3.1.2 晶胞 晶體結(jié)構(gòu)的測定 課件 高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識第2課時晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測定晶體特性自范性各向異性熔點固定晶體和非晶體的差異晶體內(nèi)部微粒一定是周期性重復(fù)排列在不同方向排列的規(guī)律不同銅晶體CaF2晶體晶體的內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性有序排列。問：要研究晶體的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)如何入手呢？思路：“以小見大”銅晶體銅晶胞晶胞：晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元球棍模型比例填充模型

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第2課時晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測定PART01PART02PART02認(rèn)識簡單的晶胞。通過典型晶胞的學(xué)習(xí)，類推其他晶胞的分析方法。學(xué)會晶胞中微粒數(shù)的計算方法(均攤法)，能根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)確定晶體的化學(xué)式。[任務(wù)一]認(rèn)識晶胞鐵晶體1.概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞，晶胞是晶體的最小重復(fù)單元。銅晶體晶胞是晶體中最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元。2、晶體和晶胞的關(guān)系

常規(guī)的晶胞都是平行六面體，整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。(1)“無隙”是指相鄰晶胞之間沒有任何間隙。(2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個數(shù)及幾何排列是完全相同的。平行六面體晶體晶胞堆積方式展示晶胞晶體無隙并置平移復(fù)原將任意晶胞沿著晶胞的周期性排列方向移動到相鄰或其他晶胞時，能夠完全重合，過程中無須轉(zhuǎn)動或改變方向。各晶胞之間無縫隙平行排列，取向相同各個晶胞完全等同（組成和幾何空間），且晶胞間共頂角、共棱、共面另一種表述CaTiO3晶胞ZnS晶胞銅晶胞平行六面體8個頂角相同3套各2個平行面分別相同3套各4根平行棱分別相同晶胞共6個面共8個頂點共12根棱思考：觀察下列晶胞，分析它們有什么共同特點？金剛石晶胞NaCl晶胞CsCl晶胞干冰晶胞

這些晶胞都是8個頂點相同、三套各4根平行棱分別相同、三套各兩個平行面分別相同的最小平行六面體。3、晶體的特點8個頂角相同三套各4根平行棱分別相同三套各兩個平行面分別相同問1：下列晶胞中分子的取向有幾種？一、晶胞干冰晶胞8個頂點的取向相同3套各2個平行面的取向相同I2晶胞8個頂點和左右面心分子取向相同,上下，前后面面心分子取向相同.共有2種不同的取向.問2:下圖中的晶胞是指”大立方體”，還是”小立方體”？為什么？晶胞是指”大立方體”晶胞具有相同的頂角、相同的平行面和相同的平行棱。問3：判斷下列六面體是否是晶胞？A圖中滿足晶胞的結(jié)構(gòu)特點，是晶胞。B圖中不滿足晶胞“8個頂角相同”的要求，不是晶胞。C圖中不滿足晶胞“三套各4根平行棱分別相同”的要求，不是晶胞。D圖中不滿足“三套各兩個平行面分別相同”的要求，不是晶胞。判斷是否是晶胞的方法一：頂點/平行面/平行棱是否完全相同練習(xí)1、下面是從NaCl晶體最小平行六面體，是否可以作為晶胞？8個頂角不相同不能平移復(fù)原判斷是否是晶胞的方法二：能否平移復(fù)原練習(xí)2、若下圖是某晶胞的殘缺結(jié)構(gòu)，要使其恢復(fù)晶胞資格，你認(rèn)為應(yīng)該如何改動？思考：1個銅晶胞含有幾個銅原子呢？14個124376851221341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

4、晶胞中原子個數(shù)的計算——均攤法均攤：若晶胞中某個粒子為n個晶胞所共用，則該粒子只有

屬于該晶胞。長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻(xiàn)【例1】計算下列立方晶胞中原子數(shù)。簡單立方鈉晶胞—體心立方銅晶胞—面心立方最密堆積單位晶胞：8×

＝181單位晶胞：8×+1＝2818×＋6×＝42181配位數(shù)：8配位數(shù)：12金剛石晶胞SiC晶胞Ca2+:8×

＋6×＝48121F-:8個

Ca2+:F-=4：8=1：2C:8×

＋6×＝48121Si:4個

C:Si:=4:4=1:1金剛石體內(nèi)四個球位于交錯的小正方體中心金剛石體內(nèi)四個球位于交錯的小正方體中心長度為體對角線的1/4【例2】請計算出NaCl晶胞Na+和Cl-的個數(shù)。NaCl晶胞Na+Cl-①Cl-位于頂角和面心，共有

個。②Na＋位于棱上和體心，共有

個。Cl-數(shù)=8×＋6×=42181Na+數(shù)=12×＋1=441一個晶胞含4個NaClNa+數(shù)

:Cl-數(shù)=1:1氯化鈉的化學(xué)式為NaCl離子晶體化學(xué)式只表示每個晶胞或晶體中各類粒子的最簡整數(shù)比AB練習(xí)1：根據(jù)離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，判斷下列離子晶體的化學(xué)式：（A表示陽離子）化學(xué)式：AB化學(xué)式：ABC化學(xué)式：ABC3練習(xí)2：話筒是聲電轉(zhuǎn)換的換能器，在話筒中有一種材料的結(jié)構(gòu)如圖所示，它的主要成分是鈦酸鋇，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖，可知它的化學(xué)式是(

)A.BaTi8O12 B.BaTi4O6C.BaTi2O4 D.BaTiO3仔細(xì)觀察鈦酸鋇晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖可知：Ba在立方體的體心，完全屬于該晶胞；Ti處于立方體的8個頂點，O處于立方體的12條棱的中點，故晶胞中Ba、Ti、O三種原子的個數(shù)比為D晶胞小結(jié)①明確微粒在晶胞中的位置關(guān)系。②基于位置采用均攤法進(jìn)行計算。計算晶胞中含有微粒數(shù)目--均攤法：判斷是否是晶胞的方法：

①頂點/平行面/平行棱是否完全相同

②能否平移復(fù)原頂角1/8面1/2棱1/4內(nèi)1新的問題：①科學(xué)家是如何用證實晶體是周期重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)呢？②怎么知道晶胞的大小、形狀、取向和各個原子的位置呢？OFeI2

當(dāng)單一波長的X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，在記錄儀上形成衍射圖譜。人們對衍射圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可獲得晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息。X射線管鉛板晶體樣品記錄儀2θ/°非晶態(tài)SiO2晶態(tài)SiO2明銳的衍射峰分立的斑點[任務(wù)二]晶體結(jié)構(gòu)的測定X射線衍射d為晶面間距；n為反射級數(shù)；θ為掠射角；λ為X射線的波長了解：X射線-測定晶胞不同晶體對應(yīng)不同的d，計算出晶胞參數(shù)，進(jìn)而得到晶胞的形狀、大小與取向數(shù)據(jù)處理晶胞結(jié)構(gòu)布拉格方程晶胞的3組棱長：abc3種夾角:α、β、γ衍射方向乙酸晶體乙酸晶