晶体结构 (2).ppt

晶体结构
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一、基础知识回顾
（一）晶体的概念及性质
◆晶体
◆决定晶体物理性质的因素是什么?
●通过结晶得到的具有规则几何外形的固体叫晶体。
●晶体中的微粒按一定的规则排列。
●有固定的熔点越高 F2<Cl2<Br2<I2 ; HCl< HBr <HI; CF4< CCl4 < CBr4 < CI4; N2<O2 ; 同系物熔沸点的比较
2）同分异构体：支链越多沸点越低 正戊烷>异戊烷>新戊烷
金属晶体：比较金属键，熔沸点同族从上到下减小，同周期 从左到右增大。Li>Na>K>Rb>Cs ;Na<Mg<Al
物质熔沸点的一般规律
1、不同晶型的熔沸点：原子晶体>离子晶体>分子晶体
（金属晶体的熔沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞等）
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每个晶体是由无数个晶胞连在一起形成的，故晶胞的结构反映了晶体的结构，所以对于某些晶体我们就可以通过研究晶胞结构来研究晶体结构。
晶胞
从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小部分。 （晶体中的最小重复单元）
简单立方
体心立方
面心立方
三种典型立方晶体结构
（四）晶体化学基础
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均摊法
是指每个图形平均拥有的粒子数目
如某个粒子为n个图形（晶胞）所共有，则该粒子有1/n属于一个图形。
（1）长方体（正方体）：
位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；位于晶胞棱上的微粒，实际提供给晶胞的只有1/4；位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有1/2；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶体的是1。
（2）非长方体（非正方体）：
视具体情况分析。
如：
石墨
平均每个碳原子对六边形的贡献是：1/3
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二、晶体常见题型
（一）求晶体化学式的确定
C
例1（西安市竞赛题）右图所示晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元（晶胞）。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带电荷均已略去）
(A)8；BaTi8O12 (B)8；BaTi4O9
(C) 6；BaTiO3 (D) 3；BaTi2O3
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例2 1987年2月，朱经武教授等发现釔钡铜氧化物在90K下具有超导性，若该化合物的晶胞结构如下图所示，则该化合物的化学式可能为（　　　）
　-x B. YBa2Cu2O7-x
C. YBa2Cu3O7-x D. YBa2Cu4O7-x
计算晶胞中各原子数：
Y：1
Ba：2
Cu：8×1/8 +8×1/4 = 3
C
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例：最近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（ ）

此题给出的是分子簇结构而非晶体结构，故只需数出原子的数目即可。
均摊法是研究晶体结构的常用方法，但要注意以下题型：
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右图为NaCl晶胞的结构示意图。它向三维空间延伸得到完美晶体。试回答：
（1）一个NaCl晶胞中有　　　　　 　　个Na＋，有　　　　　　　　　　个Cl－。
（2）一定温度下，用X射线衍射法测得晶胞的边长为a cm，求该温度下NaCl晶体的密度。
（3）若NaCl晶体的密度为ρg/cm3，则 NaCl晶体中Na＋与Na十之间的最短距离是多少？
8×1/8＋6×1/2＝4
1＋12×1／4＝4
ρ＝m/V＝n·M/V＝ × 4／(NA·a3)
（二）晶体密度、粒子间距离的计算
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（三）晶体中点、线、面的关系
[例1] C60是碳单质家族中的新成员，已知每个碳原子与其它三个碳原子相连。请根据碳的成键方式计算C60分子中存在 ________条C—C单键； ________条C=C双键？
分析：碳原子的成键方式：每个碳原子通过4条共价键与其它原子成键。其成键方式图为：
由图可以看出：每个C—C单键为2个碳原子所拥有，故每个碳原子占有2×1/2=1条C－C单键，分子中共有1×60=60条C—C单键；每个C=C双键为2个碳原子所拥有，故每