晶胞计算专题均摊法.ppt
常见晶体模型及晶胞均摊计算,晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。,晶胞,描述晶体结构的基本单元,典型晶体结构,2019年4月,平行六面体,无隙并置,请看:,体心：1,面心：1/2,顶点：1/8,棱边：1/4,一、晶胞中粒子个数计算规律1.立方晶胞,顶角,棱上,面上,中心,在每个CO2周围等距离且相距最近的CO2共有 个。,在每个小立方体中平均分摊到的CO2 分子数为：个,干冰晶体结构,12,(81/8+61/2)=4,8个CO2分子位于立方体顶点6个CO2分子位于立方体面心,分子晶体,晶胞为面心立方体,冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形 mol“氢键”。,冰,4,2,(1)每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有 个，构成，Na+(Cl-)的配位数为。,6,正八面体,12,4,4,NaCl的晶体结构,简单立方体,6,1 1,NaCl,(2)每个Na+周围等距且紧邻的Na+有 个。,(3)每个晶胞中平均有 个Na+，个Cl-，故每个晶胞中含有 个“NaCl”结构单元；N(Na+)N(Cl-)=,化学为。,离子晶体,4,CaF2的晶体结构,（1）每个Ca2+周围等距且紧邻的F-有 个，Ca2+配位数为。,（2）每个F-周围等距且紧邻的Ca2+有 个，F-配位数为。,（3）每个晶胞中含 个Ca2、含 个F,Ca2和F的个数比是。,8,8,4,4,8,4,12,金刚石,原子晶体,该晶胞实际分摊到的碳原子数为(4+6 1/2+8 1/8)=8个。,81/8+61/2+4=8,金刚石晶胞（1）C原子位于晶胞的哪些位置，分别有几个？（2）实际含有原子个数应为？,思考,金刚石晶体中含有共价键形成的C原子环，其中最小的C环上有_个C原子。,6,8,2,12,6,用脑 思考：1.一个金刚石晶胞里有_ _个碳原子?2.平均每个碳原子有_个C-C键?3.每个碳原子为_个六元环共用？4.每个C-C键为_个六元环共用？,用心 思考：1.金刚石晶胞中，每个C原子均可与相邻的_ 个C构成实心的正四面体?2.在一个小正四面体中平均含有_个碳原子?3.在金刚石中最小的环是_元环?1个环中平均含有_个C原子?含C-C键数为_个？4.一个晶胞中含有C-C键数为_ _个？,4,2,6,1/2,1,8*2=16,晶胞是构成晶体的基本重复单元在二氧化硅晶胞中有8个硅原子位于立方晶胞的8个顶角，有6个硅原子位于晶胞的6个面心，还有4个硅原子与16个氧原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，它们均匀错开排列于晶胞内根据图示二氧化硅晶胞结构，每个晶胞内所含“SiO2”基元数为()A.4个B.6个C.8个D.18个,C,冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，如下图：（1）一个水分子含_个孤电子对，水分子能与很多金属离子形成配合物，请写出它与铜离子形成的一种蓝色的配合物离子的化学式为_。（2）每个冰晶胞平均占有_个水分子，冰的熔点远低于金刚石熔点的原因是_。（3）实验测得冰中氢键的作用力为18.5 kJ/mol，而冰的熔化热为5.0 kJ/mol，这说明冰熔化成水，氢键_（填全部或部分）被破坏。,2,8,部分,破坏的作用力不同，金刚石融化需要破坏共价键，而冰融化需要破坏氢键,石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为_个、占有的碳碳键数为_个。（2）层内7个六元环完全占有的C原子数为_个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_.,巩固练习一：,14,2:3,2,3,巩固练习二：,已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示：其中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点为一个硼原子，试通过观察分析右图回答：此基本结构单元是由_个硼原子构成，有_个B-B化学键，相邻B-B键的键角为_.,12,30,600,巩固练习三：,已知晶体的基本单元是由12个硼原子构成的（如右图），每个顶点上有一个硼原子，每个硼原子形成的化学键完全相同，通过观察图形和推算，可知此基本结构单元是一个正_面体。,20,巩固练习五：,(1)平均每个正六边形拥有_个锗原子,_个氧原子.,(2)化学式为:_,2,3,(GeCH2CH2COOH)2O3,或Ge2C6H10O3,某晶胞结构如图所示，晶胞中各微粒个数分别为：铜_个 钡_个 钇_个 氧_个,拓展练习1：,2,3,1,7,课堂检测：,1.钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变 压器、话筒和扩音器 中都有应用。其晶体 的结构示意图如右图 所示。则它的化学式 为（）A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTiO3,D,2.正六棱柱晶胞,1/2,1/4,1/6,1/3,例2.氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气作能源，必须安全有效地储存氢气。某种合金材料有较大的储氢容量，其晶胞如图所示。则这种合金的化学式为（）ALaNi6 B LaNi3 CLaNi4 D LaNi5,D,3.正三棱柱,面心：,1/2,（上、下）棱：,1/4,顶点：,1/12,中棱：,1/6,例3.某晶体的一部分如右图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是()A.394 B.142 C.294 D.384,B,ABC,4.最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分 子，如右图所示：顶点和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是（）,Ti14C13,课外阅读 碳60介绍对碳60的结构的初步认识：碳60是由60个碳原子形成20个正六边形和12个正五边形的32面体的球形网状结构形似足球，又有双键，故称足球烯，又叫富勒烯2，健的形成：处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用sp2杂化轨道重叠形成键，每个碳原子的三个键分别为一个正五边形的边和两个正六边形的边。碳原子的三个键不是共平面的，键角约为108或120，因此整个分子为球状。每个碳原子还剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着电子云；3，一摩碳60中含有碳碳单键和双键的计算：假设1mol C60有x mol碳碳双键（C=C），y mol碳碳单键（C-C），从每个顶点来看，y=2x从边的数量来看，x+y=90解得x=30,y=60因此1mol C60有60mol碳碳单键（C-C）,30mol碳碳双键（C=C）,1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家.C60分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;C60分子只含有五边形和六边形;多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30.请回答下列问题:(1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是_,理由是:_.(2)试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_,并简述其理由：_.(3)通过计算,确定C60分子所含单键数.C60分子所含单键数为_.(4)C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知.通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目.C70分子中所含五边形数为_,六边形数为_.,金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高.(答出“金刚石属原子晶体”即可),金刚石,因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60(只要指出“C60含30个双键”即可,但答“因C60含有双键”不行),可能,12 25,可由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90C60分子中单键为:90-30=60,课外练习,
