3.1 课时2 晶胞 晶体结构的测定 课件 (共23张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.1 课时2 晶胞 晶体结构的测定 课件 (共23张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-13 12:15:08 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
第三章 晶体的结构与性质
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 课时2
1.了解晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞，能计算简单晶胞中粒子的数目；
2.知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。
这么多不同的晶体，如何描述其中原子的排列呢？
氯化钠晶体
金刚石晶体
铜晶体
为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可
一、晶胞
1.定义：
描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
常规的晶胞都是平行六面体。
八个顶角相同
三套各四根平行棱分别相同
三套各两个平行面分别相同
2.形状
[练一练]判断下列4个图中结构，属于晶胞的是（ ）
A
3.晶胞的排列
（2）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。
（1）晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
“无隙” 指相邻的晶胞之间没有任何间隙；一个晶胞
与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面
“并置” 指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动
思考：一个铜晶胞中的铜原子数是多少？
14 ？
4. 晶胞中粒子数目的计算
×
8
6
×
一个铜晶胞中的铜原子数是4
（1）均摊法
如某个粒子为x个晶胞所共有，则该粒子有 属于一个晶胞。
顶角
棱上
面上
体内
平行六面体
1
思考：下图中的 NaCl 晶胞中，含有几个钠原子和氯原子？
Cl－
Na+
8× + 6× = 4
氯原子数 =
12× + 1= 4
钠原子数 =
(1)晶胞是否全是平行六面体？
不表示，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
思考与讨论
(2)由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子中原子的数目？
不一定，如有的晶胞呈六棱柱形。
（非长方体晶胞中的粒子视具体情况而定）
[练一练]
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，它们分别平均含几个原子
小结：常见的晶胞
简单立方
体心立方
面心立方
类型 简单立方 体心立方 面心立方
结构特点 在平面六面体的8个顶角上有粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心上还有1个粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的6个面的面心上均有1个粒子
一个晶胞的原子数
1
2
4
二、晶体结构的测定
图 3-12 X 射线衍射仪
晶体与非晶体最可靠的区分方法：X射线衍射实验
1.原理：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，会在记录仪上看到分立的斑点或者明锐的衍射峰。
图 3-13
单晶衍射图
图 3-14
非晶态和晶态SiO2 粉末
衍射图谱的对比
非晶态SiO2
晶态SiO2
2.获得晶胞信息
X 射线
衍射图谱
计算
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
结合化学组成
原子之间的相互关系
即晶体结构
乙酸晶体
乙酸晶胞
（含4个乙酸分子）
乙酸分子的空间结构
测定晶胞中各个原子的位置(坐标),计算原子间的距离,判断哪些原子
之间存在化学键,确定键长和键角,得出分子的空间结构。
3.获得分子信息
(1)晶胞是晶体的最小重复单元。( )
(2)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( )
(3)位于顶角上的粒子一定为8个晶胞所共有。 ( )
(4)X射线通过晶体,导致晶体发生化学变化,形成特征的衍射图。( )
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
[练一练]
2.下图是某晶体的晶胞示意图,其中X粒子位于此晶胞的中心,Y粒子位于8个顶点,该晶体中粒子X和Y的个数比是( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶4 D.1∶8
A
3.话筒是声电转换的换能器,在话筒中有一种材料的结构如图所示,它的主要成分是钛酸钡,根据晶胞的结构示意图,可知它的化学式是( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
D
4.如图为甲、乙两种晶体的晶胞示意图:
试写出:
(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为 。
(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是 。
X3Y
1∶3∶1
规律总结 ：晶体化学式的确定流程:观察确认粒子种类→确定各粒子在晶胞中的位置→用均摊法求晶胞均摊各粒子的数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。
5.如图所示为高温超导领域里的一种化合物——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的
且等距离的钛离子共有 个。
(2)该晶体中,元素氧、钛、钙的粒子个数比是 。
6
3∶1∶1
晶胞
晶体结构的测定
X射线衍射原理
X射线衍射实验获得晶胞信息
X射线衍射实验获得分子信息
定义
形状
排列
晶胞中粒子数目的计算
第三章 晶体的结构与性质
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 课时2
1.了解晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞，能计算简单晶胞中粒子的数目；
2.知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。
这么多不同的晶体，如何描述其中原子的排列呢？
氯化钠晶体
金刚石晶体
铜晶体
为了描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可
一、晶胞
1.定义：
描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
常规的晶胞都是平行六面体。
八个顶角相同
三套各四根平行棱分别相同
三套各两个平行面分别相同
2.形状
[练一练]判断下列4个图中结构，属于晶胞的是（ ）
A
3.晶胞的排列
（2）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。
（1）晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
“无隙” 指相邻的晶胞之间没有任何间隙；一个晶胞
与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面
“并置” 指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动
思考：一个铜晶胞中的铜原子数是多少？
14 ？
4. 晶胞中粒子数目的计算
×
8
6
×
一个铜晶胞中的铜原子数是4
（1）均摊法
如某个粒子为x个晶胞所共有，则该粒子有 属于一个晶胞。
顶角
棱上
面上
体内
平行六面体
1
思考：下图中的 NaCl 晶胞中，含有几个钠原子和氯原子？
Cl－
Na+
8× + 6× = 4
氯原子数 =
12× + 1= 4
钠原子数 =
(1)晶胞是否全是平行六面体？
不表示，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
思考与讨论
(2)由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子中原子的数目？
不一定，如有的晶胞呈六棱柱形。
（非长方体晶胞中的粒子视具体情况而定）
[练一练]
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，它们分别平均含几个原子
小结：常见的晶胞
简单立方
体心立方
面心立方
类型 简单立方 体心立方 面心立方
结构特点 在平面六面体的8个顶角上有粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心上还有1个粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的6个面的面心上均有1个粒子
一个晶胞的原子数
1
2
4
二、晶体结构的测定
图 3-12 X 射线衍射仪
晶体与非晶体最可靠的区分方法：X射线衍射实验
1.原理：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，会在记录仪上看到分立的斑点或者明锐的衍射峰。
图 3-13
单晶衍射图
图 3-14
非晶态和晶态SiO2 粉末
衍射图谱的对比
非晶态SiO2
晶态SiO2
2.获得晶胞信息
X 射线
衍射图谱
计算
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
结合化学组成
原子之间的相互关系
即晶体结构
乙酸晶体
乙酸晶胞
（含4个乙酸分子）
乙酸分子的空间结构
测定晶胞中各个原子的位置(坐标),计算原子间的距离,判断哪些原子
之间存在化学键,确定键长和键角,得出分子的空间结构。
3.获得分子信息
(1)晶胞是晶体的最小重复单元。( )
(2)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( )
(3)位于顶角上的粒子一定为8个晶胞所共有。 ( )
(4)X射线通过晶体,导致晶体发生化学变化,形成特征的衍射图。( )
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
[练一练]
2.下图是某晶体的晶胞示意图,其中X粒子位于此晶胞的中心,Y粒子位于8个顶点,该晶体中粒子X和Y的个数比是( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶4 D.1∶8
A
3.话筒是声电转换的换能器,在话筒中有一种材料的结构如图所示,它的主要成分是钛酸钡,根据晶胞的结构示意图,可知它的化学式是( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
D
4.如图为甲、乙两种晶体的晶胞示意图:
试写出:
(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为 。
(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是 。
X3Y
1∶3∶1
规律总结 ：晶体化学式的确定流程:观察确认粒子种类→确定各粒子在晶胞中的位置→用均摊法求晶胞均摊各粒子的数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。
5.如图所示为高温超导领域里的一种化合物——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的
且等距离的钛离子共有 个。
(2)该晶体中,元素氧、钛、钙的粒子个数比是 。
6
3∶1∶1
晶胞
晶体结构的测定
X射线衍射原理
X射线衍射实验获得晶胞信息
X射线衍射实验获得分子信息
定义
形状
排列
晶胞中粒子数目的计算