内容正文:
第三章 晶体结构与性质
第一节 物质的聚集状态
与晶体的常识
第3课时
晶体结构的测定
1
1、知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。
学习目标
2
1
本节重点
本节难点
晶体结构的测定方法
晶体结构的测定方法
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1、下列叙述中,正确的是( )
A、石英玻璃和水晶都是晶体
B、晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形
C、具有各向异性的固体可能是晶体
D、粉末状的固体肯定不是晶体
C
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固体
晶体
非晶体
同学们,区别晶体和非晶体最可靠的科学方法是什么呢?
对固体进行
X射线衍射实验
区别
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金刚石晶胞
干冰晶胞
Zn晶胞
I2晶胞
Cu晶胞
NaCl晶胞
CsCl晶胞
ZnS晶胞
金刚石晶胞
干冰晶胞
Zn晶胞
I2晶胞
Cu晶胞
NaCl晶胞
CsCl晶胞
ZnS晶胞
科学家们,如何测定具体物质的晶体结构呢?
课前引入
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发现X射线,获1901年物理学奖
发现X射线在晶体中的衍射效应
劳厄
用X射线衍射研究晶体结构
布拉格父子
伦琴
1901
1914物理学奖
1915物理学奖
1936化学奖
1962化学奖
利用X射线等技术研究分子结构
X射线衍射法测定蛋白质晶体结构
1964化学奖
X射线衍射法测定复杂晶体与大分子结构
1980化学奖
X射线衍射确定DNA核苷酸顺序与基因结构
1985化学奖
……
X射线衍射实验给我们提供了哪些关于晶体结构的信息呢?
发展了X射线衍射确定晶体与分子结构的方法。
Hauptman与Karle
一、X射线衍射实验
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当单一波长的X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,在记录仪上形成衍射图谱。
X射线管
铅板
晶体样品
记录仪
X射线衍射仪
衍射图
人们对衍射图的数据进行处理,即可获得晶体结构的有关信息。
一、X射线衍射实验
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X射线管
铅板
晶体
晶体能产生分立的斑点
1、X射线衍射方向
——晶胞的形状、大小与取向
非晶体衍射图谱
晶体的周期性结构
二、晶体结构的测定
数据处理
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15 20 25 30 35
2θ/°
2、X射线衍射强度
——原子的种类与位置
晶态SiO2
非晶态SiO2
二、晶体结构的测定
晶体能产生明锐的衍射峰
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10
3、X射线衍射测定分子结构
二、晶体结构的测定
衍射方向
甲烷晶体
a
边长为a的立方晶胞
原子的种类与位置
衍射强度
综合分析
C、H原子间的距离
是否存在
化学键
确定键长、键角
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衍射图
计算获得
晶胞形状和大小
分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型
原子在晶胞里的数目和位置
结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系
X射线衍射实验获得分子信息
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1、下列有关说法错误的是( )
A、测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪
B、石英玻璃和水晶的衍射图谱不同
C、X射线衍射实验能测定晶胞中含有的分子数,但不能确定青蒿素这样复杂分子的空间结构
D、单晶硅在X射线衍射图谱上有明锐的衍射峰
C
对点训练
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2、(双选)晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述正确的是( )
A、形成晶体硅的速率越快越好
B、晶体硅有固定的熔点
C、可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D、粉末状的固体一定不是晶体
BC
对点训练
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3、正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)固态物质一定是晶体。( )
(2)凡有规则外形的固体一定是晶