3.2.5原子坐标（共25张PPT） 2024-2025学年鲁科版(2019)高中化学选择性必修2

(共25张PPT)
一、金属晶体
实例 Po(钋) Li、Na、K、Ba、W、Fe Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Mg、Zn、Ti
堆积类型
结构示意图
配位数
晶胞中的微粒数
空间利用率
V总
6
8
12
12
1
2
4
6
52%
68%
74%
74%
简单立方堆积
体心立方密堆积
面心立方最密堆积
六方最密堆积
(2r)3
晶胞
配位数
晶胞中微粒数
阴、阳离子个数比
化学式
最近且距离相等的同种离子
符合类型物质
Cl－配位数为6，Na＋配位数为6
Cl－配位数为8，Cs＋配位数为8
Zn2＋配位数为4，S2－配位数为4
F－配位数为4，Ca2＋配位数为8
Na＋为4，Cl－为4
Cs＋为1，Cl－为1
Zn2＋为4，S2－为4
F－为8，Ca2＋为4
1∶1
1∶1
1∶1
2∶1
NaCl
CsCl
ZnS
CaF2
Na＋为12，Cl－为12
Cs＋为6，Cl－为6
Zn2＋为12，S2－为12
F－为6，Ca2＋为12
Li、Na、K、Rb的卤化物，AgF、MgO等
CsBr、CsI、NH4Cl等
BeO、BeS等
BaF2、PbF2、CeO2等
二、离子晶体
NaCl
CsCl
ZnS
CaF2
金刚石(晶体硅) 碳化硅 二氧化硅
晶胞
中心原子杂化类型
键角
晶胞中微粒数目
1 mol物质中化学键数目
环上平均拥有的原子数
sp3
sp3
sp3
109°28′
109°28′
109°28′
8个C
4个C 4个Si
8个Si 16个O
2NA个C—C
4NA个C—Si
4NA个Si—O
1/2个C
1/4个C 1/4个Si
1个O 1/2个Si
三、共价晶体
3.2.5 原子坐标
学习目标定位
1、了解通过解析几何方式表示微粒在晶胞位置中的方法。
2、掌握晶胞中常见位置的坐标。
3、掌握常见晶体中微粒的原子坐标。
一、原子坐标的概述
从三维空间角度认识晶体，是研究晶体结构的基础。
晶胞有两个基本要素：①晶胞参数：晶胞的3组棱长(即晶体的轴长)a0、b0、c0和3组棱相互间的夹角(即晶体的轴角)α、β、γ。②原子坐标参数
一、原子坐标的概述
对金刚石的位置描述：
在一个金刚石晶胞中有8个碳原子位于立方体的顶点，6个碳原子位于面心，4个碳原子位于晶胞内部。每个晶胞中8个顶点中有4个顶点、6个面心和4个晶胞内部的碳原子形成4个正四面体，每个正四面体的4个顶点分别是一个晶胞顶点和这个顶点所在平面的面心，正四面体中心是晶胞内的1个碳原子。
一、原子坐标的概述
用解析几何知识研究晶体中各个微粒间的位置关系更具体更直接。
以底面一个顶点的碳原子为原点建立一个三维坐标系。
原子坐标：用向量中xa+yb+zc中的(x，y，z)表示晶胞中原子的分布，任取晶胞内一点投影到坐标轴上即可得到x，y，z。
x
y
z
原点上的原子坐标为(0，0，0)，晶胞边长参数看作1，并据此分析坐标参数。
一、原子坐标的概述
【注意】
①在晶胞进行“无隙并置”时，可以看出，8个顶点的原子都可以作为原点，所以顶点上的8个原子坐标都是(0，0，0)，这与纯粹立体几何不同。
②x、y、z三个数的取值范围是1>x(y，z)>-1，若等于1，可以理解为平移到另一个晶胞，与取值为0毫无差别。因此，晶胞的8个顶角的坐标都是(0，0，0)。
③高中阶段我们只标注顶点以外的晶胞内和晶胞上点的坐标。
x
y
z
二、晶胞中常见位置的原子坐标
1、6个面心坐标
上面心 下面心 左面心 右面心 前面心 后面心
三维坐标
原子坐标 (1/2，1/2，1)
(1/2，1/2，0)
(0，1/2，1/2)
(1，1/2，1/2)
(1/2，0，1/2)
(1/2，1，1/2)
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
x
y
z
二、晶胞中常见位置的原子坐标
2、12个棱中心坐标
上面四条棱 前棱心 后棱心 左棱心 右棱心
三维坐标
原子坐标 下面四条棱 前棱心 后棱心 左棱心 右棱心
三维坐标
原子坐标 垂直四条棱 左前棱心 左后棱心 右前棱心 右后棱心
三维坐标
原子坐标 (1/2，0，1)
(1/2，1，1)
(0，1/2，1)
(1，1/2，1)
(1/2，0，0)
(0，1/2，0)
x
y
z
(1/2，0，0)
(1/2，1，0)
(0，1/2，0)
(1，1/2，0)
(1/2，0，0)
(0，1/2，0)
(0，0，1/2)
(0，1，1/2)
(1，0，1/2)
(1，1，1/2)
(0，0，1/2)
(0，0，1/2)
常见晶胞中有1个顶点坐标，3个棱心坐标，3个面心坐标。
三、常见物质的原子坐标
1、金刚石
金刚石晶胞有两种取向，由于金刚石晶胞内部有4个碳原子，在空间分布是不对称的，所以从不同方向观察晶胞时，内部的4个碳原子的位置是不相同的。
它们各自绕竖直中心轴旋转90°，就能够变为对方。
x
y
z
x
y
z
三、常见物质的原子坐标
1、金刚石
x
y
z
取向 1 前左上 后左下 前右下 后右上
原子坐标
取向 1 顶点 左面心 下面心 前面心
原子坐标
(1/4，1/4，3/4)
(1/4，3/4，1/4)
(3/4，1/4，1/4)
(3/4，3/4，3/4)
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
(0，0，0)
三、常见物质的原子坐标
1、金刚石
x
y
z
取向 2 前左下 后左上 前右上 后右下
原子坐标
取向 2 顶点 左面心 下面心 前面心
原子坐标
(1/4，1/4，1/4)
(1/4，3/4，3/4)
(3/4，1/4，3/4)
(3/4，3/4，1/4)
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
(0，0，0)
三、常见物质的原子坐标
2、NaCl
Na+ 前下棱心 左前棱心 左下棱心 体心
原子坐标
Cl— 顶点 左面心 下面心 前面心
原子坐标
(1/2，0，0)
(0，0，1/2)
(0，1/2，0)
(1/2，1/2，1/2)
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
(0，0，0)
x
y
z
三、常见物质的原子坐标
3、CaF2
x
y
z
Ca2+ 顶点 左面心 下面心 前面心
原子坐标
F— 左前上 左前下 左后上 左后下
原子坐标
F— 右前上 右前下 右后上 右后下
原子坐标
(1/2，1/2，0)
(1/2，0，1/2)
(0，1/2，1/2)
(0，0，0)
(1/4，1/4，3/4)
(1/4，1/4，1/4)
(3/4，3/4，3/4)
(1/4，3/4，1/4)
(3/4，1/4，3/4)
(3/4，1/4，1/4)
(3/4，3/4，3/4)
(3/4，3/4，1/4)
四、晶胞投影图
1. 面心立方堆积模型的投影分析
四、晶胞投影图
2. 体心立方堆积投影分析
四、晶胞投影图
3. 金刚石晶胞投影图分析
跟踪强化
[2022·河北，17(7)]分别用 、 表示　　　 和K＋，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是　　　、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：
①若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm，阿伏加德罗常数的值为NA，
晶体的密度为_____________g·cm－3(写出表达式)。
跟踪强化
[2022·河北，17(7)]分别用 、 表示　　　 和K＋，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是　　　、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：
②晶胞在x轴方向的投影图为____(填字母)。
B
跟踪强化
1、下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(1/2，0，1/2)；C为(1/2，1/2，0)。则D原子的坐标参数为___ _____。
(1/4，1/4，1/4)
跟踪强化
2、一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为(1/2，1/2，1/2)，则原子2和3的坐标分别为 __________、____ ______。
(1/2，1/2，0)
(0，0，1/2)
跟踪强化
3、以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。
跟踪强化
一个晶胞中有________个Sn，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn_ _______， (用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有__________个。
(0.5，0，0.25)
4
(0.5，0.5，0)
4