3.1.2 晶胞 分子结构的测定 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 晶体的结构与性质　 第2课时 晶胞 晶体结构测定 人教版选择性必修2 lijinhu (l) - 自然形成的晶体多种多样，千姿百态，鬼斧神工。 思考：如何测定这些晶体的结构呢？ 新课导入 一.晶体结构的测定 常用仪器：_____________ X射线衍射仪 X射线单晶衍射仪 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______相互作用，会在记录仪上产生 或者 。 电子 分立的斑点 明锐的衍射峰 单晶衍射图 非晶态和晶态SiO2 粉末衍射图谱 (水晶) 晶态SiO2 (石英玻璃) 非晶态SiO2 注意：同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分立的斑点或明锐的衍射峰 一.晶体结构的测定 通过衍射图形获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状和大小、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 乙酸晶体 乙酸分子 的空间结构 示例：通过晶体X射线衍射实验，对乙酸晶体进行测定，可以得出乙酸晶胞，晶胞中含有4个乙酸分子。并且，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，判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，从而，得出分子的空间结构。 乙酸 晶胞 一.晶体结构的测定 思考：什么是晶胞呢？ 为了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。这种描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。 铜晶体 铜晶胞 二.晶胞 2. 晶体中晶胞的排列——“无隙并置” 一般来说，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。 （1）“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。 （2）“并置”：所有晶胞平行排列，取向相同。 1. 概念：描述晶体结构的基本单元。 所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列均完全相同的。 二.晶胞 3. 判断晶胞的方法： （1）8个顶角相同 （2）三套各4根平行棱分别相同 （3）三套各两个平行面分别相同 最小平行六面体。 二.晶胞 思考1：结合所学内容并判断下列图中哪个结构属于晶胞？ A图中晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行无隙并置”，不是晶胞。 4. 晶胞中所含粒子数的计算 提示：晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，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、个数及几何排列均完全相同的。 思考：金属铜晶胞中平均含有几个铜原子？ 铜晶胞 二.晶胞 计算方法： (1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/n。 (2)方法——均摊法 长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 二.晶胞 (2)方法——均摊法 (1)长方体(含正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算(如下图)。 二.晶胞 铜晶胞 8 1 8× ＝1 面上位置： 2 1 6× ＝3 金属铜的一个晶胞的原子数 2 1 8 1 ＝ 8× ＋ 6× ＝4 顶角位置： 二.晶胞 思考：金属铜晶胞中平均含有几个铜原子？ 思考2：下图所示是NaCl的晶胞，它含有几个钠离子和氯离子？晶胞中钠离子和氯离子的个数比是多少？ Cl－位于顶点和面心 顶点位置：8× ＝1 8 1 面心位置：6× ＝3 2 1 Na +位于棱上 顶点位置：12× ＝4 4 1 4 思考3.下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子？ 2 2 8 8 二.晶胞 (2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算: (3)正三棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 视角2晶胞中粒子数目和化学式的确定 3.某晶体的晶胞如下图所示，这种晶体中A、B、C 三种粒子数目之 (　　) A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶4 B 三、晶体密度的计算方法（大本P65） 其中M为晶体的摩尔质量,NA为阿伏加德罗常数,V为晶胞的体积,其单位为cm3,可由晶胞参数计算得出,ρ为晶体的密度,其单位为g·cm-3。 已知CsCl晶体的密度为ρ g/cm3，NA为阿伏加德罗常数，晶体中相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如下图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为( 　) 例题 A　 三.晶体密度的计算方法 例题：已知氟化钙晶体的晶胞如图所示。则1个晶胞中含有___个Ca2+、___个F−。若晶体的密度为a g·cm−3，则晶胞的体积是_______(只要求列出计算式)。 三.晶体密度的计算方法 四.课后任务 $$