化学《晶体结构的分析和计算》精品PPT课件
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化学第三章-晶体结构PPT教学课件
质点
晶胞 （2020平/10/1行6 六面体）
晶格
11
3. 晶胞参数(unit cell parameter)
晶胞的大小和形状由六个参数决定，称为晶胞参 数或点阵参数。a、b、c不一定相等也不一定垂直
2020/10/16
12
按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系
20注20/1：0/16对称性从上到下逐渐降低
13
与晶系对应的晶胞
c
bα
β γ
a
立方
c ba
三方
2020/10/16
c a
b
四方
c a
b
正交
c ba
六方
c ba
单斜
c ba
三斜
14
质点在晶胞上的分布类型
• 简单格子（P）：仅在单位平行六面体的8个顶角 上有结点；
• 底心格子（C）：除8个顶角上有结点外，平行六 面体上、下两个平行面的中心各有一个结点；
2020/10/16
3
3.1.1晶体的宏观特性
晶体： 一定的几何外形 固定的熔点 各向异性
非晶体： 无一定的几何外形 无固定的熔点 各向同性
2020/10/16
N4H H 2P4O
SiO2
金刚石
季戊四醇 4
晶体具有规则的几何构形，这是晶体最明 显的特征，同一种晶体由于生成条件的不 同，外形上可能差别，但晶体的晶面角 （interfacial anglt）却不会改变。
25
离子晶体的性质
（1）离子晶体的熔点较高，硬度较大，难挥发 （2）离子晶体在溶于水或熔融时，可以导电 （3）离子晶体一般较脆 （4）离子晶体物质一般较易溶于水
2020/10/16
第十二章 课时4 晶体结构的分析与计算 课件 2021届高三一轮复习化学(共68张PPT)
a＝ 3 4ρ×·N6A4，面对角线为 2a，面对角线的14为 Cu 原子 半径 r＝ 42× 3 9.00×46×.0624×1023cm≈1.28×10－8cm。
答案：12 42× 3 9.00×46×.0624×1023≈1.28×10－8
3.砷化硼的晶胞结构如图所示。与砷原子紧邻
的硼原子有________个，与每个硼原子紧邻
SmFeAsO1－xFx。(2)据图可知，锰离子在棱上与体心，数目为 12×14 ＋1＝4，氧在顶点和面心，数目为 8×18＋6×12＝4，所以化学式 为 MnO，故锰离子的化合价为＋2 价。(3)由题图可知，一个晶胞
中白球的个数＝8×18＋1＝2；黑球的个数＝4，因此白球代表的是 O 原子，黑球代表的是 Cu 原子，即 Cu 原子的数目为 4。(4)能量 越低越稳定，从图 2 知，Cu 替代 a 位置 Fe 型晶胞更稳定，其晶
(2)晶胞参数的计算方法
(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公 式(设棱长为a) ①面对角线长＝ 2a ②体对角线长＝ 3a ③体心立方堆积4r＝ 3a(r为原子半径) ④面心立方堆积4r＝ 2a(r为原子半径) ⑤刚性原子球体积V(球)＝43πr3(r为原子半径)
2．金属晶体空间利用率的计算方法 (1)空间利用率的定义及计算步骤
(4)(2019·沈阳模拟)磷化硼晶体的晶胞结构如图所示，其 中实心球为磷原子，在一个晶胞中磷原子的空间堆积方式为 ________，磷原子的配位数为________，该结构中有一个配 位键，提供空轨道的原子是________。
[解析] (1)由图可知，O 位于面心，K 位于顶点，与 K 紧 邻的 O 个数为 12 个。(2)由晶胞结构可知，一个晶胞中小球个 数为 8，大球个数为 4，小球代表离子半径较小的 Na＋，大球 代表离子半径较大的 O2－，故 F 的化学式为 Na2O；晶胞中与 每个氧原子距离最近且相等的钠原子有 8 个。(3)由图知，以面 心 Cu＋为研究对象，可看出 Cu＋周围有 4 个与其直接相连的 Cl－，即距离 Cu＋最近的 Cl－有 4 个。(4)由磷化硼晶体的晶胞 结构图可知，该晶胞中磷原子为面心立方最密堆积；P 原子的 配位数为 4，该结构中有一个配位键，提供空轨道的原子是硼 (B)。
答案：12 42× 3 9.00×46×.0624×1023≈1.28×10－8
3.砷化硼的晶胞结构如图所示。与砷原子紧邻
的硼原子有________个，与每个硼原子紧邻
SmFeAsO1－xFx。(2)据图可知，锰离子在棱上与体心，数目为 12×14 ＋1＝4，氧在顶点和面心，数目为 8×18＋6×12＝4，所以化学式 为 MnO，故锰离子的化合价为＋2 价。(3)由题图可知，一个晶胞
中白球的个数＝8×18＋1＝2；黑球的个数＝4，因此白球代表的是 O 原子，黑球代表的是 Cu 原子，即 Cu 原子的数目为 4。(4)能量 越低越稳定，从图 2 知，Cu 替代 a 位置 Fe 型晶胞更稳定，其晶
(2)晶胞参数的计算方法
(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公 式(设棱长为a) ①面对角线长＝ 2a ②体对角线长＝ 3a ③体心立方堆积4r＝ 3a(r为原子半径) ④面心立方堆积4r＝ 2a(r为原子半径) ⑤刚性原子球体积V(球)＝43πr3(r为原子半径)
2．金属晶体空间利用率的计算方法 (1)空间利用率的定义及计算步骤
(4)(2019·沈阳模拟)磷化硼晶体的晶胞结构如图所示，其 中实心球为磷原子，在一个晶胞中磷原子的空间堆积方式为 ________，磷原子的配位数为________，该结构中有一个配 位键，提供空轨道的原子是________。
[解析] (1)由图可知，O 位于面心，K 位于顶点，与 K 紧 邻的 O 个数为 12 个。(2)由晶胞结构可知，一个晶胞中小球个 数为 8，大球个数为 4，小球代表离子半径较小的 Na＋，大球 代表离子半径较大的 O2－，故 F 的化学式为 Na2O；晶胞中与 每个氧原子距离最近且相等的钠原子有 8 个。(3)由图知，以面 心 Cu＋为研究对象，可看出 Cu＋周围有 4 个与其直接相连的 Cl－，即距离 Cu＋最近的 Cl－有 4 个。(4)由磷化硼晶体的晶胞 结构图可知，该晶胞中磷原子为面心立方最密堆积；P 原子的 配位数为 4，该结构中有一个配位键，提供空轨道的原子是硼 (B)。
第三讲：晶体结构PPT课件
思考：金属晶体密度＝晶胞中金属原子质量和/金属原
，c 为六面体边长， α
，β，γ 分别是bc ， ca ,
ab 所组成的夹角。
B A
E G
C D
F H
.
26
晶系：根据晶轴长短和夹角的不同，晶体的分类 有七大晶系(布拉维系)：
.
27
棱柱体
棱锥体
立方晶系
a=b=c α=β=γ=90°
棱柱体
棱锥体
四方晶系
a = b ≠c α=β=γ=90°
.
28
棱柱体
.
晶 体 实 例
NaCl Al2O3 SnO2 AgI HgCl2 KClO3 CuSO4· 5H2O
34
2. 晶体类型
晶体的性质由晶胞的大小、形状和质点的种类 （分子、原子、离子）及它们之间的作用力决 定
金属晶体 原子晶体
组成 粒子
原子 离子
原子
粒子间 作用力
金属键
共价键
物理性质
熔沸点
硬度
熔融导 电性
密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能 尽可能降低，而结构稳定。
金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种： 六方密堆积(Hexgonal close Packing)； 面心立方密堆积(Face-centred Cubic clode
Packing)； 体心立方堆积(Body-centred Cubic Packing) 。
.
14
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关. 系比喻
15
然而，蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。
.
16
晶胞
• 晶胞是晶体微观结构的基本单元。
.
17
晶体结构的分析与计算PPT文档共30页
晶体结构的分析与计算
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
Hale Waihona Puke 29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
30
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
Hale Waihona Puke 29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
30
高考化学第一轮复习--晶体结构的分析与计算课件
C计算晶胞中各原子数： NhomakorabeaY：1
Ba：2 Cu：8×1/8 +8×1/4 = 3
均摊法是研究晶体结构的常用方法，但要注意以 下题型： 例：最近科学家发现一种由钛原子 和碳原子构成的气态团簇分子，如 图所示。顶角和面心的原子是钛原 子，棱的中心和体心的原子是碳原 子，则它的化学式是（ ）
A.TiC B.Ti6C7 C.Ti14C13 D.Ti13C14
[例3]金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方 ，即在立方体的8个顶点上各有一个金原子，各个面的 面心上各有一个金原子（如图），每个金原子被相邻 的晶胞共用。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗 常数，M表示金的摩尔质量。 (1)金晶体中每个晶胞中含有
4
个金原子；
(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球 外，还应假定 在立方体各个面的对角线上3个金原子彼 此两两相切 。
例．已知LiI晶体结构为NaCl型，实验测得Li+和I-最邻近的距 离为3.02×10-10m，假定Li+和I-都是刚性球。试回答下列各问：
⑴欲计算得到Li+和I-的近似半径，你还须做何假设？
⑵计算的Li+、I-近似半径⑶若用另一方法测得Li+的半径为 6.0×10-11m~6.8×10-11m，试验证你的假设是否正确。
晶体结构的分析与计算
一．几种典型的晶体结构分析 晶体 晶体结构 晶体详解
(1)每个碳与相邻4个碳以共价 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组成且六 原子不在同一平面内 (4)每个C参与4条C—C键的形 成，C原子数与C—C键之比 为1∶2
金 原子 刚 晶体 石
（1） FexO中的x值（精确至0.01）为 （2）晶体虽的Fen+分别为Fe2+和Fe3+， 在Fe2+和Fe3+的总数中， Fe2+所占分数 （用小数表示）为 ； Fe0.762+Fe0.163+O ； （3）此晶体的化学式为
高考化学二轮复习：关于几种常见晶体结构与计算PPT精美版
因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl
（1个Cs+和1个Cl－）。
宜城市第一中学化学教研组
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3、CaF2型晶胞
F-
Ca2+
（1）一个CaF2晶胞中含：
4个Ca2+和 8 个 F¯
（2）Ca2+的配位数：8 F-的配位数： 4
（3）与Ca2+的最近 的Ca2+有12个， 与F¯最近的F¯有6个
原子晶体熔化时，要破坏共价键,所以原
子晶体的熔沸点都很高
109º28´
共价键
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金刚石晶胞中含碳原子数：
8× +6× +4= 8
金刚石晶胞的棱边a与碳原子半径r 的关系：
金刚石的空间利用率
金刚石
P0=
= 34.0%
宜城市第一中学化学教研组
宜城市第一中学
练习2：2016. 37．[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）
六方最密堆积的空间利用率
= 74%
上下面为菱形边长a为
半径的2倍：2r
P0=
高为2倍正四面体的
高
=
=
高考化学二轮复习：关于几种常见晶 体结构 与计算P PT精美 版
宜城市第一中学化学教研组
体内：1
宜城市第一中学化学教研组
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练习1： 数一数，下列晶胞中分别平均含有几个原子？
钠
8×1/8+1=2
锌
碘
金刚石
8×1/8+1=2 碘分子：
8×1/8+6×1/2+4=8
8×1/8+6×1/2=4个
碘原子：4×2=8
（1个Cs+和1个Cl－）。
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3、CaF2型晶胞
F-
Ca2+
（1）一个CaF2晶胞中含：
4个Ca2+和 8 个 F¯
（2）Ca2+的配位数：8 F-的配位数： 4
（3）与Ca2+的最近 的Ca2+有12个， 与F¯最近的F¯有6个
原子晶体熔化时，要破坏共价键,所以原
子晶体的熔沸点都很高
109º28´
共价键
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金刚石晶胞中含碳原子数：
8× +6× +4= 8
金刚石晶胞的棱边a与碳原子半径r 的关系：
金刚石的空间利用率
金刚石
P0=
= 34.0%
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练习2：2016. 37．[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）
六方最密堆积的空间利用率
= 74%
上下面为菱形边长a为
半径的2倍：2r
P0=
高为2倍正四面体的
高
=
=
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练习1： 数一数，下列晶胞中分别平均含有几个原子？
钠
8×1/8+1=2
锌
碘
金刚石
8×1/8+1=2 碘分子：
8×1/8+6×1/2+4=8
8×1/8+6×1/2=4个
碘原子：4×2=8
晶体结构分析方法PPT
a b c d ( ) cos ( ) cos ( ) cos h k l
对于正交晶系:
cos2 cos2 + cos2 1
1 h 2 k 2 l 2 2 ( ) ( ) ( ) d a b c
对于立方晶系:
1 h2 k 2 l 2 2 2 d a
正点阵基矢的模越大, 则倒易点阵中相应基矢的模越小。
(3) 倒易点阵的性质 设 H hkl 为倒易点阵中任一矢量
H hkl ha * kb * lc *
(h、k、l 为任意整数)
则: H hkl 必垂直于正点阵 (hkl)晶面, 且
1 H hkl d hkl
b c , a* v
ca b* v
v: 正点阵单位格子的体积:
a b , c* v a (b c )
基矢交角间关系: 正点阵: ab ; b c ; ca
倒点阵:
a * b* *; b * c* *; c * a* *
(5)晶带: 晶体中平行于同一晶向的许多晶面的组合称为晶 带。此晶向称为晶带轴, 组成晶带的各晶面称为共带 面。
4. 倒易点阵(reciprocal lattice) 是由实点阵按一定规律转化成的一种虚点阵。 (1) 定义: S 三个基矢 a, b, c 正点阵 另一点阵 S * 三个基矢 a*, b*, c * 两点阵间满足如下关系:
Ewarld球应用举例
Ewarld球应用举例
▲ 极限球 通常只有少量的倒易阵点落于Ewarld球上, 将晶体 绕 S 沿空间所有可能的方向旋转, 相应倒易点阵绕 O*向反方向旋转可能与Ewarld球相遇的点阵范围是:
对于正交晶系:
cos2 cos2 + cos2 1
1 h 2 k 2 l 2 2 ( ) ( ) ( ) d a b c
对于立方晶系:
1 h2 k 2 l 2 2 2 d a
正点阵基矢的模越大, 则倒易点阵中相应基矢的模越小。
(3) 倒易点阵的性质 设 H hkl 为倒易点阵中任一矢量
H hkl ha * kb * lc *
(h、k、l 为任意整数)
则: H hkl 必垂直于正点阵 (hkl)晶面, 且
1 H hkl d hkl
b c , a* v
ca b* v
v: 正点阵单位格子的体积:
a b , c* v a (b c )
基矢交角间关系: 正点阵: ab ; b c ; ca
倒点阵:
a * b* *; b * c* *; c * a* *
(5)晶带: 晶体中平行于同一晶向的许多晶面的组合称为晶 带。此晶向称为晶带轴, 组成晶带的各晶面称为共带 面。
4. 倒易点阵(reciprocal lattice) 是由实点阵按一定规律转化成的一种虚点阵。 (1) 定义: S 三个基矢 a, b, c 正点阵 另一点阵 S * 三个基矢 a*, b*, c * 两点阵间满足如下关系:
Ewarld球应用举例
Ewarld球应用举例
▲ 极限球 通常只有少量的倒易阵点落于Ewarld球上, 将晶体 绕 S 沿空间所有可能的方向旋转, 相应倒易点阵绕 O*向反方向旋转可能与Ewarld球相遇的点阵范围是:
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例右图2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：
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： _1__2_
例4：
金刚石晶体中 含有共价键形成的 C原子环，其中最
巩固练习二：
已知晶体硼的基本结构 单元是由硼原子组成的正二 十面体，如图所示：其中有 二十个等边三角形的面和一 定数目的顶点，每个顶点为 一个硼原子，试通过观察分 析右图回答：此基本结构单 元是由_1_2_个硼原子构成，有 _3_0_个B-B化学键，相邻B-B键 的键角为_6_0_0_.
巩固练习三：
小结
一、晶胞对质点的占有率的计算 二、有关晶体的计算
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
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。
学与问
图3-9依次是金属钠、金属锌、碘、金刚石晶胞 的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？
图 3-9 钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图
无隙并置
平行六面 体
晶胞
三种典型立方晶体结构
简单立方 体心立方 面心立方
问题
平行六面体晶胞对组成晶胞 的各质点（晶格点）的占有率如 何呢？
体心： 1
面心：
1 2
棱边：
1 4
1
顶点： 8
一、平行六面体晶胞对组成晶胞 的各质点的占有率
体心： 1
面心:
1 2
顶点:
1 8
棱边:
1 4
二、有关晶体的计算
巩固练习五：
(1) 平均每个正六边形拥有___2__个锗原子, ___3__个氧原子. (2) 化学式为:__(G__e_C_H__2C__H_2_C_O__O__H_)_2O_ 3 或Ge2C6H10O3
巩固练习六：
某离子晶体的晶胞结构如右 图所示： ●表示X离子，位于立 方体的顶点；○表示Y离子，位 于立方体的中心。试分析： ①该晶体的化学式为 Y2X 。 ②晶体中距离最近的2个X与一 个Y形成的夹角为1_0_9_0_2_8_′_______
钠： 8 ╳ 碘：（ 8 ╳
1 8
+
1
=
2
1 8
+
6
╳
12）╳ 2 = 8
锌： 7 ╳ 金刚石：8 ╳
1 8
+
1
=
1
7 8
1 8
+
6
╳
1 2
+
4
=8
小结
立方体晶胞中各位置上原子总数的计 算方法分别是：
顶角上的原子总数 =1/8×顶角原子数 棱上的原子总数 =1/4×顶角原子数 面心上的原子总数 =1/2×顶角原子数 体心上的原子总数 =1×体心原子数
A B
化学式： A2B
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） 构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
A B
C
化学式： ABC3
二、有关晶体的计算
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。
已知晶体的基本单元 是由12个硼原子构成的 （如右图），每个顶点上 有一个硼原子，每个硼原 子形成的化学键完全相同， 通过观察图形和推算，可 知此基本结构单元是一个 正____面体20。
巩固练习四：
某晶胞结 构如图所示， 晶胞中各微粒 个数分别为：
铜___3_____个 钡___2_____个 钇___1_____个
的分析和计算
复习
晶体
固 体
非晶体
具有规则 的几何外形
没有规则 的几何外形
晶胞
晶体之所以具有规则的几何外形，是因其内 部的质点作规则的排列，实际上是晶体中最基本 的结构单元重复出现的结果。
我们把晶体中重复出现的最基本的结构单元
叫—— 晶胞
一般来说，晶胞都是平行六面体。整块晶体 可以看着是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
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
数目与碳碳化学键数目之比为
__2_:_3___.
例1：
在干冰晶体中， 平均每个晶胞（如图） 占有CO2分子的个数 为__4__，每个CO2分 子周围有__1_2__个与 之紧邻且等距的CO2 分子.
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） A B
化学式： 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）