晶胞與晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定+高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修2—第三章

——晶胞與晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定第一節(jié)

物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)（第三課時(shí)）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的晶胞，能計(jì)算簡(jiǎn)單晶胞中粒子的數(shù)目。2.知道X射線衍射實(shí)驗(yàn)是測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的常用方法，以乙酸為例，認(rèn)識(shí)分子是有空間結(jié)構(gòu)的，分子的空間結(jié)構(gòu)是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。

如果我們把一塊方解石敲碎，就會(huì)得到小方解石。發(fā)現(xiàn)：如果把小方解石繼續(xù)不停的敲碎，最后得到的是什么呢？新晶面與某一原晶面平行。晶胞圖片來(lái)源于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)科普網(wǎng)站一、晶胞概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。蜂巢里的蜂室銅晶體銅晶胞二、晶胞與晶體的關(guān)系晶體可看作是巨大數(shù)量的晶胞“無(wú)隙并置”而成。晶體可看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成。無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。并置：所有晶胞都是平行排列的，

取向相同。具有平移性二、晶胞與晶體的關(guān)系二、晶胞與晶體的關(guān)系晶體可看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成。特點(diǎn)1：8個(gè)頂角相同。三、晶胞的特點(diǎn)“無(wú)隙并置”平移性特點(diǎn)2：4根平行棱相同。平移性特點(diǎn)2：4根平行棱相同。特點(diǎn)3：2個(gè)平行面也要相同?！盁o(wú)隙并置”三、晶胞的特點(diǎn)平移性“無(wú)隙并置”三、晶胞的特點(diǎn)特點(diǎn)2：4根平行棱相同。特點(diǎn)3：2個(gè)平行面也要相同。平移性左右上下前后三套“無(wú)隙并置”三、晶胞的特點(diǎn)特點(diǎn)2：4根平行棱相同。特點(diǎn)3：2個(gè)平行面也要相同。1.

個(gè)頂角相同；2.

套各

根平行棱分別相同；3.

套各

個(gè)平行面分別相同。842三三不符合第1條。不符合第2條。不符合第3條。是晶胞。三、晶胞的特點(diǎn)【牛刀小試】下圖中NaCl晶胞是指小立方體還是大立方體？為什么？

小立方體8個(gè)頂角原子不完全一樣，不具有平移性，不是晶胞。相反，大立方體8個(gè)頂角、三套平行棱、三套平行面均相同，在它的上下左右前后都有無(wú)隙并置的完全等同的立方體，只是沒(méi)有畫出來(lái)而已，因此大立方體才是晶胞。Na+四、計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目【思考】銅晶胞中共有4個(gè)銅原子，如何計(jì)算出來(lái)的？12四、計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目均攤法：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被x個(gè)晶胞所共有，則每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1/x。晶胞面心的原子：

個(gè)晶胞共用，每個(gè)原子有

屬于該晶胞。21/2面心1243晶胞棱上的原子：

個(gè)晶胞共用，每個(gè)原子有

屬于該晶胞。41/4棱上均攤法：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被x個(gè)晶胞所共有，則每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1/x。四、計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目126543晶胞頂點(diǎn)上的原子：

個(gè)晶胞共用，每個(gè)原子有

屬于該晶胞。81/8頂角：四、計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目78上下兩層位于頂角位于棱上位于面上位于晶胞內(nèi)

個(gè)晶胞共用，每個(gè)原子有

屬于該晶胞。

屬于該晶胞。

個(gè)晶胞共用，每個(gè)原子有

屬于該晶胞。81/8

個(gè)晶胞共用，每個(gè)原子有

屬于該晶胞。42全部1/41/2【模型建構(gòu)】銅晶胞中銅原子在立方體中的位置：每個(gè)銅晶胞所含銅原子數(shù)目：頂角、面心（頂角）1/8×8銅晶體銅晶胞+（面心）1/2×6=4【實(shí)例講解】如圖所示是NaCl的晶胞，它含有幾個(gè)氯離子和鈉離子?你能找出兩幅圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系嗎？Cl-

Na+鈉離子：氯離子：【變式練習(xí)】(棱上)1/4

(頂角)1/8

+(面心)1/2×12×1=4×8×6=4

+(體心)1此模型是抽象出來(lái)的，方便看清楚各原子的分布情況。Na1/8×8+1×1=2Zn【思考與討論】(教材P74)下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含有幾個(gè)原子?2頂角:8個(gè)內(nèi)部:1個(gè)頂角

:內(nèi)部:8個(gè)1個(gè)1/8×8+1×1=2(1/8×8+1/2×6)×1/8×8+1/2×6+1×4=8I2【思考與討論】(教材P74)下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含有幾個(gè)原子?2金剛石動(dòng)畫來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)2=8頂角：8個(gè)面心：6個(gè)頂角：8個(gè)面心：6個(gè)內(nèi)部：4個(gè)X射線衍射儀單晶衍射圖分立的斑點(diǎn)→晶體

彌散環(huán)→非晶體五、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)非晶態(tài)和晶態(tài)SiO2粉末衍射圖譜的對(duì)比數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)X射線衍射儀五、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定分子空間結(jié)構(gòu)乙酸晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定乙酸晶體X射線衍射實(shí)驗(yàn)衍射圖計(jì)算（Bragg方程等）晶體結(jié)構(gòu)信息(晶胞參數(shù)、原子種類及坐標(biāo))原子間距離化學(xué)鍵類型、鍵角、鍵長(zhǎng)等長(zhǎng)方體棱長(zhǎng)abc棱的夾角電子云密度坐標(biāo)電子云密度大小高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修2—第三章

——晶胞與晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定第一節(jié)

物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)（第三課時(shí)）答疑如何計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量和密度？M(Cu)×n(Cu)

m(晶胞)=N(Cu)NA已知：每個(gè)銅晶胞含4個(gè)銅原子。每個(gè)原子的質(zhì)量=NA=M(Cu)

×M(Cu)×N(Cu)晶胞中原子個(gè)數(shù)m(晶胞)==64×4gNA×如何計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量和密度？(2)m(晶胞)=ρ

(晶胞)=m(晶胞)V(晶胞)

=已知:(1)每個(gè)銅晶胞含4個(gè)銅原子apm(a×10-10)3

cm3=64×4NA(a×10-10)3

g/cm364×4gNA64×4gNA1pm=10-10cm1

nm

=

10-7cm=256×1030NA×a3

g/cm3如何計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量和密度？(2)晶胞質(zhì)量m

=

×N(1)利用均攤法求出晶胞內(nèi)原子微粒數(shù)N(3)晶胞密度ρ

=（假設(shè)晶胞棱長(zhǎng)均為apm，注意轉(zhuǎn)換單位

）m(晶胞)V(晶胞)

=M×N×1030

NA×a3

計(jì)算步驟:【例題】Cu2O的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)為apm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Cu2O晶體的密度為_(kāi)____g·cm3(用含a、NA的代數(shù)式表示)