晶胞相關(guān)內(nèi)容

晶胞相關(guān)內(nèi)容第1頁/共62頁二﹑晶胞1.晶胞：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元蜂巢與蜂室銅晶體銅晶胞

晶體與晶胞的關(guān)系可用蜂巢與峰室的關(guān)系比喻然而蜂巢是有形的，晶胞是無形的，是人為劃定的。第2頁/共62頁晶胞參數(shù)(三維點陣)晶胞的大小和形狀可用晶胞的三條棱邊長度(軸長)a,b,c及三棱邊夾角(軸角)α，β，γ來描述第3頁/共62頁金剛石晶體石墨烯晶體銅晶體第4頁/共62頁NaCl晶體結(jié)構(gòu)和晶胞思考與交流:1.上述銅晶體、金剛石、CO2晶體、NaCl晶體的晶胞的空間構(gòu)形呈什么形狀？

2.在上述晶體中，晶胞是如何排列的？晶胞之間是否存在空隙？CO2晶胞第5頁/共62頁平行六面體無隙并置特點：晶胞一般都是平行六面體.晶胞在晶體中“無隙并置”。2.晶胞“無隙并置”第6頁/共62頁3、三種典型立方晶體結(jié)構(gòu)體心立方簡單立方面心立方第7頁/共62頁體心：1面心：1/2頂點：1/8棱邊：1/44.晶胞中原子個數(shù)的計算分攤法：晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是1/n第8頁/共62頁第9頁/共62頁一個立方體頂點的原子被八個晶胞共用，則平分給一個晶胞的只有1/8一層上為四個立方體堆積，上、下共兩層頂點第10頁/共62頁頂點：第11頁/共62頁一個立方體棱上的原子被四個晶胞共用，則平分給一個晶胞的只有1/4（2）：棱上第12頁/共62頁面心：占1/2體心：完全屬于第13頁/共62頁(8×+6×)×3=12典例1：下圖是CO2分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，其中有多少個CO2分子？多少個原子？8×+6×=4第14頁/共62頁金剛石晶胞示意圖典例2：金剛石晶胞中有幾個碳原子？8個第15頁/共62頁

練習(xí)：如圖所示，在石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，（1）每一個最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為

，（2）每一層內(nèi)碳原子數(shù)目與C－C共價鍵數(shù)目比值為

典例三、石墨及其結(jié)構(gòu)空間層狀結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)俯視圖22:3第16頁/共62頁三棱柱晶胞中：頂點：1/12；

水平棱:1/4；

豎棱:1/6面心：1/2；

體心：完全屬于

知識拓展---非立方晶胞中典例：導(dǎo)學(xué)案102-513題頂點，水平棱是空間上下兩層共同所有第17頁/共62頁六方棱柱晶胞中：頂點;1/6；

水平棱:1/4；

豎棱:1/3面心：1/2；

體心：完全屬于

知識拓展---非立方晶胞中典例：小題巧練10：-18題啟發(fā)石墨第18頁/共62頁歸納：均攤法頂點：有1/8屬于該立方體棱邊：有1/4屬于該立方體面心：有1/2屬于該立方體體心：完全屬于該立方體審題一定要注意是晶體結(jié)構(gòu)(均攤法)，還是分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)(其化學(xué)式由圖中所有實際存在的原子個數(shù)決定)小技巧：頂點:(360。/晶胞α夾角)×2豎棱:(360。/晶胞夾角)第19頁/共62頁1、堆積原理二、金屬晶體的原子堆積模型

組成晶體的金屬原子在沒有其他因素影響時，在空間的排列大都遵循緊密堆積原理。這是因為金屬鍵沒有方向性，因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周圍，并以緊密堆積方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。第20頁/共62頁緊密堆積：微粒之間的作用力，使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間?？臻g利用率：空間被晶格質(zhì)點占據(jù)的百分數(shù)。用來表示緊密堆積的程度。配位數(shù)：在密堆積中，一個原子或離子周圍距離最近且相等的原子或離子的數(shù)目。2、堆積幾個概念第21頁/共62頁金屬原子在二維空間（平面）上有兩種排列方式

（a）非密置層

（b）密置層

非密置層在三維空間里堆積有幾種方式？不同方式堆積時金屬晶體的配位數(shù)、原子的空間利用率、晶胞的區(qū)別？配位數(shù)=4配位數(shù)=6思考與交流3、金屬原子在二維平面的堆積方式第22頁/共62頁（1）簡單立方堆積：非密置層堆積，空間利用率低（52%）配位數(shù)是

個.只有金屬（Po）采取這種堆積方式6每個晶胞含原子數(shù)：1第23頁/共62頁

空間利用率=晶胞所含原子體積總和*100%晶體體積空間利用率的計算：a：晶胞單位長度r=原子半徑簡單立方一個晶胞含有一個原子第24頁/共62頁2、非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中非密置層堆積方式──體心立方堆積第25頁/共62頁（2）體心立方堆積鉀型許多金屬（如堿金屬、Fe等）采取這種堆積方式。每個晶胞含原子數(shù)：：2配位數(shù)：8非密置層堆積，空間利用率不高（68%）（IA，VB，VIB）第26頁/共62頁空間利用率計算例1：計算體心立方晶胞中金屬原子的空間利用率。

解：體心立方晶胞：中心有1個原子，8個頂點各1個原子，每個原子被8個晶胞共享。每個晶胞含有幾個原子:1+8×1/8=2第27頁/共62頁體心立方堆積空間利用率計算設(shè)原子半徑為r、晶胞邊長為a，根據(jù)勾股定理，2a2+a2=(4r)2空間利用率

=晶胞含有原子的體積/晶胞體積100%

=一個晶胞兩個球第28頁/共62頁123456

第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1,3,5位(或?qū)?zhǔn)2,4,6位)123456AB，

關(guān)鍵是第三層。對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。思考：密置層的堆積方式有哪些？第29頁/共62頁

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA

第一種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積

配位數(shù)

(同層

，上下層各

)

12

63第30頁/共62頁鎂型六方密堆積3、按密置層的堆積方式的第一種：六方最密堆積第31頁/共62頁1200平行六面體六方緊密堆積密置層的堆積方式第一種：六方最密堆積第32頁/共62頁配位數(shù)：空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：12（同層6個，上下層各3個）74%2鎂型[六方密堆積]（BeMgⅢBⅣBⅦB）第33頁/共62頁

密致層--第二種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是

C層。123456123456123456第34頁/共62頁123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A,于是形成ABCABC三層一個周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)

。(同層

,上下層各

)126

3第35頁/共62頁按密置層的堆積方式的第二種：面心立方堆積:銅型第36頁/共62頁第37頁/共62頁4、金屬原子在三維空間的堆積方式非密置層堆積方式──簡單立方堆積（1）簡單立方堆積：只有金屬（Po）采取這種堆積方式每個晶胞含原子數(shù)：1配位數(shù)是

個.6第38頁/共62頁配位數(shù)：空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：銅型[面心立方]BCA12（同層6個，上下層各3個）74%4（ⅠBPbPdPt）第39頁/共62頁根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)特點和有關(guān)數(shù)據(jù)，求算晶體的密度或晶胞參數(shù)a（晶胞邊長）對于立方晶胞可建立如下求算途徑晶胞的密度求一個晶胞的質(zhì)量一個晶胞中粒子數(shù)目n摩爾質(zhì)量阿伏伽德羅常數(shù)求一個晶胞的體積晶胞邊長（或離子半徑）得關(guān)系式：第40頁/共62頁晶胞邊長為a，原子半徑為r.由勾股定理：a2+a2=(4r)2a=2.83r每個面心立方晶胞含原子數(shù)目：81/8+6?=4=(44/3r3)/a3=(44/3r3)/(2.83r)

3100%=74%面心立方空間利用率計算第41頁/共62頁第42頁/共62頁堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實例面心立方最密堆積堆積方式及性質(zhì)小結(jié)簡單立方堆積體心立方密堆積六方最密堆積面心立方六方體心立方簡單立方74%74%68%52％121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo第43頁/共62頁簡單立方鉀型（體心立方密堆積）鎂型（六方最密堆積）鎂型（六方最密堆積）削成一個六面體第44頁/共62頁晶體的特征對稱性可劃分為立方、六方、三方、四方、正交、單斜、三斜為7個晶系，堆積方式分類：非密置層：簡單立方堆積體心立方堆積密置層：六方堆積面心立方堆積第45頁/共62頁Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+可見：在NaCl晶體中，鈉離子、氯離子按一定的規(guī)律在空間排列成立方體。5、晶胞類型：第46頁/共62頁（1）鈉離子和氯離子的位置：①鈉離子和氯離子位于立方體的頂角上，并交錯排列。②鈉離子：體心和棱中點；氯離子：面心和頂點，或者反之。（一）氯化鈉型晶胞第47頁/共62頁（3）與Na+等距離且最近的Na+

、Cl-

各有幾個？

計算方法：均攤法頂點占1/8；棱占1/4；面心占1/2；體心占1（2）每個晶胞含鈉離子、氯離子的個數(shù)與Na+等距離且最近的Na+

有：12個與Na+等距離且最近的Cl-有：6個第48頁/共62頁---Cl----Na+NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型第49頁/共62頁NaCl晶體中陰、陽離子配位數(shù)第50頁/共62頁（二）氯化銫型晶胞第51頁/共62頁---Cs+---Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖第52頁/共62頁CsCl晶胞（1）銫離子和氯離子的位置：銫離子：體心氯離子：頂點；或者反之。（2）每個晶胞含銫離子、氯離子的個數(shù)銫離子：1個；氯離子：1個（3）與銫離子等距離且最近的銫離子、氯離子各有幾個？銫離子：6個；氯離子：8個第53頁/共62頁①Ca2+的配位數(shù)：8②F-的配位數(shù)：4③一個CaF2晶胞中含：

4個Ca2+和8個F-（三）CaF2型晶胞第54頁/共62頁(四)ZnS型晶胞①陽離子的配位數(shù)：4②陰離子的配位數(shù)：4③一個ZnS晶胞中含：

4個陽離子和4個陰離子第55頁/共62頁3、典型的原子晶體（1）金剛石

在金剛石晶體中每個碳原子被周圍4個碳原子包圍,處于中心的該碳原子以共價鍵與周圍4個碳原子結(jié)合,成為正四面體型結(jié)構(gòu),碳以SP3雜化軌道形成共價鍵。這些結(jié)構(gòu)向空間發(fā)展,構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其中形成的最小環(huán)中含6個碳原子。每個碳原子被12個六元環(huán)共用。

1mol金剛石中含有的C-C共價鍵數(shù)

2mol。109o28′154pm鍵能： 347.7kj/mol熔點：大于35500C硬度：很大第56頁/共62頁

練習(xí)：如圖所示，在石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，每一個最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為

，每個C完全擁有C－C數(shù)為

其密度為

。石墨中C－C夾角為：1200，