常见晶体模型及晶胞计算课件.ppt

1、常见晶体模型及晶胞计算常见晶体模型及晶胞计算晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作是数量巨大的晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作是数量巨大的晶胞晶胞“无隙并置无隙并置”而成。而成。晶胞晶胞描述晶体结构的基本单元描述晶体结构的基本单元三种典型立方晶体结构晶胞中微粒的计算方法均摊法原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个图形晶胞个图形晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额是所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额是1/n。（1）长方体（立方体）长方体（立方体）：（2）非长方体（非立方体）：）非长方体（非立方体）：视具体情况分析。视具体情况分析。N=

2、N顶角顶角1/8 + N棱上棱上1/4 + N面上面上1/2 + N体内体内在每个在每个CO2周围等距离且相距最近周围等距离且相距最近的的CO2共有共有 个。个。在每个小立方体中平均分摊到的在每个小立方体中平均分摊到的CO2 分子数为：分子数为： 个个干冰晶体结构干冰晶体结构12(81/8 + 61/2) = 48个个CO2分子位于立方体顶点分子位于立方体顶点6个个CO2分子位于立方体面心分子位于立方体面心分子晶体分子晶体晶胞为面心立方体晶胞为面心立方体冰的结构模型中，每个水分子与相邻的冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 个水分子以个水分子以氢键相连接，含氢键相连接，含1 mol H2O的冰中

3、，最多可形的冰中，最多可形 mol“氢氢键键”。冰冰42(1)每个每个Na+( Cl-)周围等周围等距且紧邻的距且紧邻的Cl- (Na+)有有 个个，构成构成 ，Na+( Cl-)的的配位数为配位数为 。6正八面体正八面体1244ClNa+NaClNaCl的晶体结构的晶体结构简单立方体简单立方体61 1NaCl(2)每个每个Na+周围等距且周围等距且紧邻的紧邻的Na+有有 个。个。(3)每个晶胞中平均有每个晶胞中平均有 个个Na+， 个个Cl-，故每个晶故每个晶胞中含有胞中含有 个个“NaCl”结构单元；结构单元；N(Na+) N( Cl-) = ,化学为化学为 。(4)能否能否 把把“NaC

4、l”称为分子式？称为分子式？离子晶体离子晶体4 (2)晶胞的边长为晶胞的边长为acm，求求NaCl晶晶体的密度。体的密度。= =M / NA晶胞所含粒子数晶胞所含粒子数晶胞的体积晶胞的体积58.5 / NA4a3（1）设）设NaCl晶胞的边长为晶胞的边长为acm，则，则晶胞中晶胞中Na+和和Cl-的最近距离（即小立的最近距离（即小立方体的边长）为方体的边长）为 cm，则晶胞中，则晶胞中同种离子的最近距离为同种离子的最近距离为 cm。(3)若若NaCl晶体的密度为晶体的密度为g/cm3，则，则 NaCl晶体中晶体中Na与与Na+间的最短距离是多少？间的最短距离是多少？a/2a/2a/2=练习练习

5、（1）每个）每个Cs+( Cl-)周围等距周围等距且紧邻的且紧邻的Cl- (Cs+)有有 个，个， Cs+( Cl-)的的配位数为配位数为 。CsClCsCl的晶体结构的晶体结构8181/8=161晶胞为体心立方体晶胞为体心立方体8（2）每个）每个Cs+ ( Cl-)周围周围等距且紧邻的等距且紧邻的Cs+ ( Cl-)有有 个。个。（3）每个晶胞中含）每个晶胞中含 个个Cs、含、含 个个Cl，故每，故每个晶胞中含有个晶胞中含有 个个“CsCl”结构单元；结构单元； N(Cs+) N( Cl-) = ,化学为化学为 。11CsCl思考思考：NaCl、CsCl同属同属AB型离子晶体，型离子晶体，

6、NaCl晶体中晶体中Na+的配位数与的配位数与CsCl晶体中晶体中Cs+的配位数是否相等？的配位数是否相等？CaFCaF2 2的晶体结构的晶体结构（1）每个每个Ca2+周围等距且周围等距且紧邻的紧邻的F-有有 个，个， Ca2+配配位数为位数为 。F-Ca2+（2）每个）每个F-周围等距且紧周围等距且紧邻的邻的Ca2+有有 个，个， F-配位配位数为数为 。（3）每个晶胞中含）每个晶胞中含 个个Ca2、含、含 个个F, Ca2和和F的个数比是的个数比是 。884484123 3、金属晶体、金属晶体: 简单立方堆积简单立方堆积 唯一金属唯一金属钋钋 每个晶胞含每个晶胞含 个个原子原子简单立方堆积

7、的配位数简单立方堆积的配位数 =6 球半径为球半径为r 正方体边长为正方体边长为a =2r 空间利用率空间利用率= r=a/2晶胞含有原子的体积晶胞含有原子的体积晶胞体积晶胞体积100%1体心立方堆积体心立方堆积（钾型）（钾型） K、Na、Fe 每个晶胞含每个晶胞含 个原子个原子体心立方堆积的配位数体心立方堆积的配位数 =8 2六方最密堆积六方最密堆积（镁型）（镁型） Mg、Zn、Ti 每个晶胞含每个晶胞含 个原子个原子六方最密堆积的配位数六方最密堆积的配位数 =12 2镁型镁型六方密堆积六方密堆积（Be Mg B B B Be Mg B B B ）123456123456123456ABAB

8、A1200找镁型的晶胞找镁型的晶胞配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：12122 2四点间的夹角均为四点间的夹角均为6060六方密堆积（镁型）六方密堆积（镁型）的空间利用率计算：的空间利用率计算：在镁型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是在镁型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是平行四边形，各边长平行四边形，各边长a=2r，则平行四边形的面积：，则平行四边形的面积： 平行六面体的高：平行六面体的高：22360sinaaaSaaah3623622的四面体高边长为先求先求S再求再求h)2(3423个球晶胞中有球rV%05.74%100晶胞球VV面心立方最密堆

9、积面心立方最密堆积（铜型（铜型） Cu、Ag、Au 面心立方堆积的配位数面心立方堆积的配位数 =12 每个晶胞含每个晶胞含 个原子个原子4123456123456123456 铜型铜型 第三层的另一种排列方式，是将球第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的对准第一层的 2，4，6 位，不同于位，不同于 AB 两层的位置，这是两层的位置，这是 C 层。层。此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC铜型铜型123456789101112属于最密置层堆集，配位数为属于最密置层堆集，配位数为 ，这种堆积这种堆积晶胞空间利用率高，晶胞空间利用率高，许多金属（如许多金属（如Cu Ag

10、 AuCu Ag Au等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。1212找铜型的晶胞找铜型的晶胞面心面心立方最密堆积的空间占有率立方最密堆积的空间占有率 =74% 堆积模型堆积模型采纳这种堆积采纳这种堆积的典型代表的典型代表空间利用率空间利用率配位数配位数晶胞晶胞简单立方简单立方Po（钋）（钋）52%6体心立方体心立方（钾型）（钾型）K、Na、Fe68%8六方最密六方最密（镁型）（镁型）Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密面心立方最密（铜型）（铜型）Cu, Ag, Au74%12金属晶体的四种堆积模型对比金属晶体的四种堆积模型对比 金刚石金刚石原子晶体原子晶体该晶胞实际分摊到的碳原子数为该

11、晶胞实际分摊到的碳原子数为 (4 + 6 1/2 + 8 1/8) = 8个。个。（一）晶胞中微粒个数的计算，（一）晶胞中微粒个数的计算，求化学式求化学式（三）晶体的密度及微粒间距离（三）晶体的密度及微粒间距离的计算的计算小结：高考常见题型小结：高考常见题型（二）确定配位数（二）确定配位数 1、（、（2013江苏，江苏，21A（1）元素元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为排满电子，且最外层电子数为2。元素。元素Y基态原子的基态原子的3p 轨道上有轨道上有4个电子。个电子。X与与Y所形成化合物晶体的晶胞所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。如右图所示。在在1个晶胞中，个晶胞中，X离子的数目离子的数目为为 。该化合物的化学式为该化合物的化学式为 。4ZnS练习练习2、Cu单质的晶体的晶胞结构如下图。若单质的晶体的晶胞结构如下图。若Cu原子的半径原子的半径是是r cm，则，则Cu单质的密度的计算公式是单质的密度的计算公式是 （用（用NA表示阿伏伽德罗常数）表示阿伏伽德罗常数）