20150408专题晶体类型的判断.ppt

一、晶体化学基础 　　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 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 在晶胞中粒子个数的计算过程中，不要形成思维定势，任何形状的晶胞均使用上述计算方法。不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞共用。 二、晶体常见题型 （一）求晶体化学式的确定 C 例1.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 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（　　　） 　A.YBa2CuO7-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 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（ ） A.TiC B.Ti6C7 C.Ti14C13 D.Ti13C14 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。 注意：均摊法是研究晶体结构的常用方法，但要注意以下题型。 [例1]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＝58.5 × 4／(NA·a3) （二）晶体密度、粒子间距离的计算 [例2]右图为NaCl晶胞结构,已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体的密度为ρ＝5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10－10m。 （1） FexO中的x值（精确至0.01）为　　　　　　； （2）晶体虽的Fen+分别为Fe2+和Fe3+， 在Fe2+和Fe3+的总数中， Fe2+所占分数 （用小数表示）为　　　　　　　　； （3）此晶体的化学式为　　　　　　　； （4）与某个Fe2+或Fe3+距离最近且距离相等的O2－离子围成的空间几何形状是　　　　　　　； （5）在晶体中铁元素的离子间最短距离为　　　 　m。 0.92 0.826 正八面体 3.03×10－10 Fe0.762+Fe0.163+O [例3]金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方，即在立方体的8个顶点上各有一个金原子，各个面的面心上各有一个金原子（如图），每个金原子被相邻的晶胞共用。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。 (1)金晶体中每个晶胞中含有　　　　　个金原子； (2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定 　　 　　　　　 　　 。 (3)一个晶胞的体积是多少？ (4)金晶体的密度是多少？ 4 在立方体各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切 （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 __