3.1.2 晶胞 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

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 课时2 晶胞 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 通过上节课的学习，我们知道自然界中常见的晶体有石英、云母、明矾、食盐、胆矾、味精、钻石、蔗糖等，常见的非晶体有玻璃、沥青、松香、塑料、石蜡、橡胶等，观察下面的几幅图片，你是否也在感叹自然形成的晶体可谓是鬼斧神工。在感慨的同时请同学们思考这样一个问题，晶体的外观如此美丽，其内部的微观结构又是什么样的呢？ 课堂学习 晶胞 晶体是原子在三维空间里呈周期性有序排列的，因此如果需要描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。 晶胞：描述晶体结构的基本单元，晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 无隙是指相邻晶胞之间无任何间隙； 并置是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同； 所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 课堂学习 晶胞 晶胞的特点(判断依据) 晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。 课堂学习 晶胞 常见的几种晶胞： 1. 简单立方晶胞，仅在平行六面的8个顶角上有粒子； 2. 面心立方晶胞，除8个顶角上有粒子外，平行六面体的6个面的面心上均有1个粒子； 3. 体心立方晶胞，除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心有1个粒子。 课堂学习 晶胞 是否可以通过计算出晶胞中所含有的原子的数量，如果可以的话，应当如何进行计算？ 观察晶胞图时，千万不能忘记晶胞只是晶体微观空间结构里的一个基本单元，在它的上下、左右、前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。 课堂学习 晶胞 1 2 4 3 7 6 8 5 1 2 2 1 3 4 1 晶胞内粒子数目的计算(均摊法)：顶角原子是8个晶胞共用的、棱上的原子是4个晶胞共用的、面上的原子是2个晶胞共用的、晶胞内时的原子是1个晶胞独自占有的原子。 课堂学习 晶胞 你能根据均摊法计算出NaCl晶胞内的Na+和Cl-的数目，若是晶胞边长为a cm，你能计算其密度，并说出通过晶胞还可以得到哪些信息吗？ 通过均摊法，能发现Na+的分布为12个棱上和一个体心，均摊后个数为4个，Cl-分布在8个顶点和6个面心，均摊后个数也为4个，因此个数比为1:1，所以可以确定其化学式。 课堂学习 晶胞 晶胞类型 位置 顶角 面上 棱上 内部 侧棱 上下棱 正三棱柱 共用该微粒的晶胞数 12 2 6 4 1 正六棱柱 共用该微粒的晶胞数 6 2 3 4 1 常见的晶胞还有正三棱柱形和正六棱柱形，需要注意的是正三角形度数为60°，每个顶点为12个晶胞共用，正六边形度数为120°，每个顶点6个晶胞共用。 晶胞类型 位置 顶角 面上 棱上 内部 侧棱 上下棱 正三棱柱 共用该微粒的晶胞数 正六棱柱 共用该微粒的晶胞数 课堂学习 晶体结构的测定 我们知道可以通过X射线衍射等实验手段鉴定晶体与非晶体，这其实就是因为X射线衍射仪可以测定晶体的结构。 测定过程：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，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 作为对比，同一条件下测定的非晶体则产生的是简单的连续谱线。 课堂学习 晶体结构的测定 X射线衍射仪的应用 根据X射线衍射图可以计算得到晶胞形状和大小、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等、结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系； 建立原子坐标，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。 课堂学习 晶体的常考题型 一、原子分数坐标参数 1.概念 原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。 2.原子分数坐标的确定方法 (1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。 (2)在坐标轴中一般以正方体的棱长为1个单位。 (3)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。 3.原子分数坐标的意义 通过原子分数坐标既能确定晶胞中原子的相对位置，又可以计算各原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体的密度。 4.原子分数坐标确定的步骤：①由已知坐标确定晶胞参数值和坐标原点；②由原子在晶胞中的相对位置确定原子与坐标原点的距离；③确定原子在晶胞中的坐标。 课堂学习 晶体的常考题型 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子分数坐标。如图中原子1的坐标为 ，则