化学人教版（2019）选择性必修2 3.1.2晶胞（共31张ppt）

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第三章 第一节《物质的聚集状态 与晶体的常识》第2课时晶胞 晶体结构测定前课回顾
晶体特性
自范性
各向异性
熔点固定
晶体和非晶体的差异
晶体内部微粒一定是周期性重复排列
在不同方向排列的规律不同
铜晶体 CaF2晶体
整块晶体是由大量微粒在空间周期性重复排列聚集而成的。
一、晶胞
问1：要研究晶体的结构，应当如何入手呢？
思路：“以小见大”
铜晶体
铜晶胞
晶胞：晶体结构中最小的重复单元
球棍模型
比例填充模型
晶胞堆积方式展示
晶胞
晶体
无隙并置
平移复原
一、晶胞
将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。
各晶胞之间无缝隙
平行排列，取向相同
各个晶胞完全等同（组成和几何空间），
且晶胞间共顶角、共棱、共面
另一种表述
CaTiO3晶胞
ZnS晶胞
一、晶胞
问2：晶胞有哪些特点呢？
铜晶胞
平行六面体
8个顶角相同
3套各2个平行面分别相同
3套各4根平行棱分别相同
晶胞
共6个面
共8个顶点
共12根棱
问3：下列晶胞中分子的取向有几种？
一、晶胞
干冰晶胞
8个顶点的取向相同
3套各2个平行面的取向相同
I2晶胞
8个顶点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种不同的取向.
练习1、判断下列4个图中结构，属于晶胞的是
一、晶胞
√
8个顶角不相同
3套各4根平行棱
不相同
3套各2个平行面
不相同
判断是否是晶胞的方法一：顶点/平行面/平行棱是否完全相同
练习2、下面是从NaCl晶体最小平行六面体，是否可以作为晶胞？
8个顶角不相同
不能平移复原
判断是否是晶胞的方法二：能否平移复原
一、晶胞
练习3、若下图是某晶胞的残缺结构，要使其恢复晶胞资格，你认为应该如何改动？
59-2.下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元的排列方式，图中： —X， —Y， —Z。其中对应的化学式不正确的是
√
下图AC均不是晶胞，不能重复，题目本身就是错题
一、晶胞
AB
A
B
A原子数
8× 　＝1
8
1
1
B原子数
一、晶胞
问4：下列晶胞中A和B原子各有多少个 你能写出化学式吗？
球棍模型
比例填充模型
A原子数
B原子数
顶角
体心
问题解决
整理归纳
均摊法计算晶胞的组成
晶胞不是孤立存在的
晶胞表面的原子为相邻晶胞所共用。
晶胞的顶角原子为8个晶胞共用，对每个晶胞的贡献为1/8。
结论
晶胞面上的原子为2个晶胞共用，对每个晶胞的贡献为1/2。
晶胞棱上的原子为4个晶胞共用，对每个晶胞的贡献为1/4。
一、晶胞
练习3：如图是NaCl 晶胞，数数Na+ 和 Cl-个数？
Cl-
Na+
8× 　＋ 6× ＝4
8
1
2
1
12× 　＋1 ＝4
4
1
一、晶胞
Cl- 位于_______和_________
Na+位于_______和_________
面心
顶角
体心
棱上
该晶胞中包含4个Na+和4个Cl-
步骤一：先明确微粒在晶胞中的位置关系
步骤二：采用均摊法计算
练习4：下图依次是金属锌(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
I2
金刚石
Zn
2个
4*2=8个
8× 　＋ 1
8
1
8× 　＋ 6× ＝4
8
1
2
1
一、晶胞
金刚石
8个
8× 　＋ 6× +4
8
1
2
1
一、晶胞
金刚石
一、晶胞
体内四个球位于
交错的小正方体中心
金刚石
一、晶胞
体内四个球位于
交错的小正方体中心
长度为体对角线的1/4
一、晶胞
晶胞小结
①明确微粒在晶胞中的位置关系。
②基于位置采用均摊法进行计算。
计算晶胞中含有微粒数目--均摊法：
判断是否是晶胞的方法：
①顶点/平行面/平行棱是否完全相同
②能否平移复原
顶角1/8
面1/2
棱1/4
内1
59-3.科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。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，则它的化学式是
A.TiC B.Ti6C7
C.Ti14C13 D.Ti13C14
√
一、晶胞
易错提醒：团簇或纳米颗粒等聚集体，所含微粒为其本身所有，不与其他分子或颗粒共用。
问题导入
新的问题：
①科学家是如何用证实晶体是周期重复排列的结构呢？
②怎么知道晶胞的大小、形状、取向和各个原子的位置呢？
O
Fe
I2
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，在记录仪上形成衍射图谱。人们对衍射图的数据进行处理，即可获得晶体结构的有关信息。
学科前沿
X射线管
铅板
晶体样品
记录仪
二、晶体结构的测定——X射线衍射实验
2θ/°
非晶态SiO2
晶态SiO2
明锐的衍射峰
分立的斑点
二、晶体结构的测定——X射线衍射实验
d为晶面间距；n为反射级数；θ为掠射角；λ为X射线的波长
了解：X射线-测定晶胞
不同晶体对应不同的d，计算出晶胞参数，进而得到晶胞的形状、大小与取向
数据处理
晶胞结构
布拉格方程
晶胞的3组棱长：a b c
3种夹角:α、β、γ
衍射方向
乙酸晶体
乙酸晶胞
测定原子种类和位置（原子分数坐标）
辨识出
化学键
确定键长、键角
二、晶体结构的测定——X射线衍射实验
了解：X射线-测定乙酸分子结构
计算原子间的距离
衍射强度
乙酸分子结构
晶体
X射线衍射实验
周期性结构
晶胞
平行六面体
无隙并置堆积
化学组成
结构特点
顶角相同
平行面相同
平行棱相同
均摊法
大小形状原子位置
原子分数坐标
课堂总结
晶胞参数
三、非长方体形的晶胞
六方柱体晶胞
不是，也有其他多面体，只要能无隙并置而充满整个空间都可以作为晶胞。但本书在无特别强调时，均指得平行六面体晶胞。
平行六面体晶胞
讨论1：所有晶体都是平行六面体无隙组合而成吗？
讨论2：如图所示,六方柱体晶胞中所含微粒数目为多少
三、非长方体形的晶胞
顶角1/6
面1/2
水平棱1/4
竖立棱1/3
俯视图
练习：某晶体的局部结构如图所示，晶体中A、B、C三种原子的数目之比为
A.3∶9∶4
B.1∶4∶2
C.2∶9∶4
D.3∶8∶5
√
三、非长方体形的晶胞
注意三棱柱不是晶胞
顶角1/12
面1/2
水平棱1/4
竖立棱1/6
俯视图
归纳拓展
1.其他结构单元中粒子均摊情况举例
三、非长方体形的晶胞
课堂练习
1. 下列有关X射线衍说法错误的是
A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪
B．石英玻璃和水晶的衍射图谱不同
C．X射线衍射实验能测定晶胞中含有的分子数，但不能确定青蒿素这样复杂分子的空间结构
D．单晶硅在X射线衍射图谱上有明锐的衍射峰
C
2．下列有关晶胞的叙述，正确的是
A．所有晶体都是平行六面体无隙组合而成
B．晶胞排列时的取向一定相同
C．不同晶体中的晶胞大小和形状均相同
D．晶胞参数中3种夹角:α、β一定都是90°
E．晶胞是晶体中最小的平行六面体
课堂练习
B
菱方晶胞
夹角:α、β、γ都不是90度
正确表述：晶胞是晶体结构中最小的重复单元
3．某小组同学用A、B两种小球搭建了几类晶体的晶胞模型，如图所示，有关说法不正确的是
A．甲不是晶胞
B．乙中每个B球周围有1个A球紧邻
C．丙的夹角不是直角，但仍可无隙堆积成晶体
D．丁中A和B个数比为：1:1
课堂练习
B
每个B球周围有_____个A球紧邻
8