晶体结构解析步骤
蛋白晶体结构解析流程
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晶体结构解析
晶体结构解析
晶体结构解析是通过实验测定晶体的结构，并确定晶体中原子或分子的排列方式、空间坐标和键合情况等信息的过程。
晶体结构解析对于研究材料的物理、化学和生物学性质以及设计新材料具有重要意义。
晶体结构解析的步骤包括：
1. 晶体的培养和选取：选择合适的晶体生长条件，培养出高质量的晶体。
2. X 射线衍射实验：使用 X 射线衍射仪对晶体进行衍射实验，得到衍射图谱。
3. 数据处理和结构因子计算：对衍射图谱进行数据处理，计算结构因子。
4. 结构模型建立：根据结构因子和化学知识，建立晶体的结构模型。
5. 结构精修：通过不断调整结构模型的参数，使其与实验数据相符合，得到最终的晶体结构。
晶体结构解析需要结合化学、物理学和数学等多学科知识，需要专业的实验技能和计算能力。
目前，晶体结构解析已经成为材料科学、化学、生物学等领域的重要研究手段。
XRD晶体结构分析
布拉格方程的提出
1913-1914年，英国物理学家Bragg父子利用X-射线成功测 定了NaCl晶体的结构并提出了Bragg方程，共同获得1915 年的诺贝尔物理学奖。
n2dsin
Bragg 父子
NaCl晶体及模型
DNA双螺旋结构的发现
1953年，英国科学家沃森等利用X-射线衍射技术成功揭示 了DNA分子具有双螺旋结构，获得了1962年诺贝尔医学奖。
Bragg方程
n为1，2，3…等整数 θ为相应某一n值的衍射角 n则称衍射级数
X-射线晶体学中最基本的方程之一
据此，每当我们观测到一束衍射线，就能立即想象出产生这个衍射的面网 的取向，并且由衍射角θ便可依据Bragg方程计算出这组面网的面网间距
（X-射线波长已知）
Bragg方程
Bragg方程： 2dhklsinθ = nλ
电子衍射
1954 化学
鲍林Linus Carl Panling
化学键的本质
1962 化学
肯德鲁John Charles Kendrew 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz
蛋白质的结构测定
1962
生理医学
Francis Maurice
H.C.Crick、JAMES h.f.Wilkins
d.Watson、
Christian
William
Nicolaus Steno
Haüy
Samuel Weiss Hallowes Miller
(1638-1686) (1743-1822) (1780-1856)
(1801-1880)
Auguste Bravais (1811-1863)
晶体结构中的平移重复规律只有14种
晶体衍射流程和结构解析原理
晶体衍射流程和结构解析原理晶体衍射是研究晶体内部结构的重要方法之一，其流程和结构解析原理如下：
晶体衍射的流程：
晶体表面反射：当X射线或电子束照射到晶体表面时，部分能量因晶面反射而损失，形成衍射束。
衍射斑的形成：衍射束投射到荧光屏上，形成对称性或者具有几何规则的斑点，即衍射斑。
结构解析：根据观察到的衍射花样，可以确定晶体的结构、种类和点阵常数等。
晶体衍射的结构解析原理：
布拉格方程：2dsinθ=nλ，其中d是晶面族的晶面间距，θ是X 射线入射方向和晶面之间的夹角，λ是X射线的波长，n是衍射级数（0,1,2,3,…等整数）。
相干干涉：当X射线被原子散射时，散射波中会有波长与入射波波长相同的相干散射波，这两个波长相同的波在某些方向上会发生干涉，从而形成衍射线。
晶体的周期性结构：晶体的微观结构具有周期性，这种周期性决定了晶体的衍射方向。
结构解析：通过解析衍射图样，可以确定晶体中原子的排列方式和间距，进一步确定晶体的结构、晶格常数、晶体的对称性、原子的
排列方式等信息。
总之，晶体衍射是一种非常有效的研究晶体内部结构的方法，通过解析衍射图样，可以获得晶体内部结构的丰富信息。
晶体结构解析基本步骤
晶体结构解析基本步骤1.实验准备阶段：在晶体结构解析之前，首先需要准备精心选择的晶体样品。
由于X射线衍射技术对于晶体品质要求较高，因此必须获得具有高质量的单晶。
通常采用慢结晶法、溶液法或气相法获得单晶。
此外，还需要准备一台高质量的X射线衍射仪。
2.数据收集阶段：在这个阶段，使用X射线衍射仪对晶体样品进行照射。
在衍射仪中，晶体样品会被照射出一系列衍射斑点。
这些斑点的形状和位置与晶体的结构有关。
3.数据处理阶段：在数据处理阶段，需要将从X射线衍射仪中获得的原始数据进行处理。
首先，将原始数据转换成衍射强度和衍射角度的数据。
然后，使用计算机软件对这些数据进行处理和分析，例如标定衍射仪的几何参数，背景的消除，峰的辨识和积分。
4.构建初步模型：在初步模型构建阶段，使用得到的衍射数据来建立原子的初步模型。
这个过程通常是基于一些基本的假设和规则，比如晶胞参数和空间群。
通过将原子位置和晶胞参数进行不断的调整和优化，以找到对衍射数据拟合最佳的结构模型。
5.结构修正阶段：在初步模型构建后，需要对结构进行修正以改善拟合度。
修正的方法包括Rietveld修正、最小二乘法、Patterson法等。
这些方法可以通过比较实验衍射数据和模拟衍射数据来找到原子位置、原子类型和晶胞参数的最佳拟合。
6.结果验证阶段：在得到结构模型后，需要进行结果验证。
这一步通常涉及到测量残差因子和R值，验证得到的结构模型与实验数据的拟合程度。
此外，还可以使用精细调节工具，如法拉第差图和主动位相修正，进一步改善结构的质量。
7.结果分析和报告阶段：最后，通过对解析得到的晶体结构进行分析，得到结构中各个原子的位置、键长、键角及晶胞参数等信息。
然后，将这些结果写入晶体结构解析报告中，并与相应的文献数据进行对比和验证。
总之，晶体结构解析是一个复杂而精细的过程，需要仔细的实验准备、数据处理、构建模型和结果验证等多个步骤。
通过这些步骤，我们可以确定一种物质的晶体结构，从而进一步深入理解其性质和相互作用。
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。
晶体结构解析的过程
晶体结构解析的过程1、挑选直径大约为0.1 1.0mm的单晶。
CCD的准直管直径有0.3mm，0.5mm，0.8mm；分别对应得晶体大小是0-0.3mm, 0.3-0.5mm, 0.5-0.8mm.2、选择用铜靶还是钼靶？铜靶要求θmax〉=66度，最大分辨率是0.77埃钼靶要求θmax〉=25度，最大分辨率是0.36埃3、用smart程序收集衍射数据：得到大约一千张倒易空间的衍射图像，300M大小。
其中matrix图像45张，分成三组，每组15张，用以判定晶体能否解析。
4、用saint程序还原衍射数据：得到很多文件，但是只有三个文件是我们需要的：-ls，p4p，raw。
-ls文件中包含有最大的和最小的θ角，有效地精修衍射点数目。
好像不同的机器或者还原程序得到的文件不同，有的是hkl，abs。
5、用shelxtl程序处理上述数据，并画出需要的图形。
5.1 装好shelxtl程序，新建一个project，输入要建立工程的名字，然后打开要解析的p4p或者raw文件。
5.2 用xprep程序确立空间群，建立指令文件这个过程基本上是一直按回车键的过程（除了在要输入化学成分的时候改动一下和在是否建立指令文件的时候输入Y即可），一般不会出错。
如果出错，那就要重新对空间群进行指认（出错可能是出现在下面的精修过程中）。
一般Mean（I/sigma）〉2才可以，越大越好。
得到ins，hkl，pcf三个重要数据文件。
其中ins文件：包含分子式，空间群等信息；hkl文件：包含的是衍射点的强度数据；pcf文件：记录了晶体物理特征，分子式，空间群，衍射数据收集的条件以及使用的相关软件等信息。
5.3 选择要解析的方法：直接法（TREF）还是帕特深法（PATT）？如果晶体中含有重原子如金属原子，那就要用PATT法；如果晶体中没有原子量差异特别大的原子，就用TREF法。
默认的方法是直接法。
5.4 用xs程序解析粗结构得到res文件：包含了ins文件的内容和所有的Q峰信息。
如何使用晶体学解析分子结构研究
如何使用晶体学解析分子结构研究当我们想要深入了解分子结构的时候，晶体学就成为了为数不多的能够为我们提供高精度解析的技术之一。
在过去的几十年里，晶体学技术已经成为了生命科学、材料科学、化学和物理学等多个领域的重要手段。
本文将会介绍晶体学解析分子结构的基本原理、流程和可能遇到的问题等。
首先，让我们来回顾一下晶体学技术的一般流程，以便更好地了解如何使用它来解析分子结构。
晶体学分析通常分为四个主要步骤，包括（1）样品制备和晶体生长，（2）晶体收集和数据采集，（3）结构解析和模型构建，（4）结构验证和修正。
在第一步中，我们需要清洗和准备好样品，并且使其形成一个可见的单晶体。
这通常需要优化结晶条件，以便使分子在稳定的环境下聚集和形成单晶体。
在完成晶体生长之后，我们就可以开始第二步：晶体收集和数据采集。
这是整个晶体学解析过程的最为重要的步骤之一，因为只有获得了正确的晶体结构数据，我们才能够进行后续的结构解析。
在获得了晶体结构数据之后，我们就可以进入第三步：结构解析和模型构建。
在这一步中，我们需要将晶体的三维结构映射到一个适当的结构模型中。
这通常需要使用复杂的数学算法来将晶体衍射图案中的信号解析成分子的三维位置和结构。
在解析完成之后，我们可以用软件进行模型构建，以便对分子的具体位置和构型进行更加准确的预测。
最后，我们需要进行第四步：结构验证和修正。
在这个过程中，我们会对解析出的模型进行一系列的结构分析和验证工作，以判断该模型是否符合晶体学数据，包括结构因子和物理约束。
如果我们发现了任何不符合晶体学数据的地方，我们就需要修正模型以获得更加准确的结构结果。
然而，在使用晶体学解析分子结构的过程中，有时候我们可能会面临一些困难。
其中最关键的问题之一就是晶体生长。
由于样品杂质和结晶条件的不稳定性，有时候晶体生长非常棘手，甚至无法实现任何晶体的生长。
此外，有可能样品不适合形成单晶体，或者形成的单晶体尺寸太小，无法获得准确的晶体学数据。
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)
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)。
单晶结构解析总结
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
b 原子的位移参数(atomic displacement parameters)
a, b, c, , 晶系，Laue群 系列hkl, I, (I)等
晶 体 结 构 分 析 的 步 骤
4. 衍射数据的还原与校正
系列hkl, Fo2, (Fo)等
5. 结构解析： 直接法与Patterson法 Fourier合成
部分或全部原子坐标
6. 结构模型的精修
全部原子坐标和位移参数等
参数：
1. (mm1 or cm1 ) 线性吸收系数பைடு நூலகம்（linear absorption coefficient)为X射线束以 x路径通过晶体时被减弱的程度系数。
•
2. Rint由所有等效衍射点的平均差别计算。
它反应吸收校正效果的好坏，如果有充足的等效点，
进行合适的吸收校正后，应该有Rint 5% (P65 和 P101) Rint越小（如0.05)，表明等效衍射点的强度在实验误差 范围内确实相等；相反，如果Rint达到0.1左右，表明 等效衍射点的强度其实并不相等，引起的主要原因： (1) 衍射数据的精度不好，如数据整体太弱；
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
XRD晶体结构分析.ppt
矿物学研究
XRD技术应用
地质学研究
添加标题
添加标题
化学分析
添加标题
添加标题
材料科学
XRD晶体结构分析基本 原理
晶体结构基本概念
晶体定义：具有长程有序、长程有序长程有序结构的固体 晶体结构特点：长程有序、长程有序长程有序、长程有序 晶体结构分类：单晶、多晶、非晶 晶体结构分析方法：X射线衍射、中子衍射、电子显微镜等
生物组织XRD分析的原理
添加标题
添加标题
生物组织XRD分析的应用前景
医学影像学XRD分析
XRD晶体结构分 析在医学影像学 中的应用
XRD晶体结构分 析在医学影像学 中的优势
XRD晶体结构分 析在医学影像学 中的局限性
XRD晶体结构分 析在医学影像学 中的未来发展
XRD晶体结构分析在环 境科学中的应用
添加 标题
药物晶体结构分析的方法：采用XRD技术对药物 晶体进行衍射分析，通过测量衍射角度与强度， 推导出药物晶体的晶格常数、原子间距等信息。
添加 标题
药物晶体结构分析在医学中的应用：在医学领域， XRD技术可用于研究药物的生物活性、药代动力 学和药物相互作用等方面，为新药研发、药物疗 效评估和药物安全性评价提供支持。
晶体材料XRD分析
XRD晶体结构分析在材料科学中的应用 XRD晶体结构分析在材料科学中的应用 XRD晶体结构分析在材料科学中的应用 XRD晶体结构分析在材料科学中的应用
XRD晶体结构分析在地 质学中的应用
矿物学XRD分析
XRD在矿物学中的应用：通过X射线衍射技术对矿物进行结构分析，确定矿物的成分、 晶体结构和物理性质。
XRD实验操作流程
数据收集：记录衍射角度与强 度之间的关系，形成衍射图谱
晶体结构解析
晶体结构解析晶体结构是指物质的原子、分子或离子在空间中有序排列的方式。
通过对晶体结构的解析，我们能够深入了解物质的性质和行为。
本文将介绍晶体结构解析的基本原理、方法和应用。
一、晶体结构解析的基本原理晶体结构解析基于X射线衍射原理。
当经过晶体的X射线束照射晶体时，晶体中的原子、分子或离子会对X射线进行散射。
由于晶体的有序性，X射线的散射会产生干涉，形成衍射图案。
通过测量和分析衍射图案，可以得到晶体的结构信息。
二、晶体结构解析的方法1. X射线衍射方法X射线衍射方法是最常用的晶体结构解析方法。
它分为单晶X射线衍射和粉末X射线衍射两种技术。
单晶X射线衍射适用于样品为单个晶体的情况，可以得到高分辨率的晶体结构信息。
粉末X射线衍射适用于样品为晶体颗粒的混合物，通过对衍射图案的整体分析，可以获得晶体的统计结构信息。
2. 电子衍射方法电子衍射方法利用电子束照射晶体并观察其衍射图案来解析晶体结构。
相比X射线衍射，电子衍射具有更高的分辨率和更强的散射能力。
因此，电子衍射方法在解析具有较小晶格常数或较高散射能力的晶体结构方面更具优势。
3. 中子衍射方法中子衍射方法利用中子束照射晶体并观察其衍射图案来解析晶体结构。
中子的散射能力介于X射线和电子之间，对于特定的晶体样品，中子衍射方法可以提供更丰富的结构信息。
三、晶体结构解析的应用晶体结构解析在材料科学、物理学、化学等领域有着广泛的应用价值。
以下是几个常见的应用领域：1. 新材料开发通过晶体结构解析，可以了解新材料的原子或分子排列方式及其与性能之间的关系，从而指导新材料的合成和设计。
例如，在能源领域，通过解析锂离子电池正负极材料的晶体结构，可以优化其储能性能。
2. 催化剂设计晶体结构解析可以揭示催化剂表面的原子结构和活性位点，从而指导催化剂设计和优化。
通过控制催化剂的晶体结构，可以提高催化反应的效率和选择性。
3. 药物研发晶体结构解析在药物研发中起着至关重要的作用。
通过解析药物晶体的结构，可以确定药物与靶标的结合方式，为药物的改进和设计提供依据。
晶体结构解析基本步骤
晶体结构解析基本步骤
1.实验数据收集：首先，需要通过实验方法收集晶体的衍射数据。
目
前常用的晶体衍射方法主要有X射线衍射和电子衍射。
实验数据收集可以
获得晶体表面上的几何信息以及衍射角度。
2.数据处理：在收集到的实验数据中，通常需要进行一些运算和处理，以获得有用的衍射信息。
这些数据处理方法包括背景减除、数据标定和归
一化等。
3.数据解析：数据解析是指根据衍射数据推导晶体结构的过程。
解析
晶体结构的方法主要有直接方法、间接方法和混合方法。
直接方法是指通
过衍射数据直接得到晶体的电子密度分布。
间接方法则是通过比较实验衍
射数据和模拟衍射数据，对晶体结构进行推导。
混合方法则是结合了直接
方法和间接方法的优点。
4.模型建立：在获得了晶体结构的初步解析结果后，需要进一步建立
晶体结构的模型。
模型的建立可以利用计算化学方法进行优化，以获得最
稳定的晶体结构。
5.结构验证：结构解析的最后一步是验证得到的晶体结构是否准确。
结构验证可以通过与其他实验数据的比较、理论计算的对比以及晶体学的
规则判断来完成。
除了上述的基本步骤外，晶体结构解析还需要依赖于大量的晶体学理
论知识和计算化学方法。
在解析过程中，还需要考虑晶体的对称性和特殊
性质，以及可能存在的结构缺陷和杂质等问题。
总之，晶体结构解析是一项复杂而精密的研究工作，需要运用物理、
化学、数学等多学科的知识和方法。
通过对晶体结构的解析，可以深入理
解固体物质的性质和行为，从而为材料科学和工程技术提供重要的参考和应用基础。
12典型的无机化合物晶体结构解析
1、闪锌矿（立方 ZnS）β-ZnS
?立方ZnS 立方晶系（β－ZnS）闪锌矿
?a＝0.540nm，晶胞分子数＝4 ?可看作：Zn和S各对应一套面心立方格
子沿体对角方向相互穿叉，位移a/4
2018/10/5
杨为中 材料物理化学
的四面体空隙， Ca处于小立方体中心； ?⑤一个晶胞中有 4CaF2分子，立方体之间共棱相
连；
? ⑥晶胞中心存在巨大的空隙，这种结构有利于离 子的迁移。
?属于这类结构的化合物有： BaF 2、PbF 2、SrF 2、 ZrF2、UO2、CeO2、 ThO 2等。
?应用：由于萤石型结构的 化合物中存在较大的空隙， 质点易于移动，所以萤石
?1、Na离子，Cl离子顶点位置 图1 ?2、NaCl晶体结构的晶胞 图2 ?3、Na离子处于八面体空隙 图3
三、CsCl型结构 ?r+/r-=1.69/1.81=0.733 ?在0.732~1.00之间立方晶胞
Cl－位于顶角 Cs+位于中心 CN＝8，晶报分子数1 ?看作：由Cs +和Cl －各对应一套立方原 始格子沿体对角线方向相套而成
2、纤锌矿（六方 ZnS）α-ZnS 六方堆积：
ABAB………
?纤锌矿ZnS型α－ZnS
?六方晶系 ?a＝0.382nm，c＝0.625nm ?六方原始格子 ?Zn、S各一套穿插而成 ?晶胞分子数为2 ?S2－构成六方密堆积
Zn2＋填充1/2四面体空隙
15
? 六方ZnS中：R+/R-=0.436，极化造成一定共 价成分，CN不为6，CN＝4
杂。 2 、投影法 —也叫标高法 优点：可了解质点在该结构中的排列特点。 3 、多面体的连接方式
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。
晶体结构解析基本步骤
晶体结构解析基本步骤Steps to Crystallographic Solution(基于SHELXL97结构解析程序的SHELXTL软件，尚需WINGX和DIAMOND程序配合)注意：每一个晶体数据必须在数据所在的目录(E:\STRUCT)下建立一子目录(如E:\STRUCT\AAA)，并将最初的数据备份一份于AAA目录下的子目录ORIG，形成如右图所示的树形结构。
一. 准备1. 对IP收录的数据, 检查是否有inf、dat和f2(设为sss.f2, 并更名为sss.hkl)文件; 对CCD 收录的数据, 检查是否有同名的p4p和hkl(设为sss.hkl)文件2. 对IP收录的数据, 用EDIT或记事本打开dat或inf文件, 并于记录本上记录下相关数据(下面所说的记录均指记录于记录本上)：⊕从% crystal data项中，记下晶胞参数及标准偏差(cell)；晶体大小(crystal size)；颜色(crystal color)；形状(crystal habit)；测量温度(experiment temperature)；⊕从total reflections项中，记下总点数；从R merge项中，记下Rint＝?.???? % (IP收录者常将衍射数据转化为独立衍射点后传给我们);⊕从unique reflections项中，记下独立点数对CCD收录的数据, 用EDIT或记事本打开P4P文件, 并于记录下相关数据：⊕从CELL和CELLSD项中，记下晶胞参数及标准偏差;⊕从CCOLOR项中，记下晶体颜色; 总点数；从CSIZE项中，记下晶体大小;⊕从BRA V AIS和SYMM项中，记下BRA V AIS点阵型式和LAUE群3. 双击桌面的SHELXTL图标(打开程序), 呈4. 单击Project New, 先在“查找范围”选择数据所在的文件夹(如E:\STRUCT\AAA), 并选择衍射点数据文件(如sss.hkl), 最后在“project name”中给一个易于记忆和区分的任务名称(如050925-znbpy). 下次要处理同一结构时, 则只需Project Open, 在任务项中选择050925-znbpy便可5. 单击XPREP , 屏幕将显示DOS式的选择菜单:⊕对IP收录的数据, 输入晶胞参数后回车(下记为<cr>) (建议在一行内将6个参数输入, 核对后<cr>)⊕在一系列运行中, 注意屏幕内容(晶胞取向、格子型式、消光规律等), 一般的操作动作是按<cr>。
晶体晶胞结构讲解
晶体晶胞结构讲解物质结构要点1、核外电⼦排布式外围核外电⼦排布式价电⼦排布式价电⼦定义：1、对于主族元素，最外层电⼦2、第四周期，包括3d与4S 电⼦电⼦排布图熟练记忆 Sc Fe Cr Cu2、S能级只有⼀个原⼦轨道向空间伸展⽅向只有1种球形P能级有三个原⼦轨道向空间伸展⽅向有3种纺锤形d能级有五个原⼦轨道向空间伸展⽅向有5种⼀个电⼦在空间就有⼀种运动状态例1：N 电⼦云在空间的伸展⽅向有4种N原⼦有5个原⼦轨道电⼦在空间的运动状态有7种未成对电⼦有3个 ------------------------结合核外电⼦排布式分析例23、区的划分按构造原理最后填⼊电⼦的能级符号如Cu最后填⼊3d与4s 故为ds区 Ti 最后填⼊能级为3d 故为d区4、第⼀电离能：同周期从左到右电离能逐渐增⼤趋势（反常情况：S2与P3 半满或全满较稳定，⽐后⾯⼀个元素电离能较⼤）例3、⽐较C、N、O、F第⼀电离能的⼤⼩ --------------- F ＞N＞O＞C例4、某元素的全部电离能(电⼦伏特)如下：回答下列各问：(1)I6到I7间，为什么有⼀个很⼤的差值?这能说明什么问题? _________________________(2)I4和I5间，电离能为什么有⼀个较⼤的差值_________________________________(3)此元素原⼦的电⼦层有 __________________层。
最外层电⼦构型为 ______________ 5、电负性：同周期从左到右电负性逐渐增⼤（⽆反常）------------F＞ O ＞N ＞C6、对⾓线规则：某些主族元素与右下⽅的主族元素的性质有些相似，被称为“对⾓线规则”如：锂和镁在空⽓中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱7、共价键：按原⼦轨道重叠形式分为：σ键和π键 (具有⽅向性和饱和性)单键 -------- 1个σ键双键------1个σ键和1个π键三键---------1个σ键和2个π键8、等电⼦体：原⼦总数相等，价电⼦总数相等----------具有相似的化学键特征例5、N2 CO CN-- C22-互为等电⼦体CO2 CS2 N2O SCN-- CNO-- N3- 互为等电⼦体从元素上下左右去找等电⼦体，左右找时及时加减电荷，保证价电⼦相等。
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晶体结构解析步骤Steps to Crystallographic Solution(基于SHELXL97结构解析程序和DOS版SHELXTL画图软件。
在DOS下操作)注意：1. 每一个晶体数据必须在D:/STRUCT下建立一子目录(如D:\STRUCT\AAA)，并将最初的数据备份一份于AAA目录下的子目录ORG;2. 此处用了STRUCT.BAT批文件，它存在于C:\根目录下，内有path= c:\nix; c:\exe; d:\ struct; c:\windows\system32 (struct为工作目录，exe为SHELXL97程序，nix为SHELXTL画图)3. 在了解DOS下操作之后，可在WIN的WINGX界面下进行结构解析工作，画图可用XP或DIAMOND软件进行。
一. 准备1. 检查是否有inf、dat和f2(设为sss.f2)文件2. 用EDIT或记事本打开dat或inf文件, 并于记录本上记录下相关数据(下面所说的记录均指记录于记录本上)：⊕从% crystal data项中，记下晶胞参数及标准偏差(cell)；晶体大小(crystal size)；颜色(crystal color)；形状(crystal habit)；测量温度(experiment temperature)；⊕从R merge项中，记下Rint＝?.???? %；⊕从total reflections项中，记下总点数；⊕从unique reflections项中，记下独立点数3. 双击桌面的DOS图标(或Win2000与WinNT的“命令提示符”)4. 键入STRUCT(属于命令，大小写均可。
下同)5. 进入欲处理的数据所在的文件夹(上面的1~2工作也可在这之后进行)6. 键入XPREP sss.f2 (屏幕显示DOS的选择菜单)7. 选择[4]，回车(下记为<cr>)8. 输入晶胞参数<cr> (建议在一行内将6个参数输入，核对后<cr>)9. 一系列运行(对应的操作动作均为按<cr>)之后，输入分子式(如, Cu2SO4N2C4H12。
此分子式仅为估计之用。
注意：反应中所有元素都应尽可能出现，以避免后续处理的麻烦) <cr>10. 退出XPREP运行之前，机器要求输入文件名，此时一定要输入文件名，且不与初始的文件名同名。
另外，不要输入扩展名。
如可输入aaa <cr>11. 检查是否产生有PRP、PAR和INS文件(PRP文件内有机器对空间群确定的简要说明)12. 更名：REN aaa.f2 aaa.hkl13. 用EDIT或记事本打开aaa.ins文件，在第二~三行中，用实际的数据更改晶胞参数及其偏差(注意：当取向改变了，晶胞参数也应随之对应)，波长用实际波长。
二．解结构14. 键入SHELXS aaa或XS aaa，<cr> (INS文件中, TREF为直接法，PA TT为Pattersion法)15. XP，<cr> (进入XP程序)(可能产生计算内址冲突问题，注意选择处理)16. READ or REAP aaa <cr> (aaa.res 为缺省值，若其它文件应是文件名.扩展名，如aaa.ins)17. FMOL, <cr> (不要H原子时，为FMOL LESS $H，或FMOL后，KILL $H, <cr>) (读取各参数，屏幕上显示各原子的键合情况)18. MPLN/N, <cr> (机器认为最好取向)19. PROJ, <cr> (随意转动，直至你认为最理想取向)20. PICK，<cr> (认为合理的位置投相应原子，如C原子键入C8，注意序号不能重复；不合理的用<cr>剔除，暂时不确定用空格键放弃，完成或不再投原子时键入"/")21. SORT …….. <cr> (排序) 如，SORT $Cu $N $C $H <cr>22. FILE aaa, <cr> (保存文件)23. EXIT，<cr> 或QUIT，<cr> (退出XP程序)24. 打开aaa.ins，删去原子序号之前的HKLF 4这一行以及机器自动产生的REM行(借助WINGX 界面不会产生这一问题)25. 键入SHELXL aaa <cr> (此时的目的是用Fourier峰和差值Fourier峰找其它原子)26. 用EDIT或记事本打开aaa.LST文件(查看Fourier峰的大小，记住峰值大于5e/Å3以上的峰如Q1~Q8；如果前一次处理中有误，可能提示一些信息于文件中，请注意处理，去误存真)27. 进行15~23步，投Qn(Fourier峰较大者)28. 重复25~27步骤，直到解出完整结构模型(过程中可打开LST文件查看进行情况)三．结构修正29. 用EDIT打开aaa.ins，并完成：⊕删去原子序号之前的HKLF 4这一行(修正时，不允许在原子序号前有HKLF 4；但HKLF n可放在END的前一行), 以及机器自动产生的REM行；⊕在UNIT行后加入TEMP ?? (单位已设为°C)一行；⊕加入SIZE (晶体的三维尺寸???? ???? ????，单位已设为mm)一行；⊕在MERG 2前加REM；在OMIT 4前加REM30. 键入SHELXL aaa <cr>31. 用EDIT打开aaa.res，并将END后的WGHT行移到FV AR行之后，另存为同名的INS文件作为输入的指令文件32. 重复30~31步骤，完成同性修正。
每一次修正后，均可打开LST文件查看运行情况。
认为合理时，COPY aaa.res zzz.res <cr> (另存文件，以备用)。
必要时，记下同性(此时)的R1和wR2因子(不要求完全收敛)33. 用EDIT打开aaa.res，并将END后的WGHT行移到FV AR行之后，并在原子序号之前加入单独的ANIS n一行(ANIS为异性修正，n为原子个数，可根据情况设定)，存为同名的INS文件(履盖了原INS文件)34. SHELXL aaa <cr>35. 打开LST或RES文件，不合理时，修正INS文件ANIS n的n, 重复进行32~33步，直到合理后进行第36步36. 进入XP程序，并加H。
对C、N可理论加H，指令为HADD<cr>；对其它原子，则需采用Fourier加H，即第16步为REAP aaa <cr>，第20步时投H原子37. FILE aaa, <cr> (保存文件)38. EXIT，<cr> (退出XP程序)39. 用EDIT打开aaa.ins，并完成：⊕更改BOND 0.5为BOND $H⊕将各个H原子移到相应原子之后，在H原子前加AFIX n3一行，H原子之后加AFIX 0一行(有关n的规定，请查看SHELXL说明书)；⊕删去原子序号之前的HKLF 4这一行(修正时，不允许在原子序号前有HKLF 4),以及机器自动产生的REM行；⊕如果非N、C原子仍不能找出H原子，可提高PLAN后的数值(残峰多一点)40. 重复29~30和34~38步，继续修正，以致H尽可能全部找出(如果实在找不出，应在记录本上说明具体情况)41. 重复29~30步，直到R1收敛，Shift/error最小(0.00?)，残余峰小（<1e/Å3）。
此时，结构精修工作完成。
强烈建议将这时的文件另存一备份(可履盖同性备份文件)，COPY aaa.res zzz.res四．氢键查找氢键查找有多种方法，这里只是操作最简单的机器自动产生方法42. 用EDIT打开aaa.res，END后的WGHT行移到FV AR行之后，并在UNIT行后加入HTAB 一行，存为同名的INS文件(履盖了原INS文件)43. SHELXL aaa <cr>44. 打开LST文件，记录下H键情况。
并将H键情况拷贝到RES文件中的原子序号之前、BOND 之后，并将它们编成HTAB O2 N2_$1形式($1为对称性代码，用EQIV在HTAB之前定义)，存编辑后的RES文件为INS文件(履盖了原INS文件)45. SHELXL aaa <cr>46. 用EDIT打开LST文件，核查用HTAB a b产生的H键是否全了和准确(和机器HTAB产生的H键对比)（用HTAB a b产生的H键和用机器HTAB产生的H键的差别在于前者可直接写入CIF文件中并在以后的处理中自动产生H键表，而后者不能；同时，有时机器HTAB产生的H 键不合理，如一个给体同时与三个或以上受体产生H键，这必须依据H键的键长和键角用人工HTAB a b方式挑出正确的）47. 记录下H键情况，以备画图之用五．产生晶体学表48. 用EDIT打开含H键命令的aaa.res，并完成：⊕END后的WGHT行移到FV AR行之后；⊕去掉LIST 行；⊕在UNIT行之后加ACTA一行(以产生晶体学文件CIF和FCF)⊕在ACTA行之后加TEMP(测量温度)(21°C, 为TEMP 21)、SIZE各一行⊕可在CONF前加REM⊕另存为同名的INS文件(履盖了原INS文件)49. SHELXL aaa <cr> (运行之后将产生CIF和FCF两个文件)50. 用EDIT打开CIF文件，输入晶系、空间群、颜色、形状、总衍射点数和Rint等参数51. CIFTAB aaa (键入命令之前，可先关闭打印机，以免产生错误动作)T<cr>…注意：实验室统一规定，晶体学数据文本文件统一存为aaa.TXT；衍射点文件统一为aaa.SFT52. 用EDIT打开aaa.res，在ACTA命令前加REM，以免产生误操作，增加CIF文件48步的编辑工作。
至此，结构解析工作基本完毕(结构解析还包括最小二乘平面的计算MPLA、画图等工作)六．画结构图53. 进行15~19步骤。
其中，17步为READ ZZZ.RES(RES可省。
ZZZ.RES为H键产生前的文件)54. 画ORTEP图：JOIN 5 ＄H；LABL 1 550；TELP 0 -5055. 画堆积(PACKING)图：MATR n(n = 1,2或3)；PBOX；PACK(其中有许多操作，最后记得选sgen/mol后退出); LABL 1 330; TELP CELL56. 画特殊图*********************************实验室对原子的颜色和线条(ATYP)统一规定为：ATYP n $atom: n=1 for C; 2 for O; 3 for N; 4 for V, Mo or W;n=5 for Cu, Ni, etc. 8 for Cl or X; 3 for tetrahedron 7 for octahedron.注意：画图的指令很多，可通过HELP获得帮助。