晶体的结构及性质解剖
晶体的结构和性质课件
晶体的化学性质
晶体在特定条件下可以发 生化学反应，参与催化和 合成等重要化学过程。
晶体的力学性质
晶体的力学性质决定了晶 体的强度和变形特性，在 工程领域有重要应用。
晶体的应用
1
半导体材料
晶体在半导体领域有广泛应用，包
晶体管和集成电路
2
括集成电路和太阳能电池。
晶体管和集成电路的发明使得电子
技术得以飞速发展。
晶体的结构和性质
本课件介绍了晶体的结构和性质。包括晶体的概念和分类，晶体的周期性结 构和晶胞，晶体的点阵和空间群，晶体的物理、化学和力学性质，以及晶体 的应用。
晶体的概念和分类
Hale Waihona Puke 晶体的定义晶体是具有周期性结构的固体材料，由原 子、离子或分子按照一定规律排列而成。
晶体的分类
晶体可以根据化学成分、晶体形态和晶体 结构等特征进行分类。
3
晶体振荡器和滤波器
晶体振荡器和滤波器是电子设备中
医用晶体材料
4
关键的频率控制元件。
晶体材料在医学领域用于制作医疗 设备，如X光片和超声传感器。
结束语
晶体在现代科技中扮演着重要的角色，推动了许多领域的发展。展望未来，晶体的应用前景仍然 广阔。
晶体的结构
晶体的周期性结构
晶体具有高度有序的周期性 结构，使其具有特定的物理 和化学性质。
晶体的晶胞和晶格
晶体的结构是由晶胞和晶格 组成的，晶胞是最小重复单 元。
晶体的点阵和空间群
晶体的点阵和空间群描述了 晶体的几何特征和对称性。
晶体的性质
晶体的物理性质
晶体具有独特的光学、热 学和电学性质，可以应用 于光学器件、导热材料和 电子元件。
晶状体的解剖生理特征
晶状体的解剖生理特征
晶状体是眼睛中的一个重要结构，它在视觉过程中起着至关重
要的作用。
让我们从解剖和生理两个方面来深入了解晶状体。
首先，从解剖结构上来看，晶状体位于眼球的中央，它是由透
明的蛋白质和水分组成的。
晶状体呈透镜状，具有弹性，可以通过
肌肉的收缩和放松而改变形状。
这种形状的改变使得眼睛能够对不
同距离的物体进行对焦，从而实现清晰的视觉。
其次，从生理功能上来看，晶状体是眼睛中的一个光学透镜，
它的主要功能是将光线聚焦在视网膜上，这样视网膜上的光感受器
细胞才能将光信号转化为神经信号，然后传送到大脑进行图像处理。
晶状体的弹性使得它能够调节焦距，以便眼睛能够清晰地看到不同
距离的物体。
这种调节功能被称为调节力，它使得我们可以在近距
离和远距离之间快速切换焦距，从而实现清晰的视觉。
此外，晶状体还具有防止紫外线的功能，它可以吸收紫外线，
保护眼睛内部的结构不受紫外线的伤害。
总的来说，晶状体在解剖结构和生理功能上都是非常重要的。
它的透明性和弹性使得我们能够获得清晰的视觉，同时它的调节功能也使得我们能够适应不同距离的物体。
希望这些信息能够帮助你更全面地了解晶状体的解剖生理特征。
大学化学 第十二章 晶体结构解剖
3、 下 列 离 子：Mg2+、K+、Fe3+、Ca2+ 的 极 化 力 大 小 顺 序 为Fe3+、 Mg2+、 Ca2+ 、 K+ ， 它们的氢氧化物脱水由易到难的顺序为 KOH、Ca(OH)2 、 Mg(OH)2 、 Fe (OH)3 。
绝缘体
导体
8×10-19J(5eV) ≤ 禁带宽度Eg ≤0.48×10-19J(0.3eV)
半导体 0.48×10-19J(0.3eV) ≤ Eg≤4.8×10-19J(3eV)
不同类型的晶体结构与性质比较
结构和性质 晶格结点 作用力 典型实例
硬度 熔点 挥发性 导热性 导电性 延展性
离子晶体 正、负离子
离子的电荷越高、半径越小、离子的极化力越大
Al3+>Mg2+>Na+
电荷相等、半径相近时：
18电子构型
18+2电子构型 > 9～17电子构型
2电子构型
> 8电子构型
②离子的变形性（主要为负离子）
• 离子半径的影响：
离子半径大，变形性大 I- > Br- > Cl- > F-
• 离子电荷的影响：
正离子电荷越大，变形性越小(极化力大) 负离子电荷越大，变形性越大
C
( 同层 6，上下层各 3 )
B
A
C B A
第一层 第二层
第三层
A
B A
B A 六方紧密堆积
每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，
配位数 12 ：( 同层 6，上下层各 3 )
《晶体的结构和性质》PPT课件
2
3
2a3 8 2r3
V球243 r3 (晶胞2个 中)球 有
V球V晶胞 10% 074.05%
A1型堆积方式的空间利用率计算
解： V晶胞
a3
32 2
r3
晶胞中含 4个球 :
V球
4
4 r3
3
空间利用率 V球 V晶胞 74 .05 %
2.体心立方密堆积（A2）
• A2不是最密堆积。每个球有八个最近的配体
==90°, =120°
c
c
ba
a b
单斜 Monoclinic
abc ==90°, 90°
三斜 Triclinic
abc ===90°
晶胞中质点个数的计算
精选ppt
21
晶体结构的表达及应用
• 一般晶体结构需给出： • 晶系； • 晶胞参数； • 晶胞中所包含的原子或分子数Z； • 特征原子的坐标。
配位多面体的极限半径比
配位多面体 比（r+/r-）min
平面三角形 0.155
配位数
3
半径
四面体
4
0.225
八面体
6
0.414
构性判断
半径比（r+/r-） 0.225-0.414
四面体配位 0.414-0.732
八面体配位 >0.732
推测构型
影响晶体结构的其它因素
• M-X间的共价键，方向性； • 有的过渡金属形成M-M键，使配位多面
• 根据形成晶体的化合物的种类不同可以 将晶体分为：离子晶体、分子晶体、原 子晶体和金属晶体。
1. 离子晶体
• 离子键无方向性和饱和性，在离子晶体中 正、负离子尽可能地与异号离子接触，采 用最密堆积。
晶体的结构与性质
晶体的结构与性质晶体是由原子、分子或离子结构规则地排列而成的物质。
晶体的结构与性质密切相关，本文将就这两方面进行探讨。
一、晶体的结构晶体的结构由周期性的、有序的结构单元构成。
晶格是指晶体中原子、分子或离子的空间排列方式。
晶格是重复的，且具有平移对称性。
晶体的结构构成有三个要素：结构单元、晶体晶格和晶体对称性。
1.结构单元结构单元是指晶体中以晶格为单位所重复出现的最小结构单元，通常由几个原子、离子或分子构成。
例如，金刚石晶体中的结构单元是一个碳原子与四个相邻的碳原子方向而成的四面体。
2.晶体晶格晶体晶格是指结构单元通过平移而得到的三维有序排列方式。
晶体中的晶格具有特殊的对称性，可以被描述为点阵、面阵或空间群。
点阵是晶体中已知单胞的基本单位，它在三维空间中重复排列构成晶体。
面阵是晶体中由重出现排列的单胞面所构成的排列，通常用于描述平面电声晶体。
空间群则是晶体中单胞的空间重复排列方式，具有丰富的对称性和分子结构信息。
3.晶体对称性晶体对称性包括点群对称性、平面群对称性和空间群对称性。
点群对称性是指晶体中一个晶格单元的一系列对称操作所具有的对称性。
平面群是指晶体中具有一定晶面对称性的平面所对应的对称操作，通常用于描述平面电声晶体。
空间群则是晶体中单胞的空间重复排列方式所具有的对称性。
二、晶体的性质晶体的性质受到晶体结构、原子、分子或离子的排列方式以及化学键的强度等因素的影响。
晶体的性质表现为热学性质、光学性质、电学性质、磁学性质等。
1.热学性质晶体的热学性质随温度变化而变化，包括热膨胀系数、热传导率、热导率、热容等。
晶体的热膨胀系数与晶体的结构紧密相关，晶体结构相对稳定的晶体热膨胀系数较低。
2.光学性质晶体的光学性质是晶体中分子或离子吸收、散射、透过或折射光线的方式和规律。
光学性质包括吸收谱、荧光谱、紫外线谱等。
每一种晶体的光学性质都有独特的特点，其差异体现在某些颜色或光谱信息上。
3.电学性质电学性质与晶体的结构、化学键的特点等密切相关。
晶体的结构和性质分析
晶体的结构和性质分析晶体是由原子、离子或分子按照一定的空间排列规律组成的固体。
其具有有序排列的结构和特殊的物理性质，引人入胜。
本文将从晶体的结构和性质两个层面，对晶体进行详细的分析。
一、晶体的结构分析晶体的结构是其特殊性质的基础。
晶体的结构塑造了其形状、机械性质、热学性质等多种性质。
晶体的结构可以通过X射线衍射、电子衍射等方法进行研究。
X射线衍射是解析晶体结构最常用的手段之一。
通过射入晶体的X射线在晶体内发生衍射，然后根据衍射的图样来确定晶体的结构。
衍射图样由一系列强度峰组成，每个峰对应着晶体中的一组由原子或离子构成的平面，通过解析衍射图样的峰位置和强度，可以推断晶体的晶胞参数、晶体的对称性等。
这些参数和信息有助于我们理解晶体结构中的一些相互作用和性质。
另一个常用的方法是电子衍射。
电子衍射适用于微小晶体或纳米晶体的结构分析，因为电子束能够更容易进入晶体内部的微小空间。
通过电子束与晶体相互作用，发生散射，然后根据衍射图样来确定晶体结构。
相比X射线衍射，电子衍射具有更高的分辨率。
晶格是晶体结构的基本单位。
晶格是由一系列相互平行、等间距的平面和这些平面上的点组成的。
晶格起着排列晶体内原子、离子或分子的作用。
晶格中的原子、离子或分子分布着周期性，从而决定了晶体的物理性质。
二、晶体的性质分析晶体的结构直接影响了其物理性质，并且晶体的物理性质多样且复杂。
首先是光学性质。
晶体能够吸收、反射、透射电磁辐射，因此具有许多独特的光学性质。
晶体的吸收光谱和透射光谱可用于研究晶体中的电子能级和电子激发态。
其次是机械性质。
晶体通常是坚硬而脆弱的，因为晶体中的离子或分子受到晶格的限制，无法随意移动。
晶体的机械性质可以通过其硬度、强度、脆性等来描述。
另外，离子晶体还具有特殊的导电性。
离子晶体中的离子可以在晶体中移动，使得晶体能够导电。
这种导电性与离子的大小和电荷有关。
晶体还表现出很多其他特殊的物理性质，例如磁性、压电效应、热学性质等。
晶体结构与性质 PPT
1.定义：只含分子的晶体称为分子晶体
如碘晶体只含I2分子，属于分子晶体。
构成粒子：分子
碘晶体结构
构成晶体中粒子间的相互作用力：分子间作用力 (范德华力和氢键)
分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用 力,不破坏化学键,也有例外,如S8
注：分子内原子间以共价键结合，除稀有气体
因为 稀有气体分子为单原子分子，无共价键。
（5）绝大多数有机物晶体 乙醇，冰醋酸，蔗糖
(6)其他的:氯化铝,氯化铍
3.分子晶体的物理特性：
– 较低的熔点和沸点 – 较小的硬度 – 一般都是绝缘体，固态或熔融状态也不
导电,部分溶于水后导电。 – 溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相
关——相似相溶。
➢原因：分子间作用力很弱
分子晶体熔沸点变化规律
(3)相对分子质量相同或相近的物质，分子的极性越大，熔、沸 点越高。如沸点：CO>N2。
课堂练
下列说法正确的是( B )
A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂 B．分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高 C．分子晶体中，共价键键能越大，分子的
得了原子晶体干冰，下列推断中不正确的是 （B）
A.原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度 B.原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料 C.原子晶体干冰的硬度大，可用作耐磨材料 D.每摩尔原子晶体干冰中含4molC—O键
三、金属晶体
金属键： 金属阳离子和自由电子之间的强 烈的相互作用叫做金属键（电子 气理论）
3、原子晶体的物理性质
– 熔点和沸点很高 – 硬度很大 – 一般不导电（硅和锗是半导体） – 且难溶于一些常见的溶剂
课堂练
1.下列晶体中，化学键种类相同，晶体类型也相同的是 （B）
高二化学选修晶体结构与性质全章
钠、锌晶胞都是：8×1/8+1=2； 碘：（8×1/8+6×1/2）×2=8； 金刚石：8×1/8+6×1/2+4=8。
◆
典例分析 例:2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了 金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是 该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱 柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼 原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为
◆
6、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶 胞)的结构.请回答： (1)该化合物的化学式为_C_a_T_i_O_3_. (2)在该化合物晶体中，与某个钛离 子距离最近且相等的其他钛离子共
有____6______个.
(3)设该化合物的相对分子质量为M， 密度为 ag / cm3 阿伏加德罗常数为
氧（O2）的晶体结构
碳60的晶胞
（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ）
干冰的晶体结构图
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12个 ）
冰中１个水分子周围有４个水分子
冰的结构
4、晶体结构特征
（1）密堆积 只有范德华力，无分子间氢键——分子
密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12 个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2。 （2）非密堆积
NA，则晶体中钙离子与钛离子之间 的最短距离为_______.
7、如图是CsCl晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元） 已知晶体中2个最近的Cs+核间距离为acm，氯化铯 的相对分子质量为M，NA为阿佛加德
罗常数，则CsCl晶体的密度为
（单位：克/cm3）
A、8M/a3NA C、M/a3NA
晶体结构与性质
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3/26/2020
2.晶体形成的途径
• 熔融态物质凝固. • 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华). • 溶质从溶液中析出.
3.晶体的特性
• 有规则的几何外形
• 有固定的熔沸点
• 物理性质(强度、导热性、光学性质等）各 向异性
面心： 1/2 棱边： 1/4
顶点： 1/8
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3/26/2020
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____个、 占有的碳碳键数为2____个。 碳原子数目与碳碳化3学键数 目之比为_______.
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3/26/2020
1.离子晶体中离子的配位数的决定因素
(1)几何因素----正负离子的半径比(r+/r- )
r+/r- 0.225－0.414 0.414－0.732 0.732－1.00
配位数
４
６
８
(2)电荷因素----正负离子的电荷比
CaF2 晶体中正离子配位数8,负离子配位数为 。
3/26/2020
白磷的键角为多少？Wg白磷中磷磷单键的数 目为多少？
60°
(W/124) ×6 ×NA
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3/26/2020
晶体中Na+和Cl-间最 小距离为a cm， 计 算NaCl晶体的密度
4 58.5g mol1 N A mol1
(2acm)3
29.25 a3 NA
二、金属晶体的原子堆积模型
晶状体的解剖与生理PPT课件
无血管、无色素、无神经组织，其营养来自 于房水和玻璃体，主要通过无糖酵解途径来 获取能量。 随着年龄的增长，晶体的重量逐渐增加。出 生时为65mg，1岁时达到125mg，10岁时为 150mg，90岁时可达260mg。晶体核也越来越 大，弹性逐渐下降，透明性也有所降低。
晶状体病
透明性改变 —— 白内障 位置异常 —— 脱位、半脱位 形成及形态异常 —— 无晶状体 双晶状体 球形晶状体 圆锥形晶状体 晶状体缺损
临床表现
临床表现
﹡晶状体嵌于瞳孔区：晶状体一部分突出 于前方内，影响房水循环而致眼压急性升高。 ﹡晶状体脱位于球结膜下：严重外伤时， 角巩膜缘破裂，晶状体可脱位至球结膜下， 甚至眼外。
临床表现
当晶体全脱位离开瞳孔区后，患眼的 视力为无晶体眼视力，前房加深，虹膜 震颤。在脱位早期，晶体可随体位的改 变而移动。
临床表现
2.晶状体不全脱位（半脱位）： 瞳孔区可见部分晶状体，散瞳后可见部分 晶状体赤道部，该区悬韧带断裂。Marfan综 合征的晶体常向上方或颞侧移位，易发生视 网膜脱离；Marchesani综合征的晶体常向鼻 下方移位。前房深浅不一致，虹膜震颤。
诊
断
治疗原则
根据晶状体脱位程度进行治疗。
1.晶体全脱位：脱入前房内和嵌入瞳孔区的晶 状体应立即手术摘除；脱入玻璃体者，如无 症状可随诊观察。如发生并发症，如晶状体 过敏性葡萄膜炎、继发性青光眼和视网膜脱 离时需及时取出晶体；如脱入结膜下时，应 手术取出晶体并缝合角巩膜伤口。
治疗原则
2.晶状体不全脱位（半脱位）：如晶状体透明， 且无明显症状和并发症时，可不必手术。所 引起的屈光不正可试用镜片矫正。如半脱位 明显，或引起的屈光不正不能用镜片矫正时， 应考虑手术摘除晶状体。
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选修3 物质结构与性质
3．分子晶体(干冰)
每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个。
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选修3 物质结构与性质
4．金属晶体 (1)金属键——电子气理论 金属阳离子与自由电子间的强的相互作用。
(2)金属晶体的几种典型堆积模型
堆积 模型
采纳这种堆 积的典型代
表
空间利 用率
配位数
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选修3 物质结构与性质
考点一 几种典型的晶体模型 1．离子晶体 (1)NaCl型 在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同 时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个 Cl－。
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选修3 物质结构与性质
(2)CsCl型 在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个 Cl－，配位数为8。
选修3 物质结构与性质
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选修3 物质结构与性质
一、晶体的常识 1．固体可分为晶体和非晶体两类 具有①_规__则__的__几__何__外__形__的固体，叫晶体，不具有②_规__则_ _的__几__何__外__形_的固体，叫非晶体。 得到晶体的三条途径是③_熔__融__态__物__质__凝__固__；④_气__态__物__质_ 冷__却__，__不__经__液__态__直__接__凝__固__(_凝__华__)；⑤_溶__质__从__溶__液__中__析__出_。 晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现⑥_周__期__性__ 的有序排列的宏观表象。非晶体中粒子的排列则相对无 序，因而无自范性。晶体具有自范性的条件之一是⑦_晶__体_ 生__长___的__速__率__适__当_。
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选修3 物质结构与性质
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选修3 物质结构与性质
(3)晶格能 ①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，单 位kJ/mol，通常取正值。 ②影响因素 a．离子所带电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大。 b．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。 ③与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越 高，硬度越大。
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选修3 物质结构与性质
2．晶体的特点 (1)晶体的外形和内部质点排列的⑧_高__度__有__序__性__。 (2)晶体表现⑨_各__向__异__性__。 (3)晶体的⑩_熔__沸__点__固__定__。 (4)当单一波长的X射线通过晶体时，不同的晶体会得到不 同的X射线衍射图谱。 3．晶胞 (1)⑪_晶__体__结__构__的__基__本__单__元__叫做晶胞。 一般来说，晶胞都是平行六面体。但基本的结构单元只要 有完全等价的顶点、完全等价的平行面和完全等价的平行 棱，且能代表晶体的化学组成，都可当作晶胞对待。
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选修3 物质结构与性质
(2)所有非金属氢化物，如水、H2S、NH3、HCl、 CH4等，部分非金属单质如X2、O2、硫、N2、白磷、C60 等，部分非金属氧化物，如CO2、P4O6、P4O10、SO2等， 几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3等，绝大多数有机物的 晶体，都属于⑪分__子__晶体。
晶胞
简单 立方
Po
52% 6
钾型 Na、K、Fe 68% 8
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选修3 物质结构与性质
堆积 模型
采纳这种堆积 的典型代表
空间利 用率
配i 74% 12
铜型 Cu、Ag、Au 74% 12
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选修3 物质结构与性质
5.晶胞中微粒数目的计算 计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法。均摊法是 指每个晶胞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属于这个晶胞。 (1)长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。 ①处于顶点的粒子，同时为 8 个晶胞所共有，每个粒 子有18属于该晶胞；
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选修3 物质结构与性质
二、四种常见晶体 1．分子晶体中，分子内的原子之间以①_共__价__键__结合，而 相邻分子之间靠②_分__子__间__作__用__力_相互吸引。原子晶体里， 所有原子都以③_共__价__键__相互结合，整块晶体是一个三维的 ④_共__价__键__网__状__结__构__，又称⑤_共__价__晶__体_。在金属晶体中，原 子间以⑥_金__属__键__相互结合。离子晶体是由⑦_阳__离__子__和⑧ 阴__离__子__通过⑨_离__子__键__结合而成的晶体。 2．(1)某些非金属单质，如硼、硅、锗等；某些非金属化合 物，如碳化硅、氮化硼等；某些氧化物，如SiO2等，都属 于⑩_原__子_晶体。
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选修3 物质结构与性质
②处于棱上的粒子，同时为 4 个晶胞所共有，每个粒 子有14属于该晶胞；
③处于面上的粒子，同时为 2 个晶胞所共有，每个粒 子有12属于该晶胞；
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选修3 物质结构与性质
2．原子晶体(金刚石和二氧化硅) 金刚石中，C—C键键长为154 pm，键角为 109°28′，每个最小的环上有6个碳原子。SiO2晶体(正四 面体)中键角(O—Si键)为109°28′，每个最小的环上有12 个原子，其中，有6个Si和6个O。
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选修3 物质结构与性质
(2)晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看成是数量巨大的晶 胞“无隙并置”而成。 无隙是指：⑫_相__邻__晶__胞__之__间__没__有__任__何__间__隙__。 并置是指：⑬_所__有__晶__胞__都__是__平__行__排__列__，__取__向__相__同__的__。 (3)晶胞中粒子数的计算方法 晶胞任意位置上的一个原子A如果是被x个晶胞所共有，那 么，属于该晶胞的就是1/x。以立方体晶胞为例：①凡处于 立方体顶点的微粒，同时为⑭8_个晶胞所共有，属于该晶胞 的为⑮_1_/8_；②凡处于立方体棱上的微粒，同时为⑯4_个晶 胞所共有，属于该晶胞的为⑰1_/_4_；③凡处于立方体面上的 微粒，同时为⑱2_个晶胞所共有，属于该晶胞的为⑲1_/_2_； ④凡处于立方体体心的微粒，完全属于该晶胞。