晶胞的体积)，则1 mol 晶胞的质量为ρa 3N A g ，因此有xM ＝ρa 3N A 。
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。
金属中常见的三种晶体结构
金属中常见的三种晶体结构
金属是人类理解和感知宇宙规律的基础，我们日常生活中实用性最好的材料就是金属。
而
金属的晶体结构是深入研究金属的重要方面，也是决定金属特性的基础之一。
因此，今天
我们就来讨论金属中常见的三种晶体结构：六方晶格、面心立方晶格和菱形晶格。
六方晶格是最常见的金属晶体结构形式，是对称分布最均匀、最节约空间的结构。
它内部
是由晶胞堆积构成，每个晶胞由六颗原子构成，其条形运动立方体形状形成六个晶面。
这
种晶体结构可以满足大多数金属原子的包裹，也是大多数金属表面及体内的晶体结构形式。
面心立方晶格结构是一种复杂的晶体结构，在它的晶胞内部分布着八颗原子，分布方式是
四个原子均匀的放置于晶胞的八个顶点，另外四颗原子均匀的放置于晶胞的六个棱面中间，这种特别的原子分布使晶粒有了更高的密度。
它是一种特殊的光学结构，通常在失去平衡的金属表面形成，并影响金属的光学性质。
菱形晶格结构是四颗原子布置而成的基本晶胞，菱形晶格的核心由四个六面体构成，每一
个六面体都可以由四个原子组成，因此在晶胞中有四颗原子存在。
这种晶体结构的优点是
比较均匀的原子分布，原子离聚力也更大，可以定义更长的晶格参数，可以表示物理和化
学性质。
总而言之，金属中常见的三种晶体结构就是六方晶格、面心立方晶格和菱形晶格，他们各有自身的特点，这些特点直接体现在金属的结构和性能上，研究它们可以揭示金属的秘密，从而使我们更好地应用金属。
几种常见晶体结构分析
几种常见晶体结构分析晶体结构分析是研究晶体的空间结构和原子排列方式的科学方法。
通过晶体结构分析，可以确定晶体的晶系、晶胞参数和原子位置等重要的结构信息。
晶体结构分析方法主要包括X射线衍射、电子衍射和中子衍射等。
一、X射线衍射：X射线衍射是最常用的晶体结构分析方法。
它利用X射线与晶体中的原子发生相互作用后发生衍射现象，通过收集和测量衍射光的强度和角度等信息，可以推断晶体中原子的位置和排列方式。
1.单晶X射线衍射：单晶X射线衍射是一种通过测量单个晶体中的衍射光来推断晶体结构的方法。
这种方法需要得到高质量的单晶样品，并使用X射线源和衍射仪器对单晶样品进行测量，得到全息图样品的X射线衍射图案。
通过分析衍射图案的形状和强度，可以确定晶体的晶系、晶胞参数和原子位置等结构信息。
2.粉末X射线衍射：粉末X射线衍射是一种通过测量晶体样品中的多个晶粒的衍射光来推断晶体结构的方法。
这种方法适用于非晶态样品或无法得到高质量单晶样品的情况。
在粉末X射线衍射中，晶体样品首先被粉碎成细粉末，然后通过X射线衍射仪器测量粉末的衍射光。
通过分析衍射光的谱线形状和位置，可以得到晶体的晶胞参数和结构信息。
二、电子衍射：电子衍射是一种利用电子束与晶体中的原子发生相互作用后发生衍射现象来推断晶体结构的方法。
电子衍射通常借助透射电子显微镜（TEM）来观察和测量晶体样品的衍射图案。
通过分析衍射图案的形状和强度，可以确定晶体的晶系、晶胞参数和原子位置等结构信息。
电子衍射由于电子波的波长较短，能够分辨比X射线衍射更小的晶体和结构细节。
三、中子衍射：中子衍射是一种利用中子束与晶体中的原子发生相互作用后发生衍射现象来推断晶体结构的方法。
中子衍射和X射线衍射类似，但由于中子与晶体的相互作用较X射线更复杂，所得到的衍射图案在一定程度上可以提供更多的结构信息。
中子衍射通常借助中子源和衍射仪器进行测量，通过分析衍射图案的形状和强度，可以确定晶体的晶胞参数、原子位置以及磁性和动力学等信息。
高中化学 几种常见晶体结构分析论文 新人教版选修3
几种常见晶体结构分析一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。
阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。
离子的配位数分析如下：离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为14，面上的微粒属于该单元中所占的份额为12，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为1。
1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个C l －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。
每个N a +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。
见图1。
晶胞中平均Cl －个数：8×18 + 6×12 ＝ 4；晶胞中平均Na +个数：1 + 12×14＝ 4 因此NaCl 的一个晶胞中含有4个NaCl （4个Na +和4个Cl －）。
2.氯化铯晶体中每个Cs +周围有8个Cl －，每个Cl －周围有8个Cs +，与一个Cs +距离最近且相等的Cs +有6个。
晶胞中平均Cs +个数：1；晶胞中平均Cl －个数：8×18＝ 1。
因此CsCl 的一个晶胞中含有1个CsCl （1个Cs +和1个Cl －）。
二、金刚石、二氧化硅——原子晶体1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。
每个C 原子以共价键与4个C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。
由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C 原子被12个六元环共用，每C —C 键共6个环，因此六元环中的平均C 原子数为6×112 ＝ 12 ，平均C —C 键数为6×16 ＝ 1。
C 原子数: C —C 键键数 ＝ 1:2； C 原子数: 六元环数 ＝ 1:2。
几种常见的晶体结构 (2)
〔2〕晶面空间方位不同，但原子排列规律一样属于同一 晶面族用{hkl}表示。 {100}＝〔100〕+〔010〕+〔001〕
〔3〕可以证明，如此确定的晶面指数＝晶面法线方向和三 个坐标轴夹角的方向余弦之比。
注意：晶向和晶面指数的定义都涉及到坐标轴的选 取，或者选点阵原胞的基矢a1a2a3,或者选惯用晶胞 的三个边abc，当二者不一致时，比方体心立方和 面心立方情形，用两个坐标系定义出的晶向和晶面 指数是不一致的，使用时必须注意到它们的差异。 多数情况下，我们习惯使用惯用晶胞a,b,c做单位进 展的标注。
元素晶体也不都是简单晶格， 例如密堆六方〔hcp〕晶体Be， Mg，Zn，Gd等，它的基元包 A层 含 2个原子，虽是同种原子， 但它们的几何环境是不等价的， 从一个A层原子看上下两层原 B层 子的三角形，和从一个B层原 子看上下两层原子的三角形是 不同的。它是复式晶格，它的 A层 基元有2个原子。
具有hcp构造的元素晶体有：Be,Mg,Sc,Y,Ti,Zr,Zn,Cd
和大多数稀土金属Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Lu
A4：金刚石构造〔Diamond)
金刚石晶胞中的原子位置, 有两种不同晶格位置。
000,0 1 1 , 1 0 1 , 1 1 0, 22 2 2 22
1 1 1,3 31,31 3,1 3 3, 444 444 444 444
那么晶向就用l1l2l3 来标志。
按照上述方法确定的简立方晶格的晶向如下图，
晶向指数和坐标系的 选取有关，OA的反方
001
向记做 100 ，由于 立方晶格的对称性， 沿立方边的6个晶向
100, 100 ,010, 010 ,001, 001
常见九种典型的晶体结构
反萤石型结构
球键图
阳离子四面体配位 阴离子立方体配位
反萤石型结构可看作：阴离子做立方最紧密堆积，阳离 子充填在全部的四面体空隙中。
结构类型 物质名称 萤石(CaF2)
萤石型结 氯化锶(SrCl2)
构
氯化钡(BaCl2)
氟化铅(PbF2)
氧化钾(K2O)
反萤石型 结构
氧化钠(Na2O)
氧化锂(Li2O)
闪锌矿的晶体结构：球键图(左)、配位多面体连接图(右)
结构中，S2- 和Zn2+配位数都是4，配位多面体都 是四面体。四面体共角顶相联。
从图可看出，[SZn4] 四面体（[ZnS4] 四面体 也是一样）共角顶联成的 四面体基元层与[111]方 向垂直。
由于S2-和Zn2+都呈配位四面体，所以闪锌矿只用一种配位 多面体结构形式表达(S和Zn互换是一样的)。
（Fe3＋(Fe2＋Fe3＋)2O4）。
当结构中四、八面体孔隙被A2＋和B3＋无序占据时， 叫混合尖晶石结构，代表晶相是镁铁矿（Fe, Mg)3O4。
具有尖晶石型结构的部分物质
Fe3O4 VMn2O4 NiAl2O4 NiGa2O4 Co3S4 TiZn2O4 γ-Fe2O3 LiTi2O4 CoAl2O4 MgGa2O4 NiCo2S4 VZn2O4 MnFe2O4 MnTi2O4 ZnAl2O4 MnGa2O4 Fe2SiO4 SnMg2O4 MgFe2O4 ZnCr2O4 Co3O4 ZnIn2S4 Ni2SiO4 TiMg2O4 Ti Fe2O4 CoCr2O4 GeCo2O4 MgIn2O4 Co2SiO4 WNa2O4 LiMn2O4 CuMn2O4 VCo2O4 CuV2S4 Mg2SiO4 CdIn2O4
几种晶体结构的分析
几种典型晶体结构的特点分析1. 氯化钠晶体----离子晶体每个Na +紧邻6个-Cl ，每个-Cl 紧邻6个+Na ，这6个离子构成一个正八面体。
每个Na +与12个Na +等距离紧邻 由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na +数为4216818=⨯+⨯，-Cl 数为441121=⨯+，晶体中Na +数与Cl -数之比为1：1，则此晶胞中含有4个NaCl 结构单元。
2. 氯化铯晶体----离子晶体每个Cs +紧邻8个Cl -，每个Cl -紧邻8个Cs +，这8个离子构成一个正立方体 ，则每个Cs +与6个Cs +等距离紧邻 。
在 晶胞中Cs +数为812164112818=+⨯+⨯+⨯，-Cl 在晶胞内其数目为8，晶体中的+Cs 数与-Cl 数之比为1：1，则此晶胞中含有8个CsCl 结构单元。
3. 金刚石----原子晶体是一种正四面体的空间网状结构， 每个C 原子与4个C 原子紧邻成键，C-C 键的夹角为'28109︒。
由共价键构成的最小环为六元环，每个C 原子被12个六元环共有，每个C-C 键被6个六元环共有，因此每个环所拥有的C 原子数为211216=⨯，拥有的C-C 键数为1616=⨯， 4. 二氧化硅 ----原子晶体每个Si 原子与4个O 原子紧邻成键，每个O 原子与2个Si 原子紧邻成键。
晶体中的最小环为十二元环（6个Si ，6个O ）。
每个Si 原子被12个环共用，每个O 原子被6个环共用，每个十二元环所拥有的Si 原子数为211216=⨯，拥有的O 原子数为1616=⨯，则Si原子数与O 原子数之比为1：2。
金刚石5. 石墨----混合型晶体晶体为层状结构，层与层之间以范德华力结合，层内每一个C 原子以共价键与另外3个C 原子结合形成平面正六边形结构，其中最小的环为六元环，每个C 原子被3个六元环共有，每个C-C 键被2个六元环共有；每个六元环拥有的C 原子数为2316=⨯，拥有的C-C 键数为3216=⨯6. 干冰----分子晶体CO 2分子分布在立方体的顶点和面心上，分子间由范德华力作用形成晶体。
常见九种典型的晶体结构
二八面体结构的O层
每个配位离子被两个八 面体共用，分给每个八 面体样子-1/2价电荷，6 个共-3价，因此八面体 阳离子为+3价。
结构单元层及基本类型 T层和O层的不同堆积方式构成了层状结构硅酸盐的结构单元层： 1∶1型（TO型）：1层T层和1层O层，代表矿物是高岭石。 2∶1型（TOT型）：2层T层夹1层O层，代表矿物是滑石。
LiMn2O4锂电材料
9 层状硅酸盐结构
四面体层（T）和八面体层（O） T层 [SiO4]共3个角顶成六方网层，第4个角顶(活性氧)朝向 同一方向；在六方网孔中心、与活性氧同高度处存在一个OH。
半径 1.3A
O层 两个T层活性氧相向、错开一定距离做紧密堆积，阳离 子充填八面体孔隙，形成O层。
反萤石型结构
球键图
阳离子四面体配位 阴离子立方体配位
反萤石型结构可看作：阴离子做立方最紧密堆积，阳离 子充填在全部的四面体空隙中。
结构类型 物质名称 萤石(CaF2)
萤石型结 氯化锶(SrCl2)
构
氯化钡(BaCl2)
氟化铅(PbF2)
氧化钾(K2O)
反萤石型 结构
氧化钠(Na2O)
氧化锂(Li2O)
物质名称 化学式
a0/nm
H D / g/cm3
颜色 熔点(℃)
主要用途
特点
金刚石
单晶硅
锗
α锡
C
Si
Ge
Sn
0.3567 0.5431 0.5623
0.6489
10
7
6
5
3.51
2.336
5.47
5.77
无色
黑色
淡灰色
白色
3550
NaCl、CsCl、CO2、SiO2、金刚石、石墨、C60晶体结构的特点分析
晶体结构的特点分析通常采用均摊法来分析这些晶体的结构特点。
均摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的原子如果是被n 个晶胞所共有，则每个晶胞只能分得这个原子的1/n 。
1. 氯化钠晶体由下图氯化钠晶体结构模型可得：每个Na +紧邻6个-Cl ，每个-Cl 紧邻6个+Na （上、下、左、右、前、后），这6个离子构成一个正八面体。
设紧邻的Na +与Cl -间的距离为a ，每个Na +与12个Na +等距离紧邻（同层4个、上层4个、下层4个），距离为-Cl 数为a 2。
由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na +数为4216818=⨯+⨯，441121=⨯+，晶体中Na +数与Cl -数之比为1：1，则此晶胞中含有4个NaCl 结构单元。
2. 氯化铯晶体每个Cs +紧邻8个Cl -，每个Cl -紧邻8个Cs +，这8个离子构成一个正立方体。
设紧邻的Cs +与Cl -间的距离为a 23，则每个Cs +与6个Cs +等距离紧邻（上、下、左、右、前、后）。
在如下图的晶胞中Cs +数为+Cs 数与812164112818=+⨯+⨯+⨯，-Cl 在晶胞内其数目为8，晶体中的-Cl 数之比为1：1，则此晶胞中含有8个CsCl 结构单元。
3. 干冰每个CO 2分子紧邻12个CO 2分子（同层4个、上层4个、下层4个），则此晶胞中的CO 2分子数为4216818=⨯+⨯。
4. 金刚石晶体(晶体硅同) 每个C 原子与4个C 原子紧邻成键，由5个C 原子形成正四面体结构单元，C-C 键的夹角为'28109︒。
晶体中的最小环为六元环，每个C 原子被12个六元环共有，每个C-C 键被6个六元环共有(用组合法计算一个碳原子所形成的4个键有C42= 6种两两相邻的组合,故一个碳原子最多可形成C42 ×2= 6× 2 =12个六元环;固定一个键,其余三个键与该键有C31 = 3种两两相邻的组合,故一个C-C 键最多可形成C31 ×2 = 6 个六元环.由"平均值原理"知一个六元环实际拥有6× 1/12 = 1/2个碳原子,拥有6× 1/6 = 1 个C-C 键.)，每个环所拥有的C 原子数为211216=⨯，拥有的C-C 键数为1616=⨯，则C 原子数与C-C 键数之比为2:11:21=。
常见的晶体结构高中化学
常见的晶体结构高中化学晶体是由原子、分子或离子等按照一定的规则排列组成的固体物质。
晶体结构是指晶体中原子、分子或离子的排列方式和空间位置的有序性。
以下是一些常见的晶体结构：1.立方晶系：立方晶系是最简单的晶体结构类型，具有最高的对称性。
立方晶系包括以下几种晶体结构：-简单立方结构：最简单的晶体结构，如钠金属。
-面心立方结构：每个立方格点上除了原子所在的角点外，还有一个原子位于正方形面的中心，如铝、铜等。
-体心立方结构：每个立方格点上除了原子所在的角点外，还有一个原子位于立方体的中心，如铁、锂等。
-体心立方密堆结构：在体心立方结构的基础上，每个体心立方顶点上还有各自的三个原子，如铬、铤等。
2.六方晶系：六方晶系的晶体结构相对复杂，具有六重轴对称性。
六方晶系包括以下几种晶体结构：-六方最密堆积结构：最密堆积的晶体结构，如铝合金、硬质合金等。
3.正交晶系：正交晶系的晶体结构具有三个相互垂直的轴和互相垂直的面，没有对称轴。
正交晶系包括以下几种晶体结构：-基心正交结构：每个顶点上有原子以外，还有一个原子位于底面的中点，如锌等。
-面心正交结构：每个顶点上原子以外，还有一个原子位于两个邻接底面的中点和两个对称角上的原子，如镍。
4.单斜晶系：单斜晶系的晶体结构具有一个二重轴和一组不对称的轴，没有对称轴。
单斜晶系包括以下几种晶体结构：-单斜底心结构：每个顶点上有原子以外，还有一个原子位于两个底面的中点，如铅、镀镍等。
5.斜方晶系：斜方晶系的晶体结构没有对称轴，具有两个相等且垂直的轴。
-斜方单斜结构：具有一个反射面，如黄铁矿、菱铁矿等。
6.三斜晶系：三斜晶系的晶体结构没有对称轴，也没有垂直的轴。
三斜晶系包括以下几种晶体结构：-无底心三斜结构：没有底心原子，如铜酸亚锌等。
这些晶体结构是根据晶体的对称性进行分类的，每一种晶体结构都有其独特的排列方式和空间位置。
通过研究晶体结构，可以揭示物质的物理和化学性质以及材料的制备和应用方面的特点。
几种常见的晶体模型
探索世界上几种常见的晶体模型，了解它们的基本结构以及在自然界和工业 中的应用。
晶体的基本结构
晶体是由原子、离子或分子有序排列而成的固体，拥有规则的几何形状和结构。它们具有高度的对称性和透明 度。
点阵模型
点阵模型是描述晶体结构的一种方式，通过将原子或离子视为均匀分布的点 来表示晶体的结构。它用于解释周期性结构和晶体缺陷。
NaCl型晶体
NaCl型晶体是一种典型的离子晶体结构，由正负离子按照体心立方排列而成。它具有高熔点、脆性和良好的 电导性。
锌伯氏体晶体
锌伯氏体晶体是由锌原子构成的金属晶体，具有紧密堆积的结构方晶体
面心立方晶体是一种常见的金属晶体结构，原子位于正八面体的每个面心上。 它具有高熔点和良好的可塑性。
立方氧化物型晶体
立方氧化物型晶体是一类由氧化物组成的晶体，通常具有高硬度、抗磨损和 高熔点。它们在电子、陶瓷和光学领域得到广泛应用。
金红石型晶体
金红石型晶体是一种复杂的氧化物晶体，具有六方最密堆积结构。它们在宝石和电子器件中常被用作材料。
花岗岩型晶体
花岗岩型晶体是一种以石英、长石和云母等矿物组成的岩石。它们在建筑和装饰领域得到广泛应用，具有多样 的颜色和纹理。
常见晶体结构中的有关数据分析
常见晶体结构中的有关数据分析常见晶体结构中的有关数据分析【摘要】在中学教材里，由于晶体各自结构的特殊性，学生在进行微观结构分析，尤其是与数据有关的分析时常常感到较困难。
而构建完整的空间概念，结合数学思维策略，是突破难点的最佳方法。
【关键词】晶体结构数据分析在中学教材里，涉及到结构的常见晶体有：离子晶体（NaCl晶体、CsCl晶体）、分子晶体（干冰晶体）、原子晶体（二氧化硅晶体、金刚石）以及过渡型晶体石墨等。
由于各自结构的特殊性，学生在进行微观结构分析，尤其是与数据有关的分析时常常感到较困难。
而构建完整的空间概念，结合数学思维策略，是突破难点的最佳方法。
在对各晶体结构进行分析前，先要弄清楚下面几个概念。
1.晶胞：在晶体结构中具有代表性的基本重复单位称为晶胞，晶胞在三维空间无限地重复就产生了宏观的晶体。
晶胞必须是平行六面体。
后面的举例都是以晶胞为分析对象。
2.晶胞中的实际含有粒子数：由于晶胞只是晶体中的一个单元，晶胞中的粒子不可避免地存在共有现象，因此，需要用均摊的方法计算出晶胞中实际含有的粒子数。
计算方法如下：（1）处于立方体顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子实际只有1/8属于该晶胞；（2）处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子实际只有1/4属于该晶胞；（3）处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子实际只有1/2属于该晶胞；（4）处于立方体内的粒子，则完全属于该晶胞。
3.晶体的密度：由于晶胞反应了晶体结构的一切特征，晶胞无限延伸即为晶体，所以，晶胞的密度即为晶体的密度。
4.配位数：在晶胞中与一个粒子（分子、原子或离子）最邻近的粒子（分子、原子或离子）数，叫做该粒子的配位数。
最邻近的粒子可能与中心粒子相同，也可能不同。
5.最近且等距的同种粒子数：与一种粒子最近且等距离的同种粒子数。
如果。
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几种常见晶体结构分析河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。
河北省化学学会会员。
市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。
联系电话：：：一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。
阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。
离子的配位数分析如下：离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为14，面上的微粒属于该单元中所占的份额为12，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为1。
1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个C l －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。
每个N a +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。
见图1。
晶胞中平均Cl －个数：8×18 + 6×12 ＝ 4；晶胞中平均Na +个数：1 + 12×14＝ 4 因此NaCl 的一个晶胞中含有4个NaCl （4个Na +和4个Cl －）。
2.氯化铯晶体中每个Cs +周围有8个Cl －，每个Cl －周围有8个Cs +，与一个Cs +距离最近且相等的Cs +有6个。
晶胞中平均Cs +个数：1；晶胞中平均Cl －个数：8×18＝ 1。
因此CsCl 的一个晶胞中含有1个CsCl （1个Cs +和1个Cl －）。
二、金刚石、二氧化硅——原子晶体1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。
每个C 原子以共价键与4个C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。
由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C 原子被12个六元环共用，每C —C 键共6个环，因此六元环中的平均C 原子数为6×112 ＝ 12 ，平均C —C 键数为6×16 ＝ 1。
C 原子数: C —C 键键数 ＝ 1:2； C 原子数: 六元环数 ＝ 1:2。
2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C 被Si 代替，C 与C 之间插氧，即为SiO 2晶体，则SiO 2晶体中最小环为12环（6个Si ，6个O ），最小环的平均Si 原子个数：6×112 ＝ 12；平均O 原子个数：6×16＝ 1。
即Si : O ＝ 1 : 2，用SiO 2表示。
在SiO 2晶体中每个Si 原子周围有4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子。
一个Si原子可形图1 图2 NaCl 晶体图3 CsCl 晶体图4 金刚石晶体成4个Si —O 键，1mol Si 原子可形成4mol Si —O 键。
但是由此有许多学生认为二氧化硅晶体结构中一个最小的环是由8个原子构成的。
实际上，在二氧化硅晶体中每个硅原子与周围的四个氧原子的成键情况与金刚石晶体中的碳原子与周围的其它碳原子连接的情况是相同的。
即每个硅原子与周围的四个氧原子构成一个正四面体。
只是每个氧原子又处在由另一个硅原子为中心的一个正四面体上。
即每个氧原子为两个硅氧四面体共用。
如上图所示。
从此图中可以明确看出，构成二氧化硅晶体结构的最小环是由12个原子构成的椅式环，注意图中∠O －Si －O =109°28′。
三、干冰——分子晶体干冰晶体是一种立方面心结构，立方体的八个顶点及六个面的中心各排布一个CO 2分子，晶胞是一个面心立方。
一个晶胞实际拥有的CO 2分子数为四个（均摊法），每个CO 2分子周围距离相等且最近的CO 2分子共有12个。
分子间由分子间作用力形成晶体。
每个CO 2分内存在共价键，因此晶体中既有分子间作用力，又有化学键，但熔、沸点的高低由分子间的作用力决定，重要因素是相对分子质量，因此当晶体熔化时，分子内的化学键不发生变化。
每个结构单元中含CO 2分子数目为：8×18 + 6×12＝ 4 四、石墨——混合型晶体石墨晶体是层状结构，在每一层内有无数个正六边形，同层碳原子间以共价键结合，晶体中C —C 的夹角为120℃,层与层之间的作用力为范德瓦尔斯力，每个C 原子被六个棱柱共用，每六个棱柱实际占有的C 原子数为2个。
每个正六边形拥有的C 原子数为：6×13＝2 ；每个C 原子平均形成 32 个共价键，C 原子数与C —C 键数之比为2 : 3。
石墨的独特结构决定了它的独特性质，该晶体实际介于原子晶体、分子晶体、金属晶体之间，因此具有各种晶体的部分性质特点，是一种混合型晶体。
如熔点高、硬度小、能导电等。
五、固态金属单质——金属晶体金属（除金属汞外）在常温下都是晶体，在金属中，金属原子好像许多硬球一样一层一层紧密地堆积着。
每个金属原子周围都有许多相同的金属原子围绕着。
其实由于金属原子的最外层电子都较少，故金属原子容易失去电子变成金属离子。
金属原子释放电子后形成的离子按一定规律堆积，释放的电子则在这个晶体里自由运动，这就是自由电子。
在金属晶体的内部，金属离子和自由电子之间存在较强的相互作用力，这个作用力便是金属键。
因此有人形象地将金属键比喻为金属阳离子沉浸在自由电子的海洋里。
例题分析：【例题1】现有四种晶体，其离子排列方式如下图所示，其中化学式正确的是C个，处于体心的原子1AB 。
B 选项中图7 CO 2晶体 图8 石墨的结构 AB 2 EF 2 X Y XY 3Z ABE 和F 均为4×18 ＝ 12，故B 的化学式为EF 。
C 选项中位于体心的X 原子1个，位于面心的Y 原子为 6×12 ＝3，位于顶点的Z 原子8×18＝1，故C 的化学式为XY 3Z 。
D 选项与NaCl 的结构相同，故D 的化学式为AB 。
答案：C 、D点拨：均摊法确定某些晶体的化学式的方法：均摊法是指每个晶体中平均拥有的离子数目。
例如立方晶体中粒子个数比的求法：①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子有18属于该晶胞； ②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子有14属于该晶胞； ③处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有12属于该晶胞； ④处于晶胞内的粒子，则完全属于该晶胞。
对于非长方体或正方体晶胞中粒子对晶胞的贡献看具体情况而定。
如石墨晶体，晶胞每一层内碳原子排列成正六边形，其顶点对六边形的贡献为13。
【例题2】NaCl 的晶胞如图，每个NaCl 晶胞中含有的Na ＋离子和Cl －离子的数目分别是A. 14，13B. 1，1C. 4，4D. 6，6【解析】Na ＋离子的数目：8×18 + 6×12 ＝ 4个；Cl －离子的数目：1+12×14＝ 4个 答案：C【例题3】（2010年全国卷）下面关于SiO 2晶体网状结构的叙述正确的是A ．最小的环上，有3个Si 原子和3个O 原子B ．最小的环上，Si 和O 原子数之比为1 : 2C ．最小的环上，有6个Si 原子和6个O 原子D ．存在四面体结构单元，O 处于中心，Si 处于4个顶角解析：二氧化硅是原子晶体，结构为空间网状，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶角，在SiO 2晶体中，每6个Si 和6个O 形成一个12元环（最小环），所以C 选项正确，A 、B 、D 选项均错误。
答案：C点拨：该题考查的是考生的空间想象能力和信息迁移能力，实际上第三册课本第一单元里面有SiO 2晶体网状结构结构示意图。
再次说明了化学学习要重视课课本，以本为本。
【例题4】（2010江苏高考）乙炔是有机合成工业的一种原料。
工业上曾用CaC 2与水反应生成乙炔。
(1) CaC 2中C 22-与O 22+互为等电子体，O 22+的电子式可表示为 ；1mol O 22+中含有的π键数目为 。
(2)将乙炔通入[Cu(NH 3)2]Cl 溶液生成Cu 2C 2红棕色沉淀。
Cu +基态核外电子排布式为 。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈（H 2C ＝CH －C≡N ）。
丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是 ；分子中处于同一直线上的原子数目最多为 。
(4) CaC 2晶体的晶胞结构与NaCl 晶体的相似（如右图所示），但CaC 2晶体中含有的中哑铃形C 22-的存在，使晶胞沿一个方向拉长。
CaC 2晶体中1个Ca 2+周围距离最近的C 22-数目为 。
解析：（1）根据等电子体原理可知，O 22+的电子式，在1mol 三键含有2mol 的π键和1mol 的δ键，故1mol O 22+中，含有2N A 个π键（2）Cu 为29号元素，要注意3d 轨道写在4s 轨道的前面同时还有就是它的3d 结构，Cu + 的基本电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 10（3）—通过丙烯氰的结构可以知道碳原子的杂化轨道类型为sp 和sp 2杂化，同一直线上有3个原子。
（4）依据晶胞示意图可以看出，从晶胞结构图中可以看出，1个Ca 2+ 周围距离最近的C 22-有4个，而不是6个，要特别主要题给的信息。
答案：（1）2N A （2）1s 22s 22p 63s 23p 63d 10 （3）sp 杂化 sp 2杂化 3 （4）4【例题5】石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下），可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。
下列说法正确的是A.石墨烯与石墨互为同位素B.0.12g 石墨烯中含有6.02*1022个碳原子C 石墨烯是一种有机物D.石墨烯中的碳原子间以共价键结合【解析】同位素的研究对象是原子，A 选项错误；0.12g 石墨烯的物质的量为0.01mol ，所含碳原子个数为0.01N A ，B 选项错误；有机物一般含有碳、氢元素，C 选项错误；由图示可知，石墨烯中碳原子间均为共价键结合，D 选项正确。
答案：D【例题6】（2010江苏高考）乙炔是有机合成工业的一种原料。
工业上曾用CaC 2与水反应生成乙炔。
(1) CaC 2中C 22-与O 22+互为等电子体，O 22+的电子式可表示为 ；1mol O 22+中含有的π键数目为 。
(2)将乙炔通入[Cu(NH 3)2]Cl 溶液生成Cu 2C 2红棕色沉淀。
Cu +基态核外电子排布式为 。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈（H 2C ＝CH －C≡N ）。
丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是 ；分子中处于同一直线上的原子数目最多为 。
(4) CaC 2晶体的晶胞结构与NaCl 晶体的相似（如右图所示），但CaC 2晶体中含有的中哑铃形C 22-的存在，使晶胞沿一个方向拉长。