单晶结构
晶态结构模型及单晶球晶结构
晶态结构模型及单晶球晶结构晶态结构是指一种固体物质的排列方式，这种排列方式是有序的、定型的，具有长程周期性。
晶态结构模型主要用于描述晶体的结构，其中包括单晶结构和球晶结构。
单晶是指一个晶体体积内的各向同性结构，即晶体内部没有明显的方向性，结构无规则。
单晶结构由多个晶体晶粒组成，每个晶粒内部具有完美有序的晶格结构，但晶粒之间的晶格排列是随机的。
单晶的特点是具有高度的周期性结构，无论从哪个方向观察，它的物理、化学性质都完全相同。
单晶结构模型常用于晶体生长、材料学、固体物理学等领域的研究。
球晶是由多个向同性单晶组成的，具有规则排列的晶体结构。
球晶结构模型是一种简化的模型，通过假设晶体结构为球体，并将每个球体理想化为一个点，用顶点表示晶体的原子、离子或分子。
球晶模型常用于描述无机晶体、金属晶体、或高分子晶体等。
在晶态结构模型研究中，常用的描述方法有晶格定向法、晶体缺陷点法、架构维数法等。
晶格定向法是通过描述晶格定向之间的关系，来建立晶格结构的模型。
晶格定向法主要使用晶体的方向指数和晶面指数来描述晶格定向。
通过确定晶格中的标准指向或标准晶面，可以建立晶体的坐标系，进而确定晶格结构。
晶体缺陷点法是通过描述晶体中的缺陷点类型和位置，来建立晶体的模型。
晶体缺陷点包括空位、肆足、杂原子、间隙等。
缺陷点的类型和位置对晶体的物理、化学性质以及晶体生长、变形等过程都有重要影响。
架构维数法是通过描述晶体中的架构维数，来建立晶体的模型。
架构维数指晶体结构中不同物种原子或离子的连接方式和关系。
架构维数法主要使用键长度、键角、配位数等来描述晶体的结构。
单晶和球晶结构模型的研究对于解析晶体结构、寻找新颖的物质性能等具有重要的意义。
通过分析晶体的结构模型，可以揭示晶态材料的物理、化学性质的本质，为材料设计和改性提供理论指导。
同时，晶态结构模型的研究也为新材料的合成、功能材料的设计和应用、材料性能的优化等提供了重要的参考。
因此，深入研究晶体的结构模型，对于推动材料科学的发展具有重要意义。
单晶结构解析总结.
INS文件的建立和更新
结构解析和精修的过程，是ins文件建立和 不断更新的过程，这主要是下列过程实 现的： xprep、xshell—refine、xl、xp、edit、 copy
参数
R1 残差因子
衡量结构模型与真实结构的差异
wR或wR2 加权重的残差因子（计算方法的差异）
数据好的结构，一般可以可以精修到wR2 <0.15，而
4、XL （各向同性修正）（或差值F峰合成）；
(1) 计算更新后的.ins文件或前边XL精修的结果，产生新 的.res（结果文件）和.lst文件（记录精修过程）
(2) 精修的参数 a 原子坐标（general positions
ห้องสมุดไป่ตู้
b 原子的位移参数(atomic displacement parameters)
单晶结构分析电子教案
第五章 用SHELXTL程序 进行结构分析的方法
H H HO HO HO OH O
H H H
OH
一 、 晶体学基本常识介绍
1. 单晶 2. 单晶的培养 3. 晶胞参数
4. 七大晶系、14种点阵、32个点群、
230个空间群
1. 晶体的选择与安置
2. 测定晶胞数据与基本对称性
二
3. 测定衍射强度数据
c 一个总标度因子 一个将实验中获得的衍射强度数 据校正为理论计算得到的F（000）一致的比例参数 d 其它可能参加的精修参数 无序结构中的占有率、消光效应参数、Flack参数等
H原子一般不参与精修，在结构精修中，往往被挷在与
它键合的原子（母原子）上，赋于是母原子1.2 ~1.5倍的 各向同性原子位移参数
几个参数：
•
• •
单晶结构解析技巧
单晶结构解析技巧1. 通常，H原子的处理方法作者要给出:(1)一般通过理论加H，其温度因子为固定值，可通过INS等文件查看(2) 水分子上H原子可通过Fourier syntheses得到(3)检查理论加上的H原子是否正确，主要看H原子的方向。
若不正确则删去再通过Fourier syntheses合成得到(4) 检查H原子的键长、键角、温度因子等参数是否正常。
通过检查分子间或分子内的H键是否合理最易看出H键的合理性(5) 技巧：有时通过Fourier syntheses得到的H原子是正确的，可一计算其温度因子等参就变得不正常，则可以固定其参数后再精修（如在INS中的该H原子前用afix 1,其后加afix 0）(6) 各位来说说方法与心得？2.胡老师，下面的问题怎么解决啊？谢谢您。
220_ALERT_2_B Large Non-Solvent C Ueq(max)/Ueq(min) ... 3.70 Ratio222_ALERT_3_B Large Non-Solvent H Ueq(max)/Ueq(min) ... 4.97 Ratio342_ALERT_3_B Low Bond Precision on C-C bonds (x 1000) Ang (49)B 级提示当然得重视了。
建议你先把H撤消，精修到C的热椭球不太变形和键长趋正常。
如做不到就要看空间群？衍射点变量比太小？以至追查到原始数据的录取参数和处理等。
这些粗略意见仅供参考，如何？3.在XP中画图时，只有一部分，想长出另外的对称部分。
我是envi完了，然后sgen长出来的，可是和symm显示的对称信息不一样。
比如：我根据envi的结果用sgen O1 4555得到的是O1A而不是O1D，这跟文献中标注的不一样啊，怎么统一呢？很困扰，忘达人指教。
xp里是按顺序编号的，第一个sgen出的的统一为A,依次标号。
你如果想一开始就统一D的话，重新name一下4.高氯酸根怎么精修呀？我用的SHETXL6.1版的，最好告诉我怎么用其中的XSHELL来做，我觉得他好用！Method 1DFIXDfix 1.42 0.02 Cl1 O1 Cl1 O2 Cl1 O3 Cl1 O4Dfix 1.42 0.02 O1 O2 O1 O3 O1 O4 O2 O3O2 O4O3 O4Method 2SADISadi 0.01 Cl1 O1 Cl1 O2 Cl1 O3 Cl1 O4Sadi 0.01 O1 O2 O1 O3 O1 O4 O2 O3 O2 O4 O3 O45. 晶体的无序是怎么造成的呀，是晶体培养的问题吗？如果无序太多，在解单晶的时候怎么办？我指的是很多的点，没有结构，他们的峰值都大于了0.5大于0.5没什么的，解完后都在1以下就可以了。
单晶结构解析讲义完美版
单晶结构解析讲义完美版晶体结构解析1.Shelxtl 使⽤流程※解析原始⽂件有hkl⽂件（或raw⽂件），包含衍射数据；p4p⽂件，包含晶胞参数※为⼀个晶体的数据建⽴project，该项⽬下所有⽂件具有相同的⽂件名；⼀旦在XPREP 中发⽣hkl⽂件的矩阵转换，则需要输出新⽂件名的hkl等⽂件，因此要建⽴新的project。
※⾸先运⾏XPREP，寻找晶体的空间群※然后运⾏XS，根据XPREP设定的空间群，寻找结构初解※在Xshell中观察初解是否合理，如不合理，需重回XPREP中设定其他的空间群2.Xshell 使⽤流程※找出重原⼦或者确定性⼤的原⼦※找出其余⾮氢原⼦※精修原⼦坐标※精修各项异性参数※找到氢原⼦(理论加氢或差值傅⾥叶图加氢)※反复精修，直到wR2等指标收敛。
最后的R1<0.06(0.08) wR2<0.16(0.18)※通过HTAB指令寻找氢键，判定氢的位置是否合理，并且将相关氢键信息通过HTAB和EQIV指令写进ins⽂件中※将原⼦排序(sort)3.cif ⽂件⽣成和检测错误流程※在步骤1、2完成后，在ins⽂件中加⼊以下三条命令bond $Hconfacta※此时⽣成了cif和fcf⽂件，将cif⽂件拷贝到planton所在⽂件夹中检测错误，也可以通过如下在线检测⽹址：/doc/aaaed6d749649b6648d74737.html /services/cif/checkcif.html※根据错误提⽰信息，修改或重新精修，将A、B类错误务必全部消灭，C类错误尽量消灭。
4.Acta E 投稿准备流程投稿前，请务必切实做好如下⼯作：※按步骤1、2、3解析晶体并⽣成相应cif和fcf⽂件。
※准备结构式图(Chemical structural diagram)、分⼦椭球图(Molecular ellipsoid diagram)和晶胞堆积图(Packing diagram)，最好是pdf格式。
单晶结构分析
文件结束命令
3.其它文件
晶体结构报表文件 4.INS文件的建立和更新 结构解析和精修的过程，是ins文件建立和不 断更新的过程，这主要是下列过程实现的： xprep、xshell—refine、xl、xp、edit、copy
res lst plt cif fcf pcf tex
xs、xl、refine产生的文件
常用的凝胶有：硅酸钠、四甲氧基硅胶、明 胶和琼脂等
5)水热法或溶剂热法 (hydrothermal method and solvothermal method) 特别难溶的化合物可用此法，重要的技巧是 控制好温度 6) 升华法(sublimation) 能长出好的晶体，但应用较少。
5. 晶体的挑选和安置
1) 晶体的挑选 必须选择在同一晶核上长成的单晶体。能够 满足单晶结构分析的晶体，须达到如下标准：
a）单晶的外貌 品质好的晶体，应该外形规整，有光泽的表面， 颜色和透明度一致，没有裂缝和瑕疵。
应该是一个完整的个体，不应有小卫星晶体 或微晶粉末附着。 不是孪晶。
b）单晶的大小
大小是一个重要因素。理想的尺寸取决于：晶 体的衍射能力和吸收效应程度（决定于晶体所含元 素的种类和数量）；所用射线的强度和探测器的灵 敏度（仪器的配臵）
晶体的安置方法
a
b
c
d
a 将晶体粘在玻璃毛上的正确做法 b 将晶体上包上一层胶等保护晶体 c 将晶体装在密封的毛细玻璃管中 d 将晶体粘在玻璃毛上的不正确做法
二 用SHELXTL程序进行结构分析
一) SHELXTL文件 1. 文件名 一般，同一结构，所有文件都用相同的名 （不能超过８个字符），只是扩展名不同 2. 两个必要文件(由XPREP程序产生) *.hkl文件: 所有的衍射点，每一点一行。 格式为：h k l F2 σ (F2)
单晶结构分析课件.
TITL ylid in P2(1)2(1)2(1) /标题 CELL 0.71073 5.9647 9.0420 18.4029 90.000 90.000 90.000 /波长及单胞参数 ZERR 4.00 0.0005 0.0008 0.0017 0.000 0.000 0.000 /Z值及参数偏差 LATT –1 /晶格(1:P；2:I；3:R；4:F；5:A；6:B；7;C) /对称心(有心：正值；无心：负值) SYMM 0.5-X, -Y, 0.5+Z /对称操作码，忽略SYMM x,y,z SYMM -X, 0.5+Y, 0.5-Z SYMM 0.5+X, 0.5-Y, -Z SFAC C H O S /原子类型 UNIT 44 40 8 4 /原子个数 TREF /直接法 HKLF 4 /衍射点形式 END
R(int) | Fo2 Fo2 (m ean) | / [ Fo2 ] R( sigm a) [ ( Fo2 )] / [ Fo2 ]
直接法在处理有心空间群时，有时可能失败，此时可把空间群 降低成无心结构但最后必须把它转化成有心结构，或者可使用 Patterson法。在有超过Na的重原子存在的条件下，Patterson法 可以给出较好的结果。其方法是：*．INS文件中删除TREF， 输入PATT。重新输入命令XS name。不过Patterson不进行结构 修正，也没有很好的表征参数。*程序默认的是TREF直接法。
(二)结构解释-XS
运行命令: xs name
它要求存在 name.ins 及 name.hkl 两个文件，并将产生 name.res 文件，在name.res文件中，XS自动按照所给的原子种类把最强的 峰命名为最重的原子，并把后续的峰按照其强度进行可能的命名， 同时还进行结构修正，产生更多的差Fourier峰。在某些情况下XS 结果是极其准确的，它可以直接得到大部分结构 (直接法)，而这 些结构在后续的差Fourier峰中都未必看的更清楚。 评 判 直 接 法 结 果 的 好 坏 ： 主 要 参 考 Rint( 一 般 小 于 0.6),CFOM(一般小于0.1)和RE(Eo与Ec的差，一般小于0.3)的值。
单晶结构解析范文
单晶结构解析范文单晶结构是指物质中晶体的一种形态，它由完全相同方向排列的晶体组成，所有晶体之间没有晶界，构成一个连续的整体。
单晶结构具有许多独特的性质和应用，因此在材料科学和工程领域中具有重要的研究价值和应用前景。
单晶结构的形成通常需要在适当的条件下进行晶体生长过程。
晶体生长是使固态材料从液态或气态到固态的过程，通过控制晶体生长条件可以获得单晶结构。
单晶结构具有高度有序的原子排列，没有晶界的存在，因此具有许多独特的性质。
首先，单晶结构具有高度各向同性。
在单晶中，不论是物理性质还是化学性质，都不会随着方向的改变而改变。
这是因为单晶中的晶格结构完全相同，原子或分子的环境在各个方向上都是一致的。
这种高度各向同性使得单晶在光学、电学、热学和力学等方面具有均匀性，可以得到更精确的测量结果。
其次，单晶结构具有较高的机械强度和导热性能。
由于单晶中没有晶界的存在，原子或分子之间的相互作用更加紧密，使得单晶具有较高的机械强度。
此外，单晶结构中的热传导路径更为连续，热阻较小，因此具有较高的导热性能。
这使得单晶在高温和高压环境下具有较好的稳定性和性能。
另外，单晶结构还具有特殊的光学性质。
根据单晶结构的晶类系统和晶面的不同，单晶具有各种各样的光学性质。
例如，石英是一种具有透明性和双折射特性的单晶材料，广泛应用于光学领域。
另外，通过控制单晶结构的生长条件，还可以获得具有特殊光学性质的材料，如具有非线性光学性质的晶体。
此外，单晶结构还被广泛应用于微电子和光电子领域。
在微电子器件中，单晶硅是最常用的半导体材料之一，它具有很好的电学性能和相对较低的电阻率。
而在光电子器件中，如激光器、LED等，单晶结构的应用也非常广泛，通过控制晶体的生长条件和掺杂方法，可以调控材料的光学和电学性质，实现各种功能器件的制备。
总之，单晶结构是一种具有高度有序原子排列的晶体形态，具有高度各向同性、较高的机械强度和导热性能、特殊的光学性质等独特特性。
在材料科学和工程领域，单晶结构的研究和应用有着重要的价值和广阔的应用前景。
《单晶结构分析》课件
同步辐射法：利用同步辐射照射晶体，分 析衍射图谱，确定晶体结构
电子显微镜法：利用电子显微镜观察晶体 表面，确定晶体结构
原子力显微镜法：利用原子力显微镜观察 晶体表面，确定晶体结构
03
单晶结构分析的实验技 术
X射线衍射技术
应用：分析晶体结构，确定 晶体的晶系、晶胞参数等
电子信息：单晶结构分析在电子信息领域的应用广泛，但需要解决半导体 器件、集成电路等难题
能源环境：单晶结构分析在能源环境领域的应用前景广阔，但需要解决新 能源材料、环境污染治理等难题
数据分析与模拟计算的挑战与机遇
数据量巨大：需要处理和分析大量数据
计算复杂度高：模拟计算需要大量的计算资源和时间
准确性要求高：模拟结果需要与实际结果高度吻合
原理：利用X射线与晶体相 互作用，产生衍射现象
实验步骤：样品制备、X射 线源选择、衍射数据采集、
数据处理
优点：分辨率高，可分析多 种晶体结构，广泛应用于材
料科学、化学等领域
电子显微镜技术
原理：利用电子束扫描样品表面，通过电子束与样品相互作用产生的信号来获取样品 的形貌和结构信息
特点：分辨率高，可以观察到纳米级别的样品结构
数据分析和模拟计算将共同 推动单晶结构分析的发展和
应用
跨学科合作与交流的加强
单晶结构分析与其他学科的交叉融合 跨学科合作在单晶结构分析中的应用 单晶结构分析在跨学科研究中的作用 加强跨学科合作与交流对单晶结构分析发展的影响
06
单晶结构分析的挑战与 展望
实验技术的局限性
实验条件：需要严格的实验 条件和环境控制
环境科学：单晶结 构分析在环境科学 中的应用，如污染 物检测、环境污染 治理等
《单晶结构解析》课件
这是一份关于单晶结构解析的PPT课件，旨在分享有关单晶结构的知识和应 用。通过该课件，您将了解单晶结构的基础知识、实验方法、解析步骤以及 应用领域等内容。
简介
什么是单晶结构？为什么要解析单晶结构？通过本节课件，您将了解单晶结构的定义以及解析单晶结构的重要 性。
基础知识
晶体的结构类型、常见的晶体符号以及晶胞参数的意义和计算方法是解析单晶结构的基础知识。本节课件将带 您深入了解这些内容。
实验方法
解析单晶结构的实验方法通常包括X射线衍射法、中子衍射法和电子衍射法。 本节课件将介绍这些实验方法的原理和应用。
实验步骤
解析单晶结构的实验步骤包括样品制备及处理、测量样品的衍射图谱、计算晶格常数和晶胞体积、解析晶格对 称性和原胞形状，以及确定原子位置和晶体结构。详细了解这些步骤，可提升单晶结构解析的能力。
应用
单晶结构在许多领域中都有广泛的应用。本节课件将介绍单晶结构的应用领域以及单晶结构解析在物质科学中 的重要性。
例分析
通过实际案例的解析过程与结果，探讨不同晶体类型的解析方法。深入分析这些案例，有助于加深对单晶结构 解析的理解和应用。
总结
本节课件将总结单晶结构解析的重要性，并展望其未来的发展趋势和研究方向。单晶结构解析是一个充满挑战 和发展机遇的领域。
参考文献
在最后一节课件中，将提供相关论文和著作的引用，方便学习者进一步深入 研究单晶结构解析相关的资料。
单晶结构分析讲座
单晶结构分析讲座单晶结构分析是材料科学领域的一项重要研究内容，通过对材料中的单晶结构进行分析，可以了解其晶体中的原子排列方式、晶格常数、结晶度、晶体缺陷等信息，从而深入理解材料的性质和行为。
本次讲座将介绍单晶结构分析的基本原理、常用的实验方法和分析技术，并结合实例进行具体讲解。
首先，我们需要了解什么是单晶结构。
在材料科学中，晶体是指具有有序周期性排列的原子或分子的固体物质。
而单晶是指晶体中仅有一个晶体结构。
相比之下，多晶体中有很多个晶体并存，每个晶体的晶格方向可能不同。
单晶具有一致的晶体结构，因此具有更好的物理性能和化学稳定性，被广泛应用于材料科学和领域。
为了得到单晶样品进行分析，有多种实验方法可以选择。
最常见的方法是X射线衍射（XRD）。
X射线是一种电磁波，其波长与晶格常数相当，因此能够通过晶体结构产生衍射现象。
通过观察样品衍射出的条纹图案，我们可以推断出晶体的结构信息。
X射线衍射还可以用于测量晶体的晶格常数、晶体缺陷等参数，并可以与理论计算进行比较。
此外，还有电子衍射和中子衍射等方法也可以用于单晶结构分析。
电子衍射使用电子束而不是X射线，可以获得更高的分辨率和更详细的信息。
中子衍射则利用中子束进行衍射，对于有机物质和含有氢原子的材料有一定的优势。
在进行单晶结构分析时，还需要进行数据处理和结构模型建立。
数据处理方面，可以使用衍射数据的峰位和强度进行峰位拟合、样品定位、岛压缩等操作，在提取样品结构信息时起到辅助作用。
结构模型建立方面，可以利用已知的结构信息进行模型匹配，或者通过实验数据进行晶体结构的直接解析。
在实际的单晶结构分析中，还需要克服一些挑战和困难。
首先，进行单晶样品的制备十分关键，需要得到高质量的单晶样品。
其次，不同晶体结构之间差异较大，无法使用通用的方法进行分析。
因此，需要不同的实验和计算方法进行分析。
另外，对于非常复杂的晶体结构，可能需要使用高级的分析技术，如采用高分辨率的XRD仪器或者利用同步辐射源，以获取更详细的结构信息。
单晶结构解析范文
单晶结构解析范文单晶结构是固体材料中的一种晶体形态，与此相对的是多晶结构。
在物理学和材料科学领域，对单晶结构的研究具有重要的科学意义和应用价值。
本文将从单晶结构的定义、形成机制以及在科学研究和工业生产中的应用等方面进行解析。
首先，单晶结构是指材料中所有晶体都是同一种密排组织方式的晶体，晶胞参数完全相同，而多晶结构则是指材料中含有多种密排组织方式的晶体。
单晶结构的形成与晶体的生长过程有关。
晶体生长是指固体材料中晶体的逐渐增大和演化的过程。
晶体的生长需要充分的时间和适宜的环境条件。
单晶结构的形成通常需要较长的时间和较高的生长温度。
在恰当的生长条件下，晶体的各向同性增长是单晶的充分条件。
其次，单晶结构在科学研究中具有重要意义。
单晶结构通常具有比多晶材料更高的物理性能，因为晶体结构的完整性更高。
单晶结构对于研究材料的物理性质，例如热膨胀性、热导率、机械性能等具有重要的影响。
通过制备单晶样品，可以准确测量和研究晶体的各向异性和晶格缺陷等特性。
此外，单晶结构的研究对解析材料的微观结构和理解材料的宏观性质也非常重要。
再次，单晶结构在工业生产中也有广泛的应用。
单晶结构的材料通常具有优异的热稳定性和机械性能，因此广泛应用于高温、高压、高性能的工程材料中。
例如，单晶镍基合金被广泛应用于航空发动机中的高温部件，如涡轮叶片、燃烧室衬板等。
单晶结构的金刚石用作高效切削工具，具有极高的硬度和耐磨性。
此外，单晶结构也在电子器件、光学器件等领域得到应用。
最后，对单晶结构进行解析的方法主要包括X射线衍射、电子显微镜等。
X射线衍射是一种广泛应用于单晶结构分析的非破坏性分析方法。
通过测量X射线在晶体中的散射图样，可以确定晶体的晶格参数、晶胞对称性以及晶格缺陷等。
电子显微镜则可以提供更高的空间分辨率，可以用于观察单晶结构中的晶格缺陷和原子构型等细微特征。
综上所述，单晶结构是固体材料中的一种晶体形态，具有独特的结构和性质。
对单晶结构的研究不仅对于科学研究具有重要意义，还在工业生产中得到广泛应用。
单晶结构解析技巧
(5) 技巧：有时通过Fourier syntheses得到的H原子是正确的，可一计算其温度因子等参就变得不正常，则可以固定其参数后再精修（如在INS中的该H原子前用afix 1,其后加afix 0）
反过来讲如果一个结构报告把 H参数都准确列出，我们可以认定这是一篇高水平的研究。
理论加 H是基于分子几何构型指定 H的辅助方法，水和甲基等等都不是它可应付得来的。
看来是介绍能量优化理论计算来指定 H的时候了，将请国武老师贴出两篇好文章供分享。
有关的计算程序已在论文中列出并可在网上下载，希望这种“理论加氢”方法得以推广。
如果无序太多，在解单晶的时候怎么办？我指的是很多的点，没有结构，他们的峰值都大于了0.5
大于0.5没什么的，解完后都在1以下就可以了。特殊的比较大的在重原子附近也没有关系
5.
比较确切的定义是单胞中你测定的或你设想的“化学式”的数目。
在分子晶体中，Z 是分子数，在其它各类晶体中则为化学式个数。
2）氢键，水分子的H应位于能形成合适的氢键位置上，而不是随意的位置。
基于以上两点考虑，在用SHELXTL程序精修时，在主体骨架都确定之后把残余峰的数量改为50，甚至更大（PLAN 50）,然后在O周围的残余峰中仔细辨认，把位置合适的残余峰定为H。
从残余峰中得到H原子，键长一般不是理想的键长，而且位置在经修过程可能会发生改变，为了解决这些问题，我们可以这样来做。
（6）各位来说说方法与心得？
2.
胡老师，下面的问题怎么解决啊？谢谢您。
220_ALERT_2_B Large Non-Solvent C Ueq(max)/Ueq(min) ... 3.70 Ratio
单晶结构解析总结
改善方法：选用质量好、较大的晶体重新收集衍 射数据。
(2) 正确给出化合物分子式或元素类型 (3) 给出文件名
2、SHELXBiblioteka （或XS）解初模型操作XPREP产生的.ins和.hkl文件 产生 .res（结果文件） 和
(2) 精修的参数 a 原子坐标（general positions b 原子的位移参数(atomic displacement parameters) c 一个总标度因子 一个将实验中获得的衍射强度数 据校正为理论计算得到的F（000）一致的比例参数 d 其它可能参加的精修参数 无序结构中的占有率、消光效应参数、Flack参数等 H原子一般不参与精修，在结构精修中，往往被挷在与 它键合的原子（母原子）上，赋于是母原子1.2 ~1.5倍的 各向同性原子位移参数
晶
体
结
4. 衍射数据的还原与校正
构
分
析 的
5. 结构解析： 直接法与Patterson法 Fourier合成
步
骤
6. 结构模型的精修
7. 结果的解释与表达
a, b, c, , 晶系，Laue群 系列hkl, I, (I)等 系列hkl, Fo2, (Fo)等
部分或全部原子坐标
全部原子坐标和位移参数等 分子的几何数据、结构图等
几个参数：
• 信噪比I/ （运行XPREP和XS时可以看到）
• 诊断指标（Figure of merit，简称FOM） • 综合诊断指标(CFOM) （应尽可能小） （运行XPREP
时可以看到）
Rsigma
Rsigma = [(Fo2)]/ [Fo2]/
单晶结构解析过程
单晶结构解析过程
单晶结构解析过程是指通过实验和数据分析来确定晶体中原子的位置、晶格参数和晶体结构的方法。
下面是单晶结构解析的常见步骤：
1. 晶体生长：首先需要获得足够大的单晶样品。
这可以通过各种方法实现，如溶液法、气相法或熔融法。
2. 数据收集：使用X射线衍射技术或中子衍射技术，将单晶样品放置在仪器中，并记录衍射图案。
这些衍射数据包含了不同角度的散射强度和相位信息。
3. 数据处理：对收集到的衍射数据进行处理和分析。
其中一个关键步骤是解析Laue图或斑图，确定晶体的晶系和对称性。
4. 相位问题：由于晶体中的散射信息只包含幅度而没有相位，所以需要采用一些方法来解决相位问题。
常见的方法包括多晶片、重组法、直接法和Patterson法等。
5. 结构求解：根据已解决的相位问题，借助计算机软件或手动计算，进行晶体结构求解。
这个过程包括模型建立、参数优化和误差分析等。
6. 结构修正：对求解得到的初始结构进行修正和调整。
这可能涉及到原子位置的微调、氢原子的添加、电荷密度修正等。
7. 结果验证：最后，通过一系列实验数据和计算方法来验证所得到的晶体结构。
这些包括衍射数据与计算模型之间的比较，键长和键角的合理性，以及物理化学性质的一致性等。
单晶结构分析
“Eine Neue Art von Strahlen”
“一种新的射线----初步报告” 维茨堡物理学医学会会刊
• 5 Jan. 1896
“X-ray discovered by Rontgen”
维也纳新闻报
• 23 Jan
Alber von Kolliker suggested Rontgen ray
当时艾瓦尔德是索末菲(A.Sommerfeld) 的学生,1910 年确定论文题目为“各向 同性的谐振子作各向异性排列时对光学 性质的影响”, 企图从微观上解释晶体为什么会产生双折射。当时 量子力学尚未问世,他将普朗克和洛伦兹的经典色散 理论推广到各向异性的周期结构中,考虑电磁波与倒 空间点阵排列的谐振子之间相互作用和传播,这是数 学上和物理上难度很大的问题。 1912 年1 月艾瓦尔德的论文大体就绪,但有些结果把 握不大,他去请教当时在光学理论方面声誉很高的劳厄
提交巴伐利亚科学院，
后在学报上发表，劳厄
自己于1912年6月8 日 向柏林物理学会作了这
项发现的报告
25年后普朗克“1912年6月14日当劳厄先生…..给我们看了 他的第一批照片….听众并未完全信服…但是当看到ZnS典 型劳厄图后….每个听众都认识到一件伟大的事发生了…..”
劳厄选了5个波长标定了ZnS四重对称衍射斑点数， 当时是 把X射线衍射与晶体结构定量地联系的一个重要进展。一年 后小布拉格指出其不正确
的贡献应获诺贝尔奖
7
1985艾瓦尔德去逝后，设艾瓦尔 德奖奖励在X射线衍射动力学理 论作出重要贡献科学家
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。
单晶结构分析
5. 晶体的挑选和安置
1) 晶体的挑选
必须选择在同一晶核上长成的单晶体。能够 满足单晶结构分析的晶体，须达到如下标准：
a）单晶的外貌
品质好的晶体，应该外形规整，有光泽的表面， 颜色和透明度一致，没有裂缝和瑕疵。
应该是一个完整的个体，不应有小卫星晶体 或微晶粉末附着。
点阵，在三个轴上的截距
分别为a/h、b/k、c/l，h、
b
k、l为互质的整数，则
（hkl）称为这一族平面点
阵的指标，也称为Miller
指数
a
3）Miller指数为（hkl）的一族平面点阵，包
含了点阵中全部点阵点，相邻的两平面间的距离
为d(hkl)
3. X射线衍射基本原理
X射线是一种波长在0.001nm～10nm之间 的电磁波，用于单晶结构分析的Ｘ－射线的波 长(0.071073nm)与晶面间的距离相当。当一束 平行单色X射线通过晶体时，在偏离入射光的 某些方向，会观察到一定的强度，即为衍射现 象。衍射的方向与所用波长(λ)、晶体结构和晶 体取向有关。
2d(hkl)sinθ(hkl)=λ
或： sinθ(hkl) =λ/２·1/ d(hkl)
单晶X射线衍射线的强度
晶体对X射线的衍射主要源于原子核 外的电子对X射线的相干散射。原子序数 不同，核外电子数不同，衍射能力有差 别；原子的分布和位置不同，相干散射 的结果也不同。因此衍射的强度中蕴藏 着晶体中所含原子种类、数量以及分布 的有关信息。
· · · · · 把分子
· ·
b·a ·
· ·
· ·
· （或原子） · 抽象为一个
· · · · · 点（结构基
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Systematic absence exceptions: b-- c-- n-- 21--
N 247 240 237 6 N(I>3s)231 224 221 4 <I> 113.3 120.8 139.2 0.8 <I/s> 28.7 27.3 28.2 9.3
-c- -a- -n- -21156 155 153 6 144 141 127 0 187.9 194.4 108.3 0.1 29.5 29.3 23.5 1.3
定义单胞的 化学组成
[R] RECIPROCAL Space Displays 建立计算指令文件
[U] UNIT-CELL transformations
[T] Change TOLERANCES
[O] Self-rotaion function
[Q] Quit Program 自
退出程序
旋 函
转换 晶胞
Mean intensity = 0.0 109.2 106.3 103.4 111.7
Mean int/sigma = 0.0 27.8 26.7 28.0 27.7
27.80
F
Obv Rev All
2940 2596 2604 3910
2843 2514 2524 3780
106.3 108.5 110.3 108.8
Option A: FOM = 0.025 deg. ORTHORHOMBIC P-lattice R(int) = 0.022 [ 3032] Cell: 5.965 9.042 18.403 90.00 90.02 90.01 Volume: 992.52 Matrix: 1.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000
name.hkl name.p4p
SHELXTL程序运行图
XPREP
确定空间群 建立.ins文件
name.hkl name.ins
name.res
改名
name.ins
改名
XS
解初结构
XL
最小二乘修 正等
name.hkl name.cif
结构图
name.res
XP
画图
name.ins
XCIF
打印表格
0 0 487057.13 2178.69 1
……
hkl
I σ(I)(3I4,2F8.2)
两个必要文件(由XPREP)
name.hkl, name.ins
结构解析和精修的过程，是ins文件建立和不断更新的过程， 这主要是下列过程实现的:XPREP、XS、XL、XP
其它文件
res xs、xl、refine产生的文件 lst 记录xs、xl、refine过程和结果的文件 plt XP中做的图形文件 cif 晶体学信息文件 fcf 结构因子文件 pcf 记录仪器型号、晶体外观等的文件 tex 晶体结构报表文件
•单击进入XPREP程序 合并衍射数据
•根据程序的提示输入晶胞参数 计算显示
•选择可能的晶格
Patterson截面
程序则显示以下菜单： [D] Read,Modify or Merge DATDSETS
寻找更高 的对称性
[P] Contour PATTERSON Secions
确定或输
[H] Search for HIGHER mertric symmetry 入已知的
27.5 27.8 27.7 27.8
Select Option寻找最高对称性：
SEARCH FOR HIGHER METRIC SYMMETRY ------------------------------------------------------------------------------
二、数据处理--XPREP
运行步骤：
1.从name.hkl文件(若存在)或name.raw文件中读入衍射 点；2.从name.p4p或键盘获得单胞参数及误差 3.判断晶格类型 4.寻找最高对称性 5.确定空间群 6.输入分子 7.建立 name.hkl和 name.ins
* XPREP的主要功能和应读用入、更改、
空间群的类型 centro non-centro chiral
SPACE GROUP DETERMINATION …… Mean |E*E-1| = 0.713 [expected .968 centrosym and .736 non-centrosym] Chiral flag NOT set
一、SHELXTL程序简介
主要包含五个程序：XPREP, XS, XP, XL, XCIF
主要文件：name.hkl, name.ins, name.res, name.lst, name.cif等
衍射点文件：name.hkl(ASCII)
0 0 1 36.57 1.31 1
0 0 3 112.06 4.07 1
改变一些变 量的容忍值
显示倒 易空间
判断晶格类型：
3910 Reflections read from ; mean (I/sigma) =
Lattice exceptions: P A
BC
I
N (total) =
0 1948 1951 1981 1945
N(int>3sigma)=
0 1890 1878 1918 1881
[S] Determine or input SPACE GROUP
空间群
吸收 校正
孪晶缺 面试验
[A] Apply ABSORPTION corrections
[M] Test for MEROHEDRAL TWINNING
重设原 始晶胞 的晶格 类型
[L] Reset LATTICE type of Original Cell [C] Define unit-cell CONTENTS [F] Setup SHELXTL FILES
Select Option [A]:
若太多不能在一屏上显示时可 中断，再查阅生成的PRP文件
判断标准：R(int)，尽量选用最高对称性，R(int)在0.15以下 一般即可认为对称性成立。
不要随意降低对称性。
确定空间群：
按照晶系，晶格类型，E值统计，消光特点来判断空间群，并 给出了可能的空间群及其对应的综合因子CFOM，CFOM越小， 空间群的可能性越大，CFOM小于1表明建议的空间群很大可 能是正确的，而大于10则很可能是错误的，小于10的空间群一 般认为可以接受的。