精美的晶体模型及晶胞计算学习教案

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1、会计学1精美精美(jngmi)的晶体模型及晶胞计算的晶体模型及晶胞计算第一页，共23页。晶胞(jn bo)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原则：晶胞任意位置上的一个原子如果(rgu)是被是被n个图形晶个图形晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额是胞所共有，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(fnx)。N=N顶角顶角1/8 + N棱上棱上1/4 + N面上面上1/2 + N体内体内第1页/共23页第二页，共23页。在每个在每个CO2周围

2、周围(zhuwi)等距离等距离且相距最近且相距最近的的CO2共有共有 个。个。在每个小立方体中平均分摊在每个小立方体中平均分摊(fntn)到的到的CO2 分子数为：分子数为： 个个干冰干冰(gnbng)晶晶体结构体结构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第2页/共23页第三页，共23页。冰的结构模型冰的结构模型(mxng)中，每个水分子与相邻的中，每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连接，含个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形的

3、冰中，最多可形 mol“氢键氢键”。冰冰42第3页/共23页第四页，共23页。(1)每个每个Na+( Cl-)周围周围(zhuwi)等等距且紧邻的距且紧邻的Cl- (Na+)有有 个，构成个，构成 ，Na+( Cl-)的配位数为的配位数为 。6正八面体正八面体1244ClNa+NaClNaCl的晶体结的晶体结构构简单简单(jindn)立方体立方体61 1NaCl(2)每个每个Na+周围周围(zhuwi)等等距且距且紧邻的紧邻的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-，故每个晶胞故每个晶胞中含有中含有 个个“NaCl”结构单元；结构单元；N(Na+)

4、N( Cl-) = ,化学为化学为 。(4)能否能否 把把“NaCl”称为分子式？称为分子式？离子晶体离子晶体4 第4页/共23页第五页，共23页。(2)晶胞的边长为晶胞的边长为acm，求，求NaCl晶体晶体(jngt)的密度。的密度。=M / NA晶胞晶胞(jn bo)所含所含粒子数粒子数晶胞晶胞(jn bo)的体积的体积58.5 / NA4a3（1）设）设NaCl晶胞的边长为晶胞的边长为acm，则晶胞中，则晶胞中Na+和和Cl-的最近距离（即小立方体的边长）为的最近距离（即小立方体的边长）为 cm，则晶胞中同种离子的最近距离为，则晶胞中同种离子的最近距离为 cm。(3)若若NaCl晶体的密

5、度为晶体的密度为g/cm3，则，则 NaCl晶体中晶体中Na与与Na+间间的最短距离是多少？的最短距离是多少？a/2a/2a/2=练习练习第5页/共23页第六页，共23页。（1）每个）每个Cs+( Cl-)周围等距且周围等距且紧邻紧邻(jnln)的的Cl- (Cs+)有有 个个， Cs+( Cl-)的配位数为的配位数为 。CsClCsCl的晶体结构的晶体结构8181/8=161晶胞晶胞(jn bo)为体为体心立方体心立方体8（2）每个）每个Cs+ ( Cl-)周围周围(zhuwi)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

6、Cl，故每个晶，故每个晶胞中含有胞中含有 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， NaCl晶体中晶体中Na+的的配位数与配位数与CsCl晶体中晶体中Cs+的配位数是否相等？的配位数是否相等？第6页/共23页第七页，共23页。CaFCaF2 2的晶体结构的晶体结构（1）每个）每个Ca2+周围周围(zhuwi)等距且紧邻的等距且紧邻的F-有有 个，个， Ca2+配位数为配位数为 。F-Ca2+（2）每个）每个F-周围周围(zhuwi)等距且紧邻的等距且紧邻的Ca2+有有

7、 个，个， F-配位数为配位数为 。（3）每个晶胞）每个晶胞(jn bo)中含中含 个个Ca2、含、含 个个F, Ca2和和F的个数比是的个数比是 。88448412第7页/共23页第八页，共23页。3 3、金属、金属(jnsh)(jnsh)晶体晶体: : 简单简单(jindn)(jindn)立方堆积立方堆积 唯一唯一(wi y)金属金属钋钋 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=2/a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第8页/共23页第九

8、页，共23页。体心体心(t xn)(t xn)立方堆积（钾型）立方堆积（钾型） K、Na、Fe 每个晶胞每个晶胞(jn bo)含含 个原子个原子体心立方体心立方(lfng)堆积的配位数堆积的配位数 =8 2第9页/共23页第十页，共23页。六方最密堆积六方最密堆积(duj)(duj)（镁型）（镁型） Mg、Zn、Ti 每个晶胞每个晶胞(jn bo)含含 个原子个原子六方最密堆积六方最密堆积(duj)的配位数的配位数 =12 2第10页/共23页第十一页，共23页。面心立方面心立方(lfng)(lfng)最密堆积（铜型）最密堆积（铜型） Cu、Ag、Au 面心立方面心立方(lfng)堆积的配位数

9、堆积的配位数 =12 每个晶胞每个晶胞(jn bo)含含 个个原子原子4第11页/共23页第十二页，共23页。面心立方面心立方(lfng)最密堆积的空间占有率最密堆积的空间占有率 =74% 第12页/共23页第十三页，共23页。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金属晶体金属晶体(jngt)的四种堆积模型对比的四

10、种堆积模型对比第13页/共23页第十四页，共23页。 金刚石金刚石原子原子(yunz)晶体晶体该晶胞该晶胞(jn bo)实际分摊到的碳原子数为实际分摊到的碳原子数为 (4 + 6 1/2 + 8 1/8) = 8个。个。第14页/共23页第十五页，共23页。（一）晶胞中微粒（一）晶胞中微粒(wil)个数的计个数的计算，求化学式算，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(jl)的计算的计算小结：高考小结：高考(o ko)常见题型常见题型（二）确定配位数（二）确定配位数第15页/共23页第十六页，共23页。 1、（、（2013江苏，江苏，21A（1）元素元素X 位于第四周

11、期，其基态位于第四周期，其基态(j ti)原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素。元素Y基态基态(j ti)原子的原子的3p 轨道上有轨道上有4个电子。个电子。X与与Y所形成化合物晶体所形成化合物晶体(jngt)的晶胞如右图所示。的晶胞如右图所示。在在1个晶胞中，个晶胞中，X离子的数目为离子的数目为 。该化合物的化学式为该化合物的化学式为 。4ZnS练习练习(linx)第16页/共23页第十七页，共23页。2、Cu单质的晶体的晶胞结构如下单质的晶体的晶胞结构如下(rxi)图。若图。若Cu原子的半径是原子的半径是r cm，则，则Cu单质的

12、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）第17页/共23页第十八页，共23页。2 21 12 21 13 34 41 1体心体心(t xn)：1面上面上(min shn)：1/2顶点顶点(dngdin)：1/8棱上：棱上：1/4立方晶胞中原子个数2 24 43 37 76 61 18 85 5返第18页/共23页第十九页，共23页。返第19页/共23页第二十页，共23页。返第20页/共23页第二十一页，共23页。返第21页/共23页第二十二页，共23页。非密置层A143213642A5密置层配位(pi wi)数为4配位(pi wi)数为6返第22页/共23页第二十三页，共23页。