1、第第3章不同聚集状态的物质与性质章不同聚集状态的物质与性质第第1节认识晶体节认识晶体第第2课时晶体结构的基本重复单元课时晶体结构的基本重复单元晶胞晶胞学习目标学习目标核心素养培养核心素养培养了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，了解了解晶胞的概念晶胞的概念,以及晶胞与晶体的关系。以及晶胞与晶体的关系。宏观辨识与微观宏观辨识与微观探析探析认识简单的晶胞，会用切割法确定晶胞微粒数认识简单的晶胞，会用切割法确定晶胞微粒数目目(或微粒数目比或微粒数目比)及晶体化学式。及晶体化学式。证据推理与模型证据推理与模型认知认知知识体系知识体系 通过通过X X射线衍射等实验证明晶
2、体是微粒按照一定规律可重复射线衍射等实验证明晶体是微粒按照一定规律可重复的周期型排列而无限堆积得到的。我们研究晶体的结构只需找出的周期型排列而无限堆积得到的。我们研究晶体的结构只需找出其中的基本的重复单元并加以分析，就可以了解整个晶体。晶体其中的基本的重复单元并加以分析，就可以了解整个晶体。晶体中这个基本的重复单元就是晶胞。中这个基本的重复单元就是晶胞。 常见的晶体结构的最小重复单元晶胞的种类有哪些，晶胞常见的晶体结构的最小重复单元晶胞的种类有哪些，晶胞中的微粒关系是怎样的？中的微粒关系是怎样的？二、晶体结构的基本单元二、晶体结构的基本单元晶胞晶胞1、晶胞是晶体结构中基本的重复单元。、晶胞是晶
3、体结构中基本的重复单元。 常规的晶胞是从晶体结构中截取出来的大小、形状完全相常规的晶胞是从晶体结构中截取出来的大小、形状完全相同的平行六面体。同的平行六面体。2、晶胞必须符合两个条件：、晶胞必须符合两个条件： 代表晶体的化学组成；代表晶体的化学组成； 代表晶体的对称性。代表晶体的对称性。3、从晶体中选取晶胞的方式：、从晶体中选取晶胞的方式：首先尽可能反映晶体内结构的对称性；其次，晶胞尽量的简洁首先尽可能反映晶体内结构的对称性；其次，晶胞尽量的简洁(所所含原子尽可能的少含原子尽可能的少)，优选棱的夹角为直角。，优选棱的夹角为直角。 知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中所含微粒的种类、数知道了晶胞的大
4、小和形状以及晶胞中所含微粒的种类、数目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。常见的几种晶体的晶胞：常见的几种晶体的晶胞：金属铜金属铜( (面心立方面心立方) )晶胞晶胞金属钠金属钠( (体心立方体心立方) )晶胞晶胞金属镁金属镁( (六方六方) )晶胞晶胞氯化铯晶胞氯化铯晶胞氯化钠晶胞氯化钠晶胞金刚石晶胞金刚石晶胞二氧化碳二氧化碳( (干冰干冰) )晶胞晶胞 NaCl晶胞的无隙并置构成晶胞的无隙并置构成NaCl晶体晶体4. 晶胞按其周期性在三维空间重复排列晶胞按其周期性在三维空间重复排列(无隙并置堆砌无隙并置堆砌)成晶体。成晶体。 将一个个晶胞及其中包含
5、的微粒上、下、前、后、左、右并置，将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。每个晶胞都是平行排列，取向相同。就构成了整个晶体结构。每个晶胞都是平行排列，取向相同。金属镁晶胞的无隙并置构成金属镁晶体金属镁晶胞的无隙并置构成金属镁晶体 知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中所含微粒的种类、数知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中所含微粒的种类、数目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。那么如何分析一目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。那么如何分析一个晶胞中包含的微粒数？个晶胞中包含的微粒数？ “切割法切割法”计算：某晶胞中的微粒，如果被计算：某晶胞中的微粒，如果被n个晶
6、胞所共有，则个晶胞所共有，则微粒的微粒的n分之一分之一属于该晶胞。属于该晶胞。5. 晶胞中微粒数目的分析晶胞中微粒数目的分析长方体形长方体形(正方体形正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算晶胞中不同位置的粒子数的计算 NaCl晶胞晶胞CsCl晶胞晶胞计算：计算：NaClNaCl晶胞、晶胞、CsClCsCl晶胞中含有的阴、阳离子数目分别是多少？晶胞中含有的阴、阳离子数目分别是多少？钠离子：钠离子：1121/4 4 氯离子：氯离子：8 1/861/2 4 铯离子：铯离子：1氯离子：氯离子：8 1/8 1不规则不规则晶胞中微粒数的计算晶胞中微粒数的计算正六边形顶点正六边形顶点正六棱柱顶点正六棱柱顶点
7、正六棱柱纵棱正六棱柱纵棱石墨中的每个石墨中的每个C C被被3 3个六边形共用个六边形共用, ,每每个六边形个六边形2 2个个C C；晶体中原子被晶体中原子被6 6个个六棱柱共用六棱柱共用, ,各六棱各六棱柱分享柱分享1/6 1/6 个原子；个原子；晶体中原子被晶体中原子被3 3个六个六棱柱共用棱柱共用, ,各六棱柱各六棱柱分享分享1/3 1/3 个原子。个原子。正三角形顶点正三角形顶点: :正三角形纵棱正三角形纵棱: :A B C思考：某晶体的一部分如右图，晶体中思考：某晶体的一部分如右图，晶体中A、B、C三种粒子之比是三种粒子之比是 。1：4：2 每个原子被每个原子被1212个三棱柱共用，个
8、三棱柱共用，各三棱柱分享各三棱柱分享1/121/12。 晶体中原子被晶体中原子被6 6个三棱柱共用，个三棱柱共用，各三棱柱分享各三棱柱分享1/61/6。三棱柱晶胞中微粒数的计算三棱柱晶胞中微粒数的计算 晶体中原子晶体中原子被被4 4个三棱柱共用，个三棱柱共用，各三棱柱分享各三棱柱分享1/41/4。正三角形边上正三角形边上: :例例1、某物质的晶体中含某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其晶胞中原子的排三种元素，其晶胞中原子的排列方式如图所示，晶体中列方式如图所示，晶体中A、B、C的原子个数比为的原子个数比为()A1 3 1 B2 3 1C1 2 1 D1 3 3C例例2、硼和镁可形成超导化合物
9、。如图是该化合物的晶体结构单硼和镁可形成超导化合物。如图是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下面还各有一个镁原元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下面还各有一个镁原子；子；6个硼原子位于棱柱的侧棱上，则该化合物的化学式可表示个硼原子位于棱柱的侧棱上，则该化合物的化学式可表示为为() AMgBBMg3B2 CMgB2 DMg2B3B例例3、(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如下图所示元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如下图所示,该氯化该氯化物的化学式是物的化学式是。 (2)Cu2O为半导体材料为半导体材料,在其立方晶胞内部有在其立方晶胞内部有4个氧原子个氧原子,其余氧
10、原子其余氧原子位于位于6个面心和个面心和8个顶点个顶点,则该晶胞中有则该晶胞中有个铜原子。个铜原子。 CuCl16(3)利用利用“卤化硼法卤化硼法”可合成含可合成含B和和N两种元素的功能陶瓷两种元素的功能陶瓷,左左图为其图为其晶胞结构示意图晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有则每个晶胞中含有B原子的个数为原子的个数为,该功能陶该功能陶瓷的化学式为瓷的化学式为。 (4)某晶体结构模型如右图所示。在晶体中某晶体结构模型如右图所示。在晶体中1个个Ti原子、原子、1个个Co原原子周围距离最近的子周围距离最近的O原子数目分别为原子数目分别为、。 2BN6121、现有甲、乙、丙现有甲、乙、丙(如下图如下图)三
11、种晶体的晶胞三种晶体的晶胞(甲中甲中 x 处于晶胞的处于晶胞的中心，乙中中心，乙中 a 处于晶胞的中心处于晶胞的中心)，可推知：可推知： 甲晶胞中甲晶胞中 x 与与 y 的个数比是的个数比是, 乙晶胞中乙晶胞中a与与b的个数比是的个数比是, 丙晶胞中有丙晶胞中有个个c离子离子,有有个个d离子。离子。 4 31 1442、最近发现最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示该新型超导晶体的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为则该晶体的化学式为()A.Mg2CNi3 B.MgC2Ni C.MgCNi2 D.M
12、gCNi3D3、已知某晶体晶胞如图所示已知某晶体晶胞如图所示,则该晶体的化学式为则该晶体的化学式为() A.XYZB.X2Y4Z C.XY4Z D.X4Y2ZC4、如图所示，由金属原子如图所示，由金属原子M和非金属原子和非金属原子N构成的气态团簇分子，构成的气态团簇分子，顶角和面上的原子是顶角和面上的原子是M原子，棱中心和体心的原子是原子，棱中心和体心的原子是N原子，则原子，则分子式可表示为分子式可表示为 。是气态团簇是气态团簇分子分子，不是晶胞，不能用切割法，不是晶胞，不能用切割法M14N13或或N13M145、如图所示的晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、光电等功、如图所示的晶体结构是一种
13、具有优良的压电、铁电、光电等功能的晶体材料的晶胞。晶体内与每个能的晶体材料的晶胞。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是种晶体材料的化学式分别是 （各元素所带的（各元素所带的电荷均已略去）电荷均已略去）O原子原子Ti原子原子Ba原子原子化学式为：化学式为：BaTiO3Ba：11Ti：8 (1/8)O：12 (1/4)与每个与每个“Ti”紧邻的氧原子数为紧邻的氧原子数为6BaTiO366、某离子晶体部分结构如图所示某离子晶体部分结构如图所示,X位于立方体的顶点位于立方体的顶点,Y位于立位于立方体的中心。试分析：方体的中心。试分析：(1)在一个结构中有在一
14、个结构中有 个个X， 个个Y，所以，所以该晶体的化学式为该晶体的化学式为_(2)晶体中距离最近的晶体中距离最近的2个个X与一个与一个Y所形成的夹角所形成的夹角XYX角度为角度为_(填角的度数填角的度数)1/21XY2109287、美国科学杂志评选、美国科学杂志评选2001年世界科技十大成就中，名列第年世界科技十大成就中，名列第五的日本青山学院大学教授秋光纯发现的金属间化合物硼化镁超五的日本青山学院大学教授秋光纯发现的金属间化合物硼化镁超导转变温度高达导转变温度高达39K，该金属间化合物的晶体结构如下图。则它，该金属间化合物的晶体结构如下图。则它的化学式为（的化学式为（ ）A.MgB B.Mg2B C.MgB2 D.Mg2B3C
