山東省泰安市高二化學(xué) 3.1.3 晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單元 晶胞課件

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1、(第第3課時(shí)課時(shí))知識(shí)點(diǎn)回顧:知識(shí)點(diǎn)回顧: 1、晶體的特性有哪些:、晶體的特性有哪些:規(guī)則的幾何外形規(guī)則的幾何外形自范性自范性各向異性各向異性特定的對(duì)稱(chēng)特定的對(duì)稱(chēng)性性固定的熔點(diǎn)固定的熔點(diǎn) 2、晶體的分類(lèi)及分類(lèi)依據(jù)是什么、晶體的分類(lèi)及分類(lèi)依據(jù)是什么根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類(lèi)和微粒間相互作用的不同分根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類(lèi)和微粒間相互作用的不同分為:金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體為:金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體 3、哪些晶體的排列采取緊密堆積?為什么?、哪些晶體的排列采取緊密堆積?為什么?金屬晶體、離子晶體、分子晶體大都服從緊密堆積原金屬晶體、離子晶體、分子晶體大都服從緊密堆積原理。因

2、為金屬鍵、離子鍵、范德華力沒(méi)有方向性和理。因?yàn)榻饘冁I、離子鍵、范德華力沒(méi)有方向性和飽和性飽和性等徑圓球的密堆積等徑圓球的密堆積:六方緊密堆積六方緊密堆積- A3型型 (金屬(金屬M(fèi)G) 面心立面心立方緊密堆積方緊密堆積- A1型型 (CU)非等徑圓球的密堆積非等徑圓球的密堆積: 1、離子晶體、離子晶體 NaCl、ZnS A1型型 2、分子晶體、分子晶體 CO2 A1型型原子晶體不遵循緊密堆積:原子晶體不遵循緊密堆積:因?yàn)楣矁r(jià)鍵因?yàn)楣矁r(jià)鍵有飽和性和方向性有飽和性和方向性常見(jiàn)的原子晶體有:金剛石、晶體硅、常見(jiàn)的原子晶體有:金剛石、晶體硅、SiO2、SiC、氮化硼、氮化硼三、晶體結(jié)構(gòu)的基本單元三、晶

3、體結(jié)構(gòu)的基本單元晶胞晶胞簡(jiǎn)單立方晶胞簡(jiǎn)單立方晶胞認(rèn)識(shí)幾種晶胞:認(rèn)識(shí)幾種晶胞:面心立方晶胞面心立方晶胞體心立方晶胞體心立方晶胞簡(jiǎn)單單斜晶胞簡(jiǎn)單單斜晶胞A3型最密堆積及其六方晶胞:型最密堆積及其六方晶胞:六方最密堆積(含三個(gè)晶胞)六方最密堆積(含三個(gè)晶胞)A1型最密堆積及其面心立方晶胞型最密堆積及其面心立方晶胞立方最密堆積立方最密堆積 1. 晶胞是晶胞是晶體中最小結(jié)構(gòu)重復(fù)單元晶體中最小結(jié)構(gòu)重復(fù)單元。 2. 晶胞必須符合兩個(gè)條件:晶胞必須符合兩個(gè)條件: 一是代表晶體的化學(xué)組成一是代表晶體的化學(xué)組成 二是代表晶體的對(duì)稱(chēng)性二是代表晶體的對(duì)稱(chēng)性 , 即與晶體具有相同的對(duì)即與晶體具有相同的對(duì)稱(chēng)稱(chēng) 元素元素

4、對(duì)稱(chēng)軸,對(duì)稱(chēng)面和對(duì)稱(chēng)中心對(duì)稱(chēng)軸,對(duì)稱(chēng)面和對(duì)稱(chēng)中心 ) 。 晶胞是從晶體結(jié)構(gòu)中截取出來(lái)的大小、形狀完全相同晶胞是從晶體結(jié)構(gòu)中截取出來(lái)的大小、形狀完全相同的平行六面體。的平行六面體。3. 晶胞按其周期性在三維空間重復(fù)排列(無(wú)隙并晶胞按其周期性在三維空間重復(fù)排列(無(wú)隙并置堆砌)成晶體。置堆砌)成晶體。劃分晶胞要遵循劃分晶胞要遵循2 2個(gè)原則:一是盡可能反映個(gè)原則:一是盡可能反映 晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性;二是盡可能小。晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性;二是盡可能小。并置堆砌并置堆砌整個(gè)晶體就是由晶胞周期性整個(gè)晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的在三維空間并置堆砌而成的。的。所謂并置堆砌是指所謂并置堆砌是指平行

5、六面體平行六面體之間沒(méi)有任何空隙,之間沒(méi)有任何空隙,同時(shí)相鄰的八個(gè)同時(shí)相鄰的八個(gè)平行六面體平行六面體均能公用頂點(diǎn)。均能公用頂點(diǎn)。晶胞中微粒數(shù)目的計(jì)算晶胞中微粒數(shù)目的計(jì)算晶胞中的不同位置的微粒是被一個(gè)或幾個(gè)晶胞中的不同位置的微粒是被一個(gè)或幾個(gè)相鄰晶胞分享的,因此一個(gè)晶胞所包含的相鄰晶胞分享的,因此一個(gè)晶胞所包含的實(shí)際內(nèi)容是實(shí)際內(nèi)容是“切割切割”以后的部分以后的部分計(jì)算方法:切割法計(jì)算方法:切割法(對(duì)于立方體結(jié)構(gòu)對(duì)于立方體結(jié)構(gòu))n位于位于頂點(diǎn)頂點(diǎn)的微粒,晶胞完全擁有其的微粒,晶胞完全擁有其1/8。n位于位于面心面心的微粒,晶胞完全擁有其的微粒,晶胞完全擁有其1/2。n位于位于棱上棱上的微粒,晶胞完

6、全擁有其的微粒,晶胞完全擁有其1/4。n位于位于體心體心上的微粒,微粒上的微粒,微粒完全屬于完全屬于該晶胞。該晶胞。氯化鈉晶體面心面心體心體心棱上棱上頂點(diǎn)頂點(diǎn)氯離子氯離子鈉離子鈉離子思考:思考:氯化鈉氯化鈉晶體中鈉離子晶體中鈉離子和氯離子分別和氯離子分別處于晶胞的什處于晶胞的什么位置?么位置?氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)思考:思考:與一個(gè)鈉與一個(gè)鈉離子相鄰離子相鄰最近且距最近且距離相等的離相等的氯離子有氯離子有多少個(gè)?多少個(gè)?距離是多距離是多少?(圖少?(圖示距離為示距離為a)123456a氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)思考:思考:與一個(gè)與一個(gè)鈉離子鈉離子相鄰最相鄰最近且距近且距離相等離相等的鈉離的鈉離子有多子有多少個(gè)?少

7、個(gè)?距離是距離是多少?多少?(圖示(圖示距離為距離為a)a123456789101112氯化銫晶體氯化銫晶體 氯化銫的小晶胞氯化銫的小晶胞銫離子:銫離子:氯離子:氯離子:思考:氯化銫思考:氯化銫晶體中氯離子晶體中氯離子和銫離子分別和銫離子分別處于晶胞的什處于晶胞的什么位置?么位置?NaCl晶胞晶胞CsCl晶胞晶胞計(jì)算:計(jì)算:NaCl晶胞、晶胞、CsCl晶胞中含有晶胞中含有的陰、陽(yáng)離子數(shù)目分別是多少?的陰、陽(yáng)離子數(shù)目分別是多少?鈉離子:鈉離子:1121/4 4 氯離子:氯離子:8 1/861/2 4 銫離子:銫離子:1氯離子:氯離子:8 1/8 1例題分析: 如圖所示的晶體結(jié)構(gòu)是一種具有優(yōu)良的壓

8、電、鐵電、光如圖所示的晶體結(jié)構(gòu)是一種具有優(yōu)良的壓電、鐵電、光電等功能的晶體材料的晶胞。晶體內(nèi)與每個(gè)電等功能的晶體材料的晶胞。晶體內(nèi)與每個(gè)“T T”緊鄰緊鄰的氧原子數(shù)和這種晶體材料的化學(xué)式分別是(各元素所的氧原子數(shù)和這種晶體材料的化學(xué)式分別是(各元素所帶的電荷均已略去)帶的電荷均已略去)O O原子原子TiTi原子原子BaBa原子原子例題解析:化學(xué)式為:化學(xué)式為:BaTiOBaTiO3 3BaBa:1 11 1TiTi:8 8 (1/8)(1/8)OO:1212 (1/4)(1/4)O O原子原子TiTi原子原子BaBa原子原子1.1.晶體中最小的重復(fù)單元晶體中最小的重復(fù)單元晶胞,晶胞,凡處于立方

9、體頂點(diǎn)的微粒,同時(shí)凡處于立方體頂點(diǎn)的微粒,同時(shí) 為為 個(gè)晶胞共有;個(gè)晶胞共有; 凡處于立方體棱上的微粒,同時(shí)凡處于立方體棱上的微粒,同時(shí) 為為 個(gè)晶胞共有;個(gè)晶胞共有; 凡處于立方體面上的微粒,同時(shí)凡處于立方體面上的微粒,同時(shí)為為 個(gè)晶胞共有;個(gè)晶胞共有; 凡處于立方體體心的微粒,同時(shí)凡處于立方體體心的微粒,同時(shí) 為為 個(gè)晶胞共有。個(gè)晶胞共有。課堂練習(xí)84212:某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,圖所示,X位于立方體的位于立方體的頂點(diǎn),頂點(diǎn),Y位于立方體的中位于立方體的中心。試分析:心。試分析: (1)在一個(gè)晶胞中有)在一個(gè)晶胞中有 個(gè)個(gè)X, 個(gè)個(gè)Y,所以,所以該晶體的化學(xué)式為該

10、晶體的化學(xué)式為_(kāi) (2)晶體中距離最近的)晶體中距離最近的2個(gè)個(gè)X與一個(gè)與一個(gè)Y所形成的夾角所形成的夾角XYX角度為角度為_(kāi)(填(填角的度數(shù))角的度數(shù))課堂練習(xí)1/21XY2109.53.3.如右圖石墨晶體結(jié)構(gòu)的每一層里平均每個(gè)如右圖石墨晶體結(jié)構(gòu)的每一層里平均每個(gè)最小的正六邊形占有碳原子數(shù)目為(最小的正六邊形占有碳原子數(shù)目為( )A A、2 B2 B、3 C3 C、4 D4 D、6 6AA3型最密堆積及其六方晶胞:型最密堆積及其六方晶胞:六方最密堆積(含三個(gè)晶胞)六方最密堆積(含三個(gè)晶胞)頂點(diǎn)上的原子被幾個(gè)晶胞共有?頂點(diǎn)上的原子被幾個(gè)晶胞共有?每個(gè)晶胞含有幾個(gè)原子?每個(gè)晶胞含有幾個(gè)原子?NaCl晶胞晶胞CsCl晶胞晶胞晶胞質(zhì)量、體積和密度的求算晶胞質(zhì)量、體積和密度的求算m=MN/NAV=(2a)3 a鈉離子與氯離子核間距離鈉離子與氯離子核間距離=m/v

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