晶体的结构解析 书

第2课时共价晶体分子晶体晶体结构的复杂性发展目标体系构建1.通过金刚石、晶体硅、SiO2晶体的结构模型认识共价晶体的结构特点，能解释共价晶体的性质。

2.通过干冰、冰、碘晶体的结构模型，认识由范德华力和氢键形成分子晶体的结构特点的不同，能解释分子晶体的性质。

3.通过认识石墨晶体的特殊结构，知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。

一、共价晶体1．共价晶体的概念及特点(1)概念相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体称为共价晶体。

(2)特点共价晶体的熔点很高，硬度很大。

对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。

共价晶体中的原子服从紧密堆积排列吗？说明理由。

提示：不服从。

由于共价键具有方向性和饱和性，共价晶体中每个原子周围排列的原子的数目是有限的，故原子的排列不服从紧密堆积方式。

2．几种共价晶体的结构(1)金刚石的晶体结构在晶体中，碳原子以sp3杂化轨道与周围4个碳原子以共价键相结合，C—C 键间的夹角为109°28′。

因为中心原子周围排列的原子的数目是有限的，所以这种比较松散的排列与金属晶体和离子晶体中的紧密堆积排列有很大的不同。

(2)SiC晶体的结构SiC晶体的结构类似于金刚石晶体结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，所以在整个晶体中硅原子与碳原子个数比为1∶1。

(3)SiO2晶体的结构水晶是由Si和O构成的空间立体网状的二氧化硅晶体，一个硅原子与四个氧原子形成四个共价键，每个氧原子与两个硅原子形成两个共价键，从而形成以硅氧四面体为骨架的结构，且只存在Si—O键。

二氧化硅晶体中硅原子和氧原子个数比为1∶2，不存在单个分子，可以把整个晶体看成巨型分子。

二、分子晶体1．分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。

非金属单质、非金属的氧化物和氢化物等无机物以及多数有机化合物形成的晶体大都属于分子晶体。

2．性质(1)分子晶体在熔化时，破坏的只是分子间作用力，所以只需要外界提供较少的能量。

晶体结构分析主讲人：吴文源2010.51.Shelxtl 使用流程※解析原始文件有hkl文件（或raw文件），包含衍射数据；p4p文件，包含晶胞参数※为一个晶体的数据建立project，该项目下所有文件具有相同的文件名；一旦在XPREP 中发生hkl文件的矩阵转换，则需要输出新文件名的hkl等文件，因此要建立新的project。

※首先运行XPREP，寻找晶体的空间群※然后运行XS，根据XPREP设定的空间群，寻找结构初解※在Xshell中观察初解是否合理，如不合理，需重回XPREP中设定其他的空间群2.Xshell 使用流程※找出重原子或者确定性大的原子※找出其余非氢原子※精修原子坐标※精修各项异性参数※找到氢原子(理论加氢或差值傅里叶图加氢)※反复精修，直到wR2等指标收敛。

最后的R1<0.06(0.08) wR2<0.16(0.18)※通过HTAB指令寻找氢键，判定氢的位置是否合理，并且将相关氢键信息通过HTAB和EQIV指令写进ins文件中※将原子排序(sort)3.cif 文件生成和检测错误流程※在步骤1、2完成后，在ins文件中加入以下三条命令bond $Hconfacta※此时生成了cif和fcf文件，将cif文件拷贝到planton所在文件夹中检测错误，也可以通过如下在线检测网址：/services/cif/checkcif.html※根据错误提示信息，修改或重新精修，将A、B类错误务必全部消灭，C类错误尽量消灭。

4.Acta E 投稿准备流程投稿前，请务必切实做好如下工作：※按步骤1、2、3解析晶体并生成相应cif和fcf文件。

※准备结构式图(Chemical structural diagram)、分子椭球图(Molecular ellipsoid diagram)和晶胞堆积图(Packing diagram)，最好是pdf格式。

※按要求撰写文章的文字部分，填写cif中相应段落，注意格式要求！_publ_section_title 题目_publ_section_abstract 摘要_publ_section_related_literature 相关文献_publ_section_comment 评论_publ_section_exptl_prep 制备方法_publ_section_exptl_refinement 精修说明_publ_section_references 参考文献_publ_section_figure_captions 插图说明_publ_section_table_legends 表格说明_publ_section_acknow ledgements 致谢※将cif中需要填写的其他部分（在cif的标准空白样本中以！标注）全部完成，并再次检查整个cif文件格式和内容。

晶体结构学的书
- 《化学键的本质第3版（英文版）》：经典教材，透析现代化学的本质，值得收藏。

- 《矿物材料学原理》：交叉学科，是汪灵老师十年磨一剑的最新力作，能给很多启示，值得推荐。

- 《现代晶体学1-4》：全4册套装，属于物理专业书籍，价格实惠。

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- 《蛋白质晶体结构解析原理与技术》：内容没有虚无缥缈的大理论和大概念，容易理解，介绍了软件使用方法，能帮助解析蛋白质结构。

- 《单晶结构分析原理与实践（第二版）》：书中知识还不错，虽然其他专业书中都有介绍，但再看一次还是不错的，可以进一步加深印象。

如果你对晶体结构学感兴趣，可以根据自己的需求选择适合自己的书籍进行阅读。

生物大分子的晶体结构解析生物大分子，如蛋白质、核酸等，是组成生命体的基本结构，控制着生命的起源和发展。

了解生物大分子的结构对于疾病治疗和药物设计具有重要意义，而晶体结构解析是研究生物大分子结构的重要途径之一。

晶体结构解析的基本原理是利用晶体学原理研究大分子晶体的空间排列体，通过晶体衍射模拟出晶体结构信息，从而得到分子结构的三维信息。

首先，需要获取生物大分子的单晶体。

单晶体是指生物大分子的分子量和浓度已经足够高，在恒定的溶液条件下，分子能够在一起不断添加，形成一个巨大的结晶体，具有高度的结晶度和单一的结晶结构。

制备单晶体的方法有多种，比如蒸发法、冷冻法、离子交换法等。

这些方法都需要条件苛刻，得到单晶体的成功率不算高。

在很多情况下，要寻找到合适的晶体条件需要数百次的尝试。

接下来就是晶体的衍射实验。

一般采用X射线晶体衍射技术，将一束单色的X 射线照射到单晶体上，当X射线打到电子比较密集的原子上时，就会散射出去。

由于单晶体是有序的，并且比较连续，所以散射出去的X射线都会发生干涉，从而使衍射带在探测器上呈现出环状图案。

通过测量这些环的位置和强度信息，就可以通过计算得到晶体的三维结构信息。

这个计算过程是通过衍射数据计算出一组原子的可能的位置和环境信息，再通过结构学算法使计算出的原子位置之间没有互相遮挡，同时使得有可能的成键信息之间兼容，最后使晶体结构经过优化，得到一个最有可能的原子位置模型。

晶体结构解析技术的应用范围非常广泛，从基础科学研究到药物设计都有很多重要的应用。

比如，药物设计的流程一般就包括晶体结构解析，得到药物分子与靶标分子之间的作用信息，能够大幅度提高药物研发的成功率。

另外，一些重要的科学发现，如基因的结构和功能、生命化学过程等，也是通过晶体结构解析得到的。

当然，晶体结构解析也存在一些限制。

首先，生物大分子的晶体制备和结构解析过程都是相当复杂的，需要高超的技术和各种条件的精确控制。

而且，加上突变体的生产和加工，常常造成这种技术的成本非常高昂，所以在很多实际情况下，仍然难以利用这种技术。

aln晶体结构分析标题：ALN晶体结构分析：洞察其多个方面的深度观点导语：ALN晶体是一种具有广泛应用前景的重要材料，其结构分析对于深入理解其特性和性能至关重要。

本文将从多个方面探讨ALN晶体的结构特征，包括晶体结构理论、实验方法和应用等，以期为读者提供一个全面而深入的认识。

一、晶体结构理论1.1 晶体结构基础ALN晶体的结构是由铝、氮原子构成的周期性排列，具有典型的六方最密堆积结构。

通过介绍六方晶系的特点和最密堆积排列的原理，我们可以更好地理解ALN晶体的结构特征。

1.2 晶体缺陷与点阵替代除了完美的晶体结构，ALN晶体中常含有各种缺陷，如空位、间隙和替代位等。

这些缺陷对于材料的性质和应用具有重要影响。

我们将探讨缺陷和点阵替代对ALN晶体结构和性能的影响，加深对其多样性的认识。

二、实验方法与技术2.1 X射线衍射分析X射线衍射是一种常用的结晶学方法，可以提供准确的晶体结构参数和晶面指数。

我们将介绍X射线衍射分析的基本原理以及在ALN晶体结构研究中的应用。

2.2 电子显微镜技术电子显微镜技术是一种直接观察材料微观结构的有效手段，可以获得高分辨率的晶体图像和缺陷信息。

我们将探索如何利用电子显微镜技术解析ALN晶体结构，以及该技术在晶体学研究中的最新应用进展。

2.3 光谱学分析光谱学方法可以揭示材料的电子结构和原子振动信息，对于研究ALN 晶体结构至关重要。

我们将介绍Raman光谱和红外光谱等光谱学方法在ALN晶体结构分析中的应用及其意义。

三、ALN晶体结构与应用3.1 ALN薄膜的生长与表征通过合适的薄膜生长技术，可以制备高质量的ALN薄膜，用于光电子学、声子学和微纳电子器件等领域。

本节将介绍常见的ALN薄膜制备方法及其结构表征技术，以展示ALN晶体结构研究在薄膜应用中的价值。

3.2 ALN晶体的光电特性ALN晶体具有优秀的光电特性，如宽带隙、高透明性和热稳定性，使其在紫外光器件、光电传感和光催化等领域展示出广阔的应用前景。

晶状体由晶状体囊和晶状体纤维构成。

晶状体囊为一层透明的薄膜，完整地包围在晶状体的外面。

前囊下有一层上皮细胞，后囊下则没有这层细胞，前囊下的上皮细胞到达晶状体的赤道部后伸长、弯曲并移向晶状体的内部，形成晶状体纤维。

晶状体纤维在一生中不断增长，呈规则的排列并不断被挤向晶状体的核心部。

纤维在青年时期生长较快，至老年时期生长逐渐减慢。

1.晶状体囊为一层有弹性的膜，各部厚度不一，前'襄较后囊厚，前囊最厚部分约为12~21μm，赤道部平均9~12μm。

前囊后面和赤道部的上皮层，为单层上皮细胞。

前极部的上皮细胞为四方形.核在中央;周边部细胞为矮柱状，核呈椭圆形。

赤道部细胞逐渐加长，其细胞长轴由垂直逐渐转为平行于前囊.因此赤道部上皮细胞核排列呈弓形，上皮细胞最后变成品状体纤维.被挤向晶状体的内部。

晶状体囊对化学和毒性物质有很强的耐受性。

进入晶状体的营养物质及代谢产物的排除均通过晶状体囊。

在调节过程中晶状体囊对改变晶状体的形态起重要作用。

1.晶状体纤维为同心生长纤维.其子午线切面呈现类似洋葱层层覆盖，赤道部垂直切面则似橘子的横切面。

每一条纤维为六角形的带状细胞，长约8~10mm，宽8~12mm，厚约2mm。

周边纤维有核，排列整齐.渐向中心核即消失，而且纤维排列和形状均不很规则。

每层纤维在前、后极的止端排列成"Y"字形或星形，称晶状体缝。

晶状体纤维之间，层与层之间均有基质联合。

3.晶状体悬韧带为带状纤维组织，穿插于胶状的玻璃体中，附着于晶状体囊和睫状体.起固定晶状体的作用。

每一条纤维带由许多细微的管状纤维丝构成。

这些细纤维带起源于睫状突的无色素上皮细胞的基底膜内，从睫状突的侧面和沟内发生，但从不自睫状突顶部发出。

晶状体悬韧带纤维向前、中部走行.聚集成不同大小和形态的纤维素，横切面上赤道部的悬韧带附着于晶状体^处成烟囱状，然后向前、后品状体囊表面走行一小段距离后附着于晶状体囊。

4.晶状体上皮细胞仅在前囊的后面和赤道部有晶状体上皮层，为单层上皮细胞。