3.1.2 晶胞 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（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 第2课时 晶胞 这么多不同的晶体，如何描述其中原子的排列呢？ 情境导入 铜晶体 碘晶体结构 氯化钠晶体 金刚石晶体结构 三、晶胞 1.定义 描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。 晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 铁晶体 铜晶体 2.晶胞的特点 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 ①晶胞一般是平行六面体，有 套平行棱，有 套平行面，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。 ②整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成。每个晶胞上下左右前后无隙并置地排列着与其一样的无数晶胞，决定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱完全相同。 2、晶胞的特点 3 3 【思考】为什么金属铜的晶胞中含有4个铜原子而不是14个呢? 【提示】均摊法计算晶胞所含微粒数 zxxkw 学.科.网 铜晶胞 1 2 4 3 7 6 8 5 1 2 2 1 3 4 1 体心：1 面心：1/2 顶点：1/8 棱边：1/4 8 体心：1 面心：1/2 顶点：1/8 棱边：1/4 “均摊法”：其基本理念是每个粒子被n个晶胞所共用，则该粒子有 属于这个晶胞。 3、晶胞中粒子数目的计算——均摊法 ①长方体晶胞 金属铜的一个晶胞中，位于晶胞顶点的铜原子有 个，位于面心的铜原子有 个，金属铜晶胞中所含的铜原子数平均为 。 8 6 练习：金属铜晶胞中原子个数的计算 【思考】右图是NaCl晶胞示意图，它含有几个钠离子和氯离子？钠离子和氯离子个数比为？ 【提示】钠离子占据体心（1）和棱心（12×1/4＝3个）：共4个 氯离子占据8个顶点（8×1/8＝1）和6个面心（6×1/2＝3）：共4个 钠离子和氯离子个数比为1 : 1 思考与讨论 (1)下图依次是金属钠(Na)、锌(Zn)、碘(12)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子? 金属钠（Na） 金属锌（Zn） 碘（I2） 金刚石（C） 常见的晶胞 简单立方 体心立方 面心立方 类型 简单立方 体心立方 面心立方 结构特点 在平面六面体的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 一个晶胞的原子数 1 2 4 ②非长方体晶胞中的粒子视具体情况而定 顶角：1/6 上、下棱：1/4 侧棱：1/3 面上：1/2 内部：1 晶胞类型 顶角贡献 棱上贡献 面上贡献 内部贡献 正六棱柱 正三棱柱 1/6 侧棱1/3，上下棱1/4 1/2 1 1/12 侧棱1/6，上下棱1/4 1/2 1 14 例如：在较高温度时，钾、氧两种元素形成的一种晶体结构，则该化合物的化学式是 。 每个晶胞中属于该晶胞的K+的个数= ； O2-的个数= ； 故其比值为1：1 由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子中原子的数目? 不表示，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比 = a cm N表示每个晶胞中包含微粒数 代入公式 4个NaCl 3、晶胞密度的计算 化学金榜89页，例题2 已知： 若一个晶胞中含有x个粒子，则1mol该晶胞中含有 x mol粒子，若每个粒子的质量为M（相对分子质量），则1mol该晶胞的质量为xM g ; 若1个晶胞的体积为abc(a、b、c分别为该晶胞的长宽高，单位为cm)，则1个晶胞的质量为×abc，1mol晶胞的质量为×abc×NA; 因此：xM=×abc×NA 晶体密度的计算 1um=10-6m=10-4cm 1nm=10-9m=10-7cm 1pm=10-12m=10-10cm 第 页 离子晶体 1、如图是氯化铯晶体的晶胞，已知晶体中两个最近的Cs＋离子核间距离为a cm，氯化铯相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体密度是（ ）　 晶体密度 C 晶胞内属于晶胞 顶点8个晶胞共用 每个晶胞有1个Cs- 1个Cl- 1mol氯化铯 V= NA a3 cm3 随堂练习 第 页 离子晶体 2.已知XYZ三种元素组成化合物是离子晶体其晶胞如图，XYZ分别处于立方体顶点、棱边中点、立方体体心。下面关于该化合物说法正确的是(　　) A．该晶体的化学式为ZXY3 B．该晶体的熔点一定比金属晶体熔点高 C．每个X周围距离最近的Y有8个 D．每个Z周围距离最近的X有16个 晶胞内属于晶胞 1 顶点为8个共用 1 棱上为4个共用 3 √ 金属晶体熔点差别大，无可比性 × 6个 × 8个 × A 第 页 离子晶体 测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，在晶体的X射线衍射实验中，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（如图）或者明锐的衍射峰（如图）。而在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。例如，石英玻璃（非晶态二氧化硅）和水晶（晶态二氧化硅）研成粉末摄取的X射线衍射图谱是不同的。 非晶态和晶态SiO2粉末衍射图谱的对比 晶态SiO2 非晶态SiO2 四、晶体结构的测定 晶体结构的测定 1.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。 2.X射线衍射实验获得晶胞信息：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，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 3.X射线衍射实验获得分子信息：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。 21 小结 $$