第三章第一节3 晶胞的计算 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 晶体结构的测定及相关计算 区别晶体和非晶体最可靠的科学方法是什么呢？ 固体 晶体 非晶体 对固体进行 X射线衍射实验 区别 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 …… 发展了X射线衍射确定晶体与分子结构的方法。 Hauptman与Karle X射线衍射实验 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。会在记录仪上看到分立的斑点或者明锐的衍射峰 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。 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 数据处理 晶体结构的测定 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 晶体能产生明锐的衍射峰 晶体结构的测定 3. X射线衍射测定分子结构 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 晶体结构的测定 衍射图 计算 晶体结构信息 晶胞信息 结合晶体 化学组成 晶胞形状和大小 分子或原子有序排列呈现的对称类型 原子在晶胞中的数目和位置 推出原子之间的相互关系 分子信息 测定晶胞中各个原子的位置(坐标),根据原子坐标,可以计算原子间的距离,判断哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角,得出分子的空间结构 得到晶胞 含 4 个乙酸分子 测定原子坐标，计算原子距离，判断化学键，确定键长和键角 乙酸晶体 乙酸晶胞 乙酸分子的空间结构 1．不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是(　 　) A．石墨和金刚石是同素异形体 B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列 C．石墨的熔点为3625 ℃ D．在石墨的X射线衍射图谱上有明锐的衍射峰 A 2．关于测定晶体结构错误的是(　 　) A．对乙酸晶体进行测定，晶胞中含有1个乙酸分子 B．经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小 C．经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列 呈现的对称类型 D．经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置 A 晶体的相关计算 三棱柱 体心 1 面心 1/2 棱边 水平1/4 竖1/6 顶点 1/12 1.正三棱柱中粒子的计算方法 晶体中，A、B、C三种粒子数之是： 。 1:4:2 注意：正三棱柱不具有平移性，不能无隙并置， 所以正三棱柱不是晶胞，但仍然可以用均摊法计算粒子数 六棱柱 体心 1 面心 1/2 棱边 水平1/4 竖1/3 顶点 1/6 2.正六棱柱中粒子的计算方法 化学式： 化学式： MgB2 MnBi 3、计算晶体密度 例：Cs＋核间距为a cm，氯化铯的摩尔质量为M g·mol－1，NA为阿伏加德罗常数的值，计算氯化铯晶体的密度。 ρ = g·cm-3 M a3·NA ρ = m V a3 cm3 =M？ Cs＋： 8× = 1 1 8 Cl－： 1 Z：1个晶胞中化学式数目 单位换算: 1pm=10-10cm 1nm =10-7nm 1、已知晶体中Na+和Cl-间最小距离为a cm，计算NaCl晶体的密度。 Na+：12× + 1 = 4 1 4 Cl-：8× + 6× = 4 1 8 1 2 2、某氧化物超导材料钙钛矿晶胞结构如图所示，该化合物的化学式为__________，已知正方体的边长为a pm，该晶体的摩尔质量为136 g·mol－1，则该晶体的密度可表示为__________g·cm-3。 CaTiO3 O2-：6×1/2＝3 Ti4+: 1 Ca2+：8×1/8＝1 A B C D E F G H 二、原子坐标参数 1、一般以坐标轴所在立体图形的棱长为1个单位。 2、从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 x轴 y轴 z轴 A