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高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修2—第三章
——晶胞與晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定第一節(jié)
物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)(第三課時(shí))學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)簡單的晶胞,能計(jì)算簡單晶胞中粒子的數(shù)目。2.知道X射線衍射實(shí)驗(yàn)是測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的常用方法,以乙酸為例,認(rèn)識(shí)分子是有空間結(jié)構(gòu)的,分子的空間結(jié)構(gòu)是可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。
如果我們把一塊方解石敲碎,就會(huì)得到小方解石。發(fā)現(xiàn):如果把小方解石繼續(xù)不停的敲碎,最后得到的是什么呢?新晶面與某一原晶面平行。晶胞圖片來源于中國地質(zhì)大學(xué)科普網(wǎng)站一、晶胞概念:描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。蜂巢里的蜂室銅晶體銅晶胞二、晶胞與晶體的關(guān)系晶體可看作是巨大數(shù)量的晶胞“無隙并置”而成。晶體可看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。無隙:相鄰晶胞之間沒有任何間隙。并置:所有晶胞都是平行排列的,取向相同。具有平移性二、晶胞與晶體的關(guān)系二、晶胞與晶體的關(guān)系晶體可看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。特點(diǎn)1:8個(gè)頂角相同。三、晶胞的特點(diǎn)“無隙并置”平移性特點(diǎn)2:4根平行棱相同。平移性特點(diǎn)2:4根平行棱相同。特點(diǎn)3:2個(gè)平行面也要相同?!盁o隙并置”三、晶胞的特點(diǎn)平移性“無隙并置”三、晶胞的特點(diǎn)特點(diǎn)2:4根平行棱相同。特點(diǎn)3:2個(gè)平行面也要相同。平移性左右上下前后三套“無隙并置”三、晶胞的特點(diǎn)特點(diǎn)2:4根平行棱相同。特點(diǎn)3:2個(gè)平行面也要相同。1.
個(gè)頂角相同;2.
套各
根平行棱分別相同;3.
套各
個(gè)平行面分別相同。842三三不符合第1條。不符合第2條。不符合第3條。是晶胞。三、晶胞的特點(diǎn)【牛刀小試】下圖中NaCl晶胞是指小立方體還是大立方體?為什么?
小立方體8個(gè)頂角原子不完全一樣,不具有平移性,不是晶胞。相反,大立方體8個(gè)頂角、三套平行棱、三套平行面均相同,在它的上下左右前后都有無隙并置的完全等同的立方體,只是沒有畫出來而已,因此大立方體才是晶胞。Na+四、計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目【思考】銅晶胞中共有4個(gè)銅原子,如何計(jì)算出來的?12四、計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目均攤法:晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被x個(gè)晶胞所共有,則每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1/x。晶胞面心的原子:
個(gè)晶胞共用,每個(gè)原子有
屬于該晶胞。21/2面心1243晶胞棱上的原子:
個(gè)晶胞共用,每個(gè)原子有
屬于該晶胞。41/4棱上均攤法:晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被x個(gè)晶胞所共有,則每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1/x。四、計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目126543晶胞頂點(diǎn)上的原子:
個(gè)晶胞共用,每個(gè)原子有
屬于該晶胞。81/8頂角:四、計(jì)算晶胞中微粒的數(shù)目78上下兩層位于頂角位于棱上位于面上位于晶胞內(nèi)
個(gè)晶胞共用,每個(gè)原子有
屬于該晶胞。
屬于該晶胞。
個(gè)晶胞共用,每個(gè)原子有
屬于該晶胞。81/8
個(gè)晶胞共用,每個(gè)原子有
屬于該晶胞。42全部1/41/2【模型建構(gòu)】銅晶胞中銅原子在立方體中的位置:每個(gè)銅晶胞所含銅原子數(shù)目:頂角、面心(頂角)1/8×8銅晶體銅晶胞+(面心)1/2×6=4【實(shí)例講解】如圖所示是NaCl的晶胞,它含有幾個(gè)氯離子和鈉離子?你能找出兩幅圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系嗎?Cl-
Na+鈉離子:氯離子:【變式練習(xí)】(棱上)1/4
(頂角)1/8
+(面心)1/2×12×1=4×8×6=4
+(體心)1此模型是抽象出來的,方便看清楚各原子的分布情況。Na1/8×8+1×1=2Zn1200600俯視圖:【思考與討論】(教材P74)下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I)、金剛石(C)晶胞的示意圖,數(shù)一數(shù),它們分別平均含有幾個(gè)原子?2頂角:8個(gè)內(nèi)部:1個(gè)60°頂角:120°頂角:內(nèi)部:12006004個(gè)4個(gè)1個(gè)水平面上:被6個(gè)晶胞共用。60060°頂角鋅原子:
垂直面上:鋅晶胞俯視圖鋅晶胞主視圖有1/12屬于該晶胞。600被2層(各6個(gè))晶胞共用。1200水平面上:被3個(gè)晶胞共用。
垂直面上:被2層(各3個(gè))晶胞共用。120°頂角鋅原子:有1/6屬于該晶胞。1200Na1/8×8+1×1=2Zn1200600俯視圖:【思考與討論】(教材P74)下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I)、金剛石(C)晶胞的示意圖,數(shù)一數(shù),它們分別平均含有幾個(gè)原子?2頂角:8個(gè)內(nèi)部:1個(gè)60°頂角:120°頂角:內(nèi)部:12006004個(gè)4個(gè)1個(gè)1/12×4+1/6×4+1×1=2(1/8×8+1/2×6)×1/8×8+1/2×6+1×4=8I2【思考與討論】(教材P74)下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I)、金剛石(C)晶胞的示意圖,數(shù)一數(shù),它們分別平均含有幾個(gè)原子?2金剛石動(dòng)畫來源于網(wǎng)絡(luò)2=8頂角:8個(gè)面心:6個(gè)頂角:8個(gè)面心:6個(gè)內(nèi)部:4個(gè)X射線衍射儀單晶衍射圖分立的斑點(diǎn)→晶體
彌散環(huán)→非晶體五、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定圖片來源于網(wǎng)絡(luò)非晶態(tài)和晶態(tài)SiO2粉末衍射圖譜的對(duì)比數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)X射線衍射儀五、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定分子空間結(jié)構(gòu)乙酸晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定乙酸晶體X射線衍射實(shí)驗(yàn)衍射圖計(jì)算(Bragg方程等)晶體結(jié)構(gòu)信息(晶胞參數(shù)、原子種類及坐標(biāo))原子間距離化學(xué)鍵類型、鍵角、鍵長等長方體棱長abc棱的夾角電子云密度坐標(biāo)電子云密度大小謝謝觀看高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修2—第三章
——晶胞與晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定第一節(jié)
物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)(第三課時(shí))答疑如何計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量和密度?M(Cu)×n(Cu)
m(晶胞)=N(Cu)NA已知:每個(gè)銅晶胞含4個(gè)銅原子。每個(gè)原子的質(zhì)量=NA=M(Cu)
×M(Cu)×N(Cu)晶胞中原子個(gè)數(shù)m(晶胞)==64×4gNA×如何計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量和密度?(2)m(晶胞)=ρ
(晶胞)=m(晶胞)V(晶胞)
=已知:(1)每個(gè)銅晶胞含4個(gè)銅原子apm(a×10-10)3
cm3=64×4NA(a×10-10)3
g/cm364×4gNA64×4gNA1pm=10-10cm1
nm
=
10-7cm=256×1030NA×a3
g/cm3如何計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量和密度?(2)晶胞質(zhì)量m
=
×N(1)利用均攤法求出晶胞內(nèi)原子微粒數(shù)N(3)晶胞密度ρ
=(假設(shè)晶胞棱長均為apm,注意轉(zhuǎn)換單位
)m(晶胞)V(晶胞)
=M×N×1030
NA×a3
計(jì)算步驟:【例題】Cu2O的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)為apm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則Cu2O晶體的密度為_____g·cm3(用含
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