晶體結構的分析與計算課件

1、晶體結構的分析與計算晶體結構的分析與計算一、晶體的空間結構一、晶體的空間結構1、NaCl的晶體結構示意圖-Cl- Na+1、NaCl的晶體結構示意圖-Cl- Na+2、CsCl的晶體結構示意圖-Cs+-Cl-2、CsCl的晶體結構示意圖-Cs+-Cl-OC3、干冰的晶體結構示意圖OC3、干冰的晶體結構示意圖4、金剛石的晶體結構示意圖4、金剛石的晶體結構示意圖5、二氧化硅的晶體結構示意圖Sio5、二氧化硅的晶體結構示意圖Sio二、晶體結構的計算二、晶體結構的計算（一）晶體中結構單元微粒實際數(shù)目的 計算、離子晶體化學式的確定 例1.在氯化鈉晶胞中，實際的鈉離子和 氯離子各有多少個？Na+Cl-位于

2、頂點的微粒，晶胞完全擁有其1/8。位于面心的微粒，晶胞完全擁有其1/2。位于棱上的微粒，晶胞完全擁有其1/4。位于體心上的微粒，微粒完全屬于該晶胞。例 題晶胞中的氯離子數(shù)=12 +1=4 鈉離子數(shù) = 8 + 6 = 4。 即鈉離子與氯離子個數(shù)比為4:4=1:1，故氯化鈉的化學式為NaCl （一）晶體中結構單元微粒實際數(shù)目的 例1.在氯化鈉晶胞1.根據(jù)離子晶體的晶胞結構，判斷下列離子 晶體的化學式：（A表示陽離子）練 習AB化學式：AB1.根據(jù)離子晶體的晶胞結構，判斷下列離子練 習AB化學式：2. 寫出下列離子晶體的化學式YXCaOTi該晶體的化學式為XY2(或Y2X) 該晶體的化學式為 Ca

3、TiO3練 習2. 寫出下列離子晶體的化學式YXCaOTi該晶體的化學式為3.1987年2月，朱經武（Paul Chu）教授等發(fā)現(xiàn)釔鋇銅氧化合物在90K溫度下具有超導性。若該化合物晶體的晶胞結構如圖所示，則該化合物的化學式可能是 。AYBa2CuO7-X BYBa2Cu2O7-XCYBa2Cu3O7-X DYBa2Cu4O7-X BaOYCuC練 習3.1987年2月，朱經武（Paul Chu）BaOYCuC4.最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分 子，如右圖所示： 頂點和面心的原子是鈦原子， 棱的中心和體心的原子是碳原子， 它的化學式是（ ）Ti14C13練 習-Ti -C4.最近發(fā)

4、現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分 Ti14（二）、晶體中距離最近的微粒數(shù)的計算： 例2.在氯化鈉晶體(如圖)中，與氯離子距離最近的鈉離 子有 個；與氯離子距離最近的氯離子 個。Na+Cl-a例 題我們可以選定中心的氯離子作為基準，則與氯離子距離最近的鈉離子位于立方體六個面的面心上，他們之間的最近距離為a/2 氯離子間的最近距離為 ，共有12個 設立方體的邊長為a，612（二）、晶體中距離最近的微粒數(shù)的計算： 例2.在氯化鈉晶體(5.在干冰晶體中，平均每個晶胞（如圖）占有CO2 分子的個數(shù)為_，與二氧化碳分子距離最近 的二氧化碳分子有 個。練 習4125.在干冰晶體中，平均每個晶胞（如圖）

5、占有CO2 練 習干冰晶體干冰晶體 例3.分析石墨結構中碳原子數(shù)與碳碳鍵數(shù)目比。 故正六邊形中的碳碳鍵數(shù)為61/2=3，例 題（三）晶體中化學鍵數(shù)目的計算解析：我們可以先選取一個正六邊形此結構中的碳原子數(shù)為6一個碳原子被三個六元碳環(huán)共用，正六邊形中的碳原子數(shù)為61/3=2。六邊形中的任一條邊（即碳碳鍵）均被2個正六邊形共用，所以碳原子數(shù)與碳碳鍵數(shù)目比為2:3。 例3.分析石墨結構中碳原子數(shù)與碳碳鍵數(shù)目比。 故正六邊形中6.金剛石結構中，一個碳原子與 個碳原子成鍵， 則每個碳原子實際形成的化學鍵為 個； a mol金剛石中，碳碳鍵數(shù)為 mol。練 習422a6.金剛石結構中，一個碳原子與 個碳原

6、子成鍵，練 習(四)綜合計算 例4：（99年全國高考題）中學教材圖示了氯化鈉的 晶體結構，它向三維空間伸得到完美的晶體。 NiO（氧化鎳）晶體的結構與氯化鈉相同， Ni2+與最近距離的O2-為a 10-8cm，計算晶 體的密度。(NiO的摩爾質量為74.7g/mol)例 題(四)綜合計算 例4：（99年全國高考題）中學教材圖示了氯Ni2+O2-我們可以選取最小的單元，這個單元中Ni2+和O2-的其體積為（a10-8cm）3，個數(shù)均為41/8=1/2，則1mol氧化鎳晶體其體積應為2NA（a10-8cm）3，質量為74.7g，故氧化鎳晶體的密度為Ni2+O2-我們可以選取最小的單元，這個單元中N

7、i2+和O1996年諾貝化學獎授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻的三位科學家.C60分子是形如球狀的多面體(如圖),該結構的建立基于以下考慮:C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學鍵;C60分子只含有五邊形和六邊形;多面體的頂點數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關系,遵循歐拉定理: 頂點數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2據(jù)上所述,可推知C60分子有12個五邊形和20個六邊形,C60分子所含的雙鍵數(shù)為30.請回答下列問題:(1)固體C60與金剛石相比較,熔點較高者應是_,理由是:_.(2)試估計C60跟F2在一定條件下,能否發(fā)生反應生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_,并簡述其理由：_.(3)通過計算,確定C60分子所含單鍵數(shù).C60分子所含單鍵數(shù)為_.金剛石屬原子晶體,而固體C60不是,故金剛石熔點較高. (答出“金剛石屬原子晶體”即可)金剛石 因C60分子含30個雙鍵,與極活潑的F2發(fā)生加成反應即可生成C60F60 (只要指出“C60含30個雙鍵”即可,但答“因C60含有雙鍵”不行) 可能可由歐拉定理計算鍵數(shù)(即棱邊數(shù)):60+(12+20)-2=90C60分子中單鍵為:90-30=60 1996年諾貝化學獎授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻的三位科學家. C60分子是形如球狀的多面體，如圖，該結構的建立是基于如下考慮：C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳