3.1.3晶胞、晶胞结构的测定 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

固体 晶体 非晶体 微观结构特征 性质 特征 自范性 各向异性 熔点 鉴别方法 间接方法 科学方法 举例 有 有 固定 无 无 不固定 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 对固体进行X射线衍射实验 NaCl、I2、SiO2、S晶体等 玻璃、橡胶等 课 前 检 查 原子在三维空间里 呈周期性有序排列 原子排列相对无序 下列物质中属于晶体的是( ) ①橡胶　 ②玻璃 　③食盐 　④水晶 　 ⑤塑料　 ⑥胆矾 ⑦Na2CO3•10H2O固体 ⑧石蜡 ⑨沥青 ③④⑥⑦ 下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是(　　) A．具有规则几何外形的固体均为晶体 B．晶体具有自范性，非晶体没有自范性 C．晶体研碎后即变为非晶体 D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 B 课 前 检 查 氯化钠晶体结构 铜晶体结构 金刚石结构 通过上节课的学习我们知道，晶体内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列，那不同的晶体，微粒排列的方式相同吗？ 不同的晶体，其微粒的排列方式是不同的，那么如何描述其微粒的排列呢？ 第一节 物质的聚集状态和晶体常识 第三章 晶体结构与性质 第3课时 晶胞 晶胞结构的测定 教 学 目 标 1.认识简单的晶胞，会用“均摊法”计算简单晶胞 中粒子的数目。 2.知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。 三、晶胞 1.概念 描述晶体结构的基本单元叫晶胞。 铜晶胞 铜晶体结构 晶胞是晶体结构中 最小的重复单元。 堆积图：能展示粒子的相对大小，粒子的占有率，粒子与粒子的堆积接触和空隙。 点阵图：能清晰展示粒子在晶胞中的相对位置，有利于分析点、线、面、角的关系。 2.晶胞与晶体的关系 一般来说,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。 (1)“无隙”是相邻晶胞之间没有任何间隙。 (2)“并置”是所有晶胞都是平行排列的,取向相同。 (3)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。 平行六面体 无隙并置 3.特点 常规的晶胞都是平行六面体（不一定是立方体）。 金刚石晶胞 CO2干冰晶胞 铜晶胞 NaCl晶胞 八个顶角相同，三套各四根平行棱分别相同，三套各两个平行面分别相同。 7 三套各4根平行棱分别相同 x y z x方向的四根平行棱(长) y方向的四根平行棱（高） z方向的四根平行棱（宽） 三套各两个平行面分别相同 x y z x-z坐标轴形成的平面及其平行平面(上下面) x-y坐标轴形成的平面及其平行平面(前后面) y-z坐标轴形成的平面及其平行平面(左右面) 判断下列六面体是否是晶胞？ √ × × × 不满足八个顶点相同 不满足三套各四条平行棱相同 不满足三套各两个平行面相同 无 法 “ 无 隙 并 置 ” 课 堂 练 习 9 4.常见的三种晶胞 类型 简单立方 体心立方 面心立方 示意图 结构特点 在平形六面体的8个顶角上有粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心上还有1个粒子 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 10 晶胞不一定都是平行六面体，如有的晶胞呈三棱柱、六棱柱形等。 六棱柱晶胞 三棱柱晶胞 5.特殊晶胞 铜晶胞 思考：一个铜晶胞中含有多少个铜原子？是14个吗？ 不是14个，晶胞中的每个粒子不一定只属于该晶胞，要用均摊法进行计算。 问题探究 12 均摊法：若某个粒子被x个晶胞共用，则该粒子有1/ x属于这个晶胞。 2 7 8 4 3 2 1 顶角:1/8 6 5 1 棱边:1/4 3 4 1 2 面心(上):1/2 1 体心(内部):1 6、晶胞中粒子个数的计算—— “均摊法” ①平行六面体中粒子的计算方法 13 讨论：我们能计算出这个铜晶胞平均含有的铜原子数目吗？ 每个顶点:1/8 每个面心:1/2 金属铜一个晶胞的铜原子数： 8×1/8+6×1/2=4 铜晶胞中含有8个顶点、6个面心 请计算出NaCl晶胞Na+和Cl-的个数。 Na+数＝12× +1 ＝4 1 4 1 8 Cl-数＝8× +6 × ＝4 1 2 Na+数: Cl-数=1:1 氯化钠的化学式为NaCl 一个晶胞含4个NaCl 应用：根据晶胞确定化学式。 课 堂 练 习 【思考与讨论】 (1)晶胞有几套平行棱？有几套平行面？ (2)数一数，它们分别平均含有几个原子？ 晶胞有三套各4根平行棱，有3套各两个平行面 金属钠（Na） 金属锌（Zn） 碘（I2） 金刚石（C） ②六棱柱晶胞中粒子的计算方法 顶角：1/6 上、下棱：1/4 侧棱：1/3 面上：1/2 内部：1 ③正三棱柱晶胞中粒子的计算方法 顶点：1/12 侧棱：1/6 内部：1 上下棱：1/4 X射线管 铅板 晶体 四、晶胞结构的测定 X射线衍射原理：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明锐的衍射峰。 最常用的仪器是X射线衍射仪 图3－13 单晶衍射图 图3－14 非晶态和晶态SiO2粉末X射线衍射图谱的对比 晶胞 概念 计算原子个数—均摊法 特点 结构的测定—X射线衍射实验 晶体 晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 8个顶角相同、3套各4根平行棱分别相同、3套各2个平行面分别相同的最小平行六面体 课 堂 练 习 科学家发现了一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子。如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（ ） A.Ti14C13 B.Ti4C4  C.TiC D.Ti13C14 A 特别注意：气态团簇分子和纳米小颗粒不采用无隙并置方式排列，故不能采用均摊法来确定化学式！ 晶胞1 晶胞2 X：6/12=1/2 Y：6/4+3/6=2 Z：1 Mg：12/6+2/2=3 B:（在体内） 6 计算下列晶胞中原子数目，确定化学式。 化学式：XY4Z2 化学式：MgB2 准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。是一种特殊的聚集状态。 准晶具有完全有序的结构,然而又不具有晶体所应有的平移对称性,因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。 探究——准晶： 银铝准晶体的原子模型 准晶具有独特的属性,坚硬又有弹性、非常平滑,而且与大多数金属不同的是其导电性、导热性很差,因此在日常生活中大有用武之地。 晶体的平面点阵只能有二、三、四、六重轴（重轴n=360/α，α为旋转角度）而准晶可以有五、八、十、十二重轴。 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$