晶胞第1课时课件高二下学期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第二课时

晶胞铜晶体氯化钠晶体这么多不同的晶体，如何描述其中原子的排列呢？课堂导入三、晶胞1、晶胞：描述晶体结构的基本单元，即晶体中重复出现的最基本的结构单元。蜂巢与蜂室铜晶体铜晶胞

晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻。然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。铜晶体铜晶胞铁晶体铁晶胞晶体结构晶胞示意图NaCl晶体结构和晶胞思考与交流:1、上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、NaCl晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？

2、在上述晶体中，晶胞是如何排列的？晶胞之间是否存在空隙？CO2晶胞平行六面体无隙并置一般常规的晶胞都是平行六面体,整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。(1)“无隙”是相邻晶胞之间没有任何间隙。(2)“并置”是所有晶胞都是平行排列的,取向相同。(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。2、晶体和晶胞的关系1.判断下列六面体是否是晶胞？A图中的晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。【思考与讨论】x3、晶胞判断1）晶胞是8个顶角相同yzx方向的四根平行棱y方向的四根平行棱z方向的四根平行棱2)三套各4根平行棱分别相同xyzx-z坐标轴形成的平面及其平行平面x-y坐标轴形成的平面及其平行平面y-z坐标轴形成的平面及其平行平面3)三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体非密置层简单立方晶胞4、三种典型立方晶体结构铁晶体铁晶胞铜晶体铜晶胞体心立方晶胞面心立方晶胞2.我们能计算出这个铜晶胞平均含有的铜原子数目吗？铜晶体铜晶胞【思考与讨论】2121341体心：1面上：1/2顶点：1/8棱上：1/424376185均摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/n。5、晶胞中原子个数的计算立方晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点：1/8体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4练习：根据下列晶体的晶胞，计算并写出它们的化学式X2YACB3DE1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为

；乙晶体的化学式为

；丙晶体的化学式为______；丁晶体的化学式为______。1：1C2DEFXY3Z2、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含有几个原子?NaI2金刚石Zn3、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体——石墨，如图所示。它是层状结构，层与层之间依靠作用力相结合。每层内部碳原子与碳原子之间靠作用力相结合，其键角为120°。分析图中每个六边形含有

个碳原子，占有的碳碳键数为

个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为

。22：334、下列是NaCl晶胞示意图，晶胞中Na+和Cl¯的个数比是多少？(8×+6×)×3=125、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？6、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，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，它的化学式是

。解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C137.下图为高温超导领域的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子共有

个2）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的个数比是

。

63∶1∶1TiOCaO：12×1/4＝3Ti:8×1/8＝1Ca：1三棱柱体心1面心1/2棱边上下棱1/4侧棱1/6顶点1/12归纳提升:1、三棱柱晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献。顶角：1/6上、下棱：1/4侧棱：1/3面上：1/2内部：1归纳提升2、六棱柱晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献。化学式：MgB2化学式：MnBi练习：四、有关晶胞的计算1、晶胞密度ρ的计算：利用晶胞参数可直接计算出晶胞体积V单位：cm2

根据：

（1）摩尔质量M单位：g/mol（2）晶胞中粒子数N

（3）阿伏伽德罗常数NA单位：mol-1得到ρ=单位：g/cm2N·MNA·V

N·MNA·ρ常见单位的转化：1cm=1010pm1cm=107nm1cm=104μm3、相对分子质量（摩尔质量M）的计算：M=单位：g/molNA·ρ·VN晶体密度计算例1：金属钋(Po)的晶胞结构如图所示，若Po原子的半径为rcm，其相对原子质量为M，则金属Po的密度为多少？mV分析：ρ=V=a3=(2rcm)3=8r3cm3

1NA

NNAm=nM=M=Mg

M8NAr3所以：

ρ=g/cm3密度计算公式

N·MNA·Vρ=g/cm3练习：1．某晶体X的晶胞结构如图所示。设该晶体的摩尔质量为M

g·mol-1，晶体的密度为ρg·cm-3，阿

伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。

分析：晶胞中含有X的数目为0.5。设晶胞的边长为acm。则

0.5·MNA·a3ρ=a=距离最近的X之间的距离cm例2、金属铜的晶胞结构如图为面心立方。设Cu的相对原子质量为64，Cu原子的半径为rcm。则金属铜的密度为多少？面心立方中，面对角线为4个半径。则晶胞的边长为2rcm分析：一个晶胞中含有的Cu原子数目为4例3、金属钾的晶胞结构如图为体心立方。设K的相对原子质量为39，K原子的半径为rcm。则金属钾的密度为多少？体心立方中，体对角线为4个半径。则晶胞的边长为rcm分析：一个晶胞中含有的K原子数目为2例4、已知氯化钠的晶胞如图，设晶胞中相邻的Na+和Cl-之间的距离为acm，则氯化钠的密度为多少？分析：晶胞中Na+的数目为4，Cl-的数目也为4，则氯化钠的化学式为NaCl，一个晶胞中含有的NaCl的数目为4。要点：M和N要相对应练习2、X和Y形成的一种离子化合物的晶胞结构如图(图中实心表示X，空心表示Y)，已知该晶胞的密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数为NA，晶体的摩尔质量为Mg/mol。求晶胞边长a=__________cm。分析：晶胞中X的数目为4，Y的数目为8，则晶胞的化学式为XY2，一个晶胞中含有的XY2的数目为4。X射线衍射仪1、测定晶体结构最常用仪器：X射线衍射仪当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点(如图3－13)或者明锐的衍射峰(如图3－14)。而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分的斑点或明锐的衍射峰。例如，石英(非晶态二氧化硅)和(晶态二氧化硅)研成粉末的X射线衍射图谱是不同的(如图3－14)。2、测定晶体结构的原理：四、晶体结构测定图3－13单晶衍射图

图3－14非晶态和晶态SiO2粉末X射线衍射图谱的对比通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状和大小、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等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。3