3.1.2晶胞和晶体结构的测定 课件-2025-2026学年高二化学人教版选择性必修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 晶体结构的测定　 引入 晶体： 由大量微观粒子(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。 氯化钠晶体 铜晶体 金刚石结构 【思考与交流】这么多不同的晶体，如何描述其中原子的排列呢？ 找出晶体中最小的结构重复单元 任务一 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 晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 点阵图特点： 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。 堆积图特点： 能展示粒子的相对大小，晶胞对粒子的占有率，粒子与粒子的堆积接触和空隙。 任务一 晶胞 2.晶胞的特征 (1)常规的晶胞都是平行六面体 金刚石晶胞 CO2晶胞 铜晶胞 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。 平行六面体晶胞有哪些特点？ 任务一 晶胞 2.晶胞的特征 特点1：8个顶角相同。 任务一 晶胞 2.晶胞的特征 特点2：4根平行棱相同。 三套各4根平行棱分别相同 (共12根棱) 任务一 晶胞 2.晶胞的特征 特点3：2个平行面也要相同。 三套各两个平行面分别相同 (共6个面) 上 下 左 右 前 后 2.晶胞的特征 ① 个顶角相同； ② 套各 根平行棱分别相同； ③ 套各 个平行面分别相同。 4 2 三 三 不符合第1条。 不符合第2条。 不符合第3条。 是晶胞。 8 (2) 晶胞的特点小结 任务一 晶胞 (3)无隙并置 整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成 晶胞的形状是单一的还是多样的？ 相邻晶胞之间有空隙吗？ 如何体现周期性有序重复？ 单一形状 无隙堆积 并置平移 晶胞应满足的要求 晶胞都是平行排列的,取向相同。 相邻晶胞之间没有任何间隙。 常规：平行六面体 无 隙 并 置 2.晶胞的特征 任务一 晶胞 任务二 晶胞中粒子个数的计算 1.均摊法 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 晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有， 则每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。 任务二 晶胞中粒子个数的计算 个晶胞共用，每个原子有 属于该晶胞。 位于顶角: 8 1/8 个晶胞共用，每个原子有 属于该晶胞。 4 1/4 位于棱上： 个晶胞共用，每个原子有 属于该晶胞。 2 1/2 位于面上： 属于该晶胞。 全部 位于晶胞内： 1.均摊法 练一练 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为 。 8 6 金属铜晶胞中原子个数的计算 每个顶点:1/8 每个面心:1/2 教材：P74 金属钠（Na） 金属锌（Zn） 碘（I2） 金刚石（C） (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3套平行棱，有3套平行面 练一练 ② Cl－ 位于 和 ，共有 个 Na+：Cl-=1:1 离子晶体化学式只表示每个晶胞或晶体中各类粒子的最简整数比。 ① Na＋ 位于 和 ，共有 个 顶点 面心 4 棱边 体心 4 化学式为NaCl 一个晶胞含4个NaCl NaCl晶胞 Cl- Na+ NaCl晶胞 2.应用 任务二 晶胞中粒子个数的计算 (1)根据晶胞确定化学式 (2)根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：(A表示阳离子) A B 化学式： AB 化学式： AB2 C 化学式： ABC3 2.应用 任务二 晶胞中粒子个数的计算 (3)配位数 2.应用 任务二 晶胞中粒子个数的计算 简单立方：配位数为6   面心立方：配位数为12   体心立方：配位数为8   晶体学中的配位数是指晶体中一个粒子周围最近且等距的粒子数目。 离子晶体中的配位数是指一个离子周围最近且等距的异电性离子数目。 NaCl的晶胞模型如图，Na＋配位数为 _____ ，Cl－配位数为____ 6 6 练一练 任务二 晶胞中粒子个数的计算 2r=a 4r=a 4r=a 简单立方晶胞 面心立方晶胞 体心立方晶胞 3.常见晶胞 【思考】晶胞都是平行六面体吗？ 六棱柱（六方）晶胞 三棱柱晶胞 晶胞不一定都取平行六面体 (2) 晶胞质量m = ×N (1) 利用均摊法求出晶胞内原子微粒数N (3) 晶胞密度 ρ = （假设晶胞棱长均为a pm，注意转换单位 ） m (晶胞) V (晶胞) = M×N×1030 NA ×a3 计算步骤: 单位换算：1m=102cm=109nm=1012pm g/cm3 任务三 晶胞密度的计算 任务三 晶胞密度的计算 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？密度？ V m ρ＝ m＝n·M NA N n＝ ρ＝ N ·M NA ·V ＝ 4×58.5 NA·a3 g · cm-3 已知晶体中2个最近的Cs+核间距离为a cm，氯化铯的摩尔质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则CsCl晶体的密度为( )g/cm3 。 A、8M/a3NA B、a3M/8NA C、M/a3NA D、a3M/NA ①一个晶胞所含原子数→一个晶胞的质量 ②一个晶胞的体积 ③ρ=m/V Cl﹣ Cs＋ C 练一练 CuCl　 练习1：Cu的一种氯化物晶体的晶胞结构如图，化学式为________。 练习2：如图为甲、乙两种晶体的晶胞示意图,试写出: (1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为　　　　。  (2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是　　 　　。  X3Y 1∶3∶1 练习3.某晶体结构模型如图所示。化学式为　　　　。 CoTiO3 练一练 练一练 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！ 一个气态团簇分子，其化学式就是其分子式，应直接数出原子数。 任务四 晶体结构的测定 晶体与非晶体最可靠的区分方法：X射线衍射实验 X射线衍射仪 原理：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，会在记录仪上看到分立的斑点或者明锐的衍射峰。 非晶态SiO2 晶态SiO2 晶体能产生明锐的衍射峰 15 20 25 30 35 2θ/° 任务四 晶体结构的测定 衍射图 计算获得 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 结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系 X射线衍射实验获得分子信息 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。 乙酸晶胞 1. 下列有关说法错误的是 A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪 B．石英玻璃和水晶的衍射图谱不同 C．X射线衍射实验能测定晶胞中含有的分子数，但不能确定青蒿素这样复杂分子的空间结构 D．单晶硅在X射线衍射图谱上有明锐的衍射峰 C 练一练 晶胞 概念 特点 结构的测定—X射线衍射实验 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。