第三章第一节第3课时与晶胞有关的计算高二化学人教版选择性必修2课件

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3课时

与晶胞有关的计算PART01与晶胞有关的计算01与晶胞有关的计算一、配位数1.定义在晶胞中，与某个原子（或离子）距离最近且相等的其他原子（或离子）的个数，叫做这种原子（或离子）的配位数。如NaCl晶胞中：与Cl－距离最近且相等的Na+有6个，因此Cl－的配位数为6与Na+距离最近且相等的Cl－也有6个，因此Na+的配位数也是601与晶胞有关的计算一、配位数2.常见的配位数①顶点原子的配位原子在棱心，配位数为601与晶胞有关的计算一、配位数2.常见的配位数②顶点原子的配位原子在面心，配位数为12思考：面心原子的配位数是多少？4晶胞不同原子的配位数之比等于该晶胞中原子个数的反比01与晶胞有关的计算一、配位数2.常见的配位数③顶点原子的配位原子在体心，配位数为801与晶胞有关的计算二、晶体密度的计算1.所用公式①ρ=m/V②n=N/NA③m=nM01与晶胞有关的计算二、晶体密度的计算2.解题步骤例1.铜晶体的晶胞如图所示，已知立方体的边长为apm，求铜晶体的密度。①用均摊法算出一个晶胞中含有粒子的个数一个铜晶胞中含有铜原子：8×1/8+6×1/2=4个②计算一个晶胞含有粒子的物质的量一个铜晶胞含有铜原子：(4/NA)mol③计算一个晶胞的质量m=nM=(256/NA)g④计算晶体的密度ρ=m/V=(256/NA)g/(a3×10-30cm3)01与晶胞有关的计算二、晶体密度的计算例2.某氧化物超导材料钙钛矿晶胞结构如图所示，该化合物的化学式为_______，已知立方体的边长为apm，该晶体的摩尔质量为136g·mol-1，则该晶体的密度可表示为__________g·cm-3。CaTiO301与晶胞有关的计算二、晶体密度的计算例3.萤石(氟化钙)的晶胞结构如图所示，已知立方体的边长为apm，则该晶体的密度为_________g/cm3。(相对原子质量：F~19Ca~40)Ca2+F－01与晶胞有关的计算二、晶体密度的计算例4.S与Cu形成化合物晶体的晶胞如图所示。已知该晶体的密度为ag·cm-3，则该晶胞的边长为___________pm。01与晶胞有关的计算三、晶体的摩尔体积例5.α-AgI晶体中I－离子作体心立方堆积(如图所示)，Ag+主要分布在由构成的四面体、八面体等空隙中。已知阿伏加德罗常数为NA，则α-AgI晶体的摩尔体积Vm=______________m3·mol-1(列出算式)。晶体摩尔体积Vm=晶胞的体积/晶胞中含有粒子(或化学式)的物质的量01与晶胞有关的计算四、空间利用率1.定义空间利用率是指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占的体积百分比，也叫空间占有率。2.计算式01与晶胞有关的计算四、空间利用率例6.在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是___原子。设Cr原子和Al原子的半径分别为x和y，则金属原子的空间占有率为_____________%（列出计算式）。Al01与晶胞有关的计算四、空间利用率例7.金属铜是面心立方晶体，有较多的滑移面，所以有很好的延展性。其晶胞结构如图乙所示。已知铜原子的半径为rcm，铜的密度为ρg∙cm−3，阿伏加德罗常数为NAmol−1，该晶胞中铜原子的空间利用率为______________(用含r、ρ、NA的代数式表示)。01与晶胞有关的计算五、原子坐标参数1.概念一般以坐标轴所在立体图形的棱长为1个单位，从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。A(0，0，0)B(1，0，0)C(1，1，0)D(0，1，0)E(0，1，1)F(0，0，1)G(1，0，1)H(1，1，1)ABCDEFGHx轴y轴z轴E(0，1，1/2)F(1，1，1/2)G(1，0，1/2)H(0，0，1/2)01与晶胞有关的计算五、原子坐标参数1.概念x轴y轴z轴ABCDEGHFIKJLA(0，0，0)B(0，1，0)C(1，1，0)D(1，0，0)I(0，1，1)J(0，0，1)K(1，0，1)L(1，1，1)01与晶胞有关的计算五、原子坐标参数2.特殊位置原子的坐标参数体心立方x轴y轴z轴MM(1/2，1/2，1/2)①体心立方01与晶胞有关的计算五、原子坐标参数2.特殊位置原子的坐标参数M(1/2，1/2，1/2)①体心立方②面心立方面心立方x轴y轴z轴ABCDEFA(0，1/2，1/2)C(1，1/2，1/2)F(1/2，1/2，0)E(1/2，1/2，1)D(1/2，1，1/2)B(1/2，0，1/2)01与晶胞有关的计算五、原子坐标参数2.特殊位置原子的坐标参数金刚石晶胞BCDx轴y轴z轴思考：如图所示为金刚石的晶胞，图中A、B、C、D四个原子在晶胞的什么位置？它们的原子坐标分别是多少？A金刚石晶胞ABCD俯视俯视图ADx轴y轴z轴y轴x轴CB前左下前右上后右下后左上金刚石晶胞ABCD正面图ABx轴y轴z轴z轴x轴CD01与晶胞有关的计算五、原子坐标参数2.特殊位置原子的坐标参数金刚石晶胞ABCDx轴y轴z轴A(1/4，3/4，1/4)B(3/4，1/4，1/4)C(1/4，1/4，3/4)D(3/4，3/4，3/4)01与晶胞有关的计算五、原子坐标参数例8.金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。(1)一个金刚石晶胞中含有___个碳原子。(2)已知晶胞参数为apm，则金刚石的密度为____________g·cm-3。(3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为____pm。(4)碳原子半径为rpm，则a、r的关系为_______。801与晶胞有关的计算五、原子坐标参数例9.某晶体的晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为________。若该晶体中A原子和B原子的坐标分别为(0，0，0)、(0，0，1/2)，则C原子的坐标为______________。CuInSe2(1/4，3/4，1/8)01与晶胞有关的计算五、原子坐标参数例10.GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm-3，其晶胞结构如图所示已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B点的原子坐标