第三章　第三节　第3课时　晶体结构的计算　常见晶体结构的比较与分析（课件 讲义）（共3份打包）

第3课时　晶体结构的计算　常见晶体结构的比较与分析 ［核心素养发展目标］　1.学会晶体结构的相关计算。2.熟知共价、分子、离子晶体的典型代表的结构。 一、晶体结构的计算 1.均摊法计算晶胞中微粒个数 (1)正方体或长方体晶胞示意图 微粒位置 顶角 面上 棱上 内 部 侧棱 上下棱 每个晶体结构分摊的微粒数 1 (2)正六棱柱晶体结构示意图 微粒位置 顶角 面上 棱上 内部 侧棱 上下棱 每个晶体结构分摊的微 粒数 1 (3)审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶体结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，原子个数比不约简。 (4)计算晶胞中微粒的数目，进而求化学式 根据均摊法计算出一个晶胞中所含微粒数目，求出晶胞所含微粒个数的最简整数比，从而写出晶体的化学式。 2.原子分数坐标 如图所示位于晶胞原点(顶点)的原子的分数坐标为(0，0，0)；位于晶胞体心的原子的分数坐标为(，，)；位于xOz面心的原子的分数坐标为(，0，)等。 3.晶胞中粒子配位数的计算 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数。 (1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方： 配位数为6 面心立方： 配位数为12 体心立方： 配位数为8 (2)离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如图中心的灰球(Cl-)。 ②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如图标数字的面心白球(Na+)。确定Cl-的配位数为6，同样方法可确定Na+的配位数也为6。 4.晶体密度(ρ)的计算 (1)ρ== 。 (2)1个微粒的质量m=(M为摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数)。 (3)晶胞的体积V=a3(立方体)=abc(长方体)。 特别提醒　计算时注意单位的换算，1 pm=10-3 nm=10-10 cm=10-12 m。 5.晶体中粒子间距离和晶胞参数 (1)思维流程 根据密度求晶胞中粒子之间的距离时，可首先由密度计算出晶胞体积(晶胞质量由晶胞含有的微粒数计算)，再根据晶胞结构判断微粒间距与棱长的关系。 (2)立方晶胞参数a=。 6.晶体中原子空间利用率 (1)思维流程 空间利用率是指构成晶体的原子在整个晶体空间中所占有的体积百分比，首先分析晶胞中原子个数和原子半径，计算出晶胞中所有原子的体积，其次根据立体几何知识计算出晶胞的棱长，计算出晶胞的体积，即可顺利解答此类问题。 (2)计算公式 空间利用率=×100%。 CaF2的晶胞为立方晶胞，结构如图所示： (1)CaF2晶胞中，Ca2+的配位数为　　　　　。 (2)“原子分数坐标”可表示晶胞内部各原子的相对位置，已知A、B两点的原子分数坐标如图所示，则C点的原子分数坐标为　　　　　　　　　。 (3)晶胞中两个F-的最近距离为273.1 pm，用NA表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为　　　 g·cm-3(列出计算式即可)。 答案　(1)8　(2) (3) 解析　(1)以面心Ca2+为研究对象，在一个晶胞中连接4个F-，通过该Ca2+可形成2个晶胞，所以与该Ca2+距离相等且最近的F-共有8个，因此Ca2+的配位数是8。 (3)根据晶胞结构可知，在一个晶胞中含有Ca2+的个数为×8+×6=4，含有F-的个数为8，即一个晶胞中含有4个CaF2，晶胞中两个F-之间的最近距离为晶胞边长的一半，所以晶胞参数a=2×273.1 pm=546.2 pm，则该晶胞的密度为ρ== g·cm-3。 二、常见晶体结构的比较与分析 1.常见共价晶体结构的分析 晶体 晶胞结构 结构分析(a/cm为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) 金刚石 (1)每个C与相邻4个C以共价键结合，形成正四面体结构。每个晶胞中含8个C原子 (2)键角均为109°28' (3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内，每个C原子被12个六元环共用 (4)每 ... ...