晶胞结构类型

§1-2 常见的晶体结构及其原胞、晶胞1) 简单晶体的简单立方(simple cubic, sc) 它所构成的晶格为布喇菲格子。

例如氧、硫固体。

基元为单一原子结构的晶体叫简单晶体。

其特点有: 三个基矢互相垂直（），重复间距相等，为a，亦称晶格常数。

其晶胞=原胞；体积= ；配位数(第一近邻数) =6。

（见图1-7）图1-7简单立方堆积与简单立方结构单元2) 简单晶体的体心立方( body-centered cubic, bcc ) , 例如，Li，K，Na，Rb，Cs,αFe，Cr，Mo，W，Ta，Ba等。

其特点有：晶胞基矢, 并且，其惯用原胞基矢由从一顶点指向另外三个体心点的矢量构成：（见图1-9 b）(1-2)其体积为；配位数=8；（见图1-8）图1-8体心立方堆积与体心立方结构单元图1-9简单立方晶胞(a)与体心立方晶胞、惯用原胞(b)3) 简单晶体的面心立方( face-centered cubic, fcc ) , 例如，Cu，Ag，Au，Ni，Pd，Pt，Ne, Ar, Xe, Rn, Ca, Sr, Al等。

晶胞基矢，并且每面中心有一格点, 其原胞基矢由从一顶点指向另外三个面心点的矢量构成（见图1-10 b）：(1-3)其体积=；配位数=12。

，（见图1-10）图1-10面心立方结构(晶胞)(a)与面心立方惯用原胞(b)4) NaCl结构（Sodium Chloride structure），复式面心立方（互为fcc），配位数=6（图1-11 a)。

表1-1 NaCl结构晶体的常数5) CsCl结构（Cesuim Chloride structure），复式简单立方（互为sc），配位数=8（图1-11 b）。

表1-2 CsCl结构晶体的常数图1-11 NaCl结构和CsCl结构6) 金刚石结构（Diamond structure）, 两套fcc格子相互沿对角线位移1/4处套合。

晶胞结构一、金属晶体2.钾型A2（体心立方堆积）堆积晶胞钾型A2堆积晶胞是立方体心, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A2堆积的空间利用率的计算:A2堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为:ar r a r a 43,34 ,43===%02.68833364342234223364)34(33333==⋅=⋅===πππr r V V A rV rr V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中3.六方最密堆积（4）A1（面心立方最密堆积）A1是ABCABCABC······型式的堆积，从这种堆积中可以抽出一个立方面心点阵，因此这种堆积型式的最小单位是一个立方面心晶胞。

A1堆积晶胞是立方面心, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A1堆积空间利用率的计算:A1堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为:（5）A4堆积形成晶胞A4堆积晶胞是立方面心点阵结构, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A4堆积的空间利用率的计算:A4堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为: ra r a 22 ,42==%05.742312163441344 4216)22(33333==⋅=⋅===πππr r V V A r V r r V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中ar r a r r a 83,38 ,8243===⨯=%01.34163335123484348 833512)38(33333==⋅=⋅===πππr r V V A r V r r V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中二、原子晶体1.金刚石立体网状结构，每个碳原子形成4个共价键，任意抽出2个共价键，每两个单键归两个六元环所有，而不是只归一个六元环所有（如图所示，红色的两个碳碳单键，可以构成蓝色和紫红色的两个六元环）。

常见晶胞结构特点1、分子晶体：干冰：（1）粒子分布，一个干冰晶胞中个CO2分子（2）配位数：（一个CO2分子紧邻个CO2分子）冰：（1）一个H2O分子紧邻个H2O分子，构成结构（2）在晶体中，1molH2O 含mol氢键。

密度：干冰冰2、离子晶体NaCl晶体：(1)粒子分布：每个晶胞含Na+个、Cl—个。

(2) Na+配位数：，几个Cl—在空间构成结构(3) Na+周围等距最近的Na+有个。

Cl—周围等距最近的Cl—有个。

CsCl晶体：(1)粒子分布：每个晶胞含Cs+个、Cl—个(2) Cs+的配位数Cl—的配位数.(3) Cs+周围等距最近的Cs+有个。

Cl—周围等距最近的Cl—有个。

CaF2晶体：(1) 粒子分布：Ca2+，F—，每个晶胞含Ca2+个、F—个(2) Ca2+的配位数F—的配位数.(3) Ca2+周围等距最近的Ca2+有个。

F—周围等距最近的F—有个。

(4) 距离最近的Ca2+，F—之间的距离为 a （a为晶胞边长）3、原子晶体：金刚石：(1)粒子分布：每个晶胞含个C原子(2)配位数：（一个C原子紧邻个C原子，构成结构）(3) 1mol金刚石拥有molC—C键。

(4) 最小的环为元环，每个C被最小环共用，每个最小环平均拥有个C(5)最近两C原子之间的距离为2r = a（a为晶胞边长,r为C原子半径）SiO2晶体：(1)1molSiO2晶体拥有mol Si—O键，(2)最小的环为元环，(3)一个Si原子周围个O原子构成结构，一个O原子周围个Si原子。

5、混合型晶体（过渡型晶体）石墨晶体：（1）C的杂化方式为（2）含有的作用力有。

(3)最小碳环为元环，每个C原子被个环共用，每个环平均拥有个C原子。

(4) 1mol石墨晶体拥有mol C—C键，C原子与C—C键的个数比。

常见晶胞结构最强整理常见晶体结构及其详解晶体晶体结构晶体详解原⼦晶体⾦刚⽯(1)每个碳采取杂化⽅式与4个碳以共价键结合，形成结构，键⾓均为 (2)最⼩碳环由个C 组成且六原⼦不在同⼀平⾯内，平均每个碳原⼦被个六元环共⽤，每根C -C 键被个六元环共⽤。

(3)每个C 参与4条C －C 键的形成， C 原⼦个数与C －C 键数之⽐为 ,1mol ⾦刚⽯中，碳碳键为 molSiO 2(1)每⼀个硅原⼦紧邻个氧原⼦，每⼀个氧原⼦紧邻个硅原⼦，形成了由Si-O 键（极性或⾮极性）键构成的元环的最⼩环状结构。

⼀个环上有个硅原⼦，个氧原⼦(2)1mol SiO 2中，硅氧键为 molSiC每个C 原⼦最近的Si 原⼦有个，每个C 原⼦最近的C 原⼦有个分⼦晶体⼲冰(1)⼀个⼆氧化碳晶胞中含有个⼆氧化碳分⼦(2)8个CO 2分⼦构成⽴⽅体且在6个⾯⼼⼜各占据1个CO 2分⼦ (3)每个CO 2分⼦周围等距且紧邻的CO 2分⼦有个冰⼀个⽔分⼦形成个氢键，平均1mol 冰中含有 mol 氢键C 60(1)⾜球烯的分⼦是由60个碳原⼦构成的，空间构型有12个正五边形，20个正六边形(2)⼀个C 60分⼦中含有根单键，根双键 (3)C 60晶胞中与⼀个C 60最近的C 60分⼦有个（与⼲冰的晶胞相似）离⼦晶体NaCl (型)(1)每个Na ＋周围等距且紧邻的Cl －有个，每个Cl －周围等距且紧邻的Na ＋有个。

每个Na ＋周围等距且紧邻的Na ＋有个，同理Cl -也然。

(2)每个晶胞中含个Na ＋和4个Cl －。

CsCl (型)(1)每个Cs ＋周围等距且紧邻的Cl －有个，每个Cl －周围等距且紧邻的Cs ＋有个。

(2)左图为个晶胞；右图为⼀个晶胞，每个晶胞中含个Cs ＋，个Cl －。

CaF 21、1个晶胞中含有个Ca 2+，个F -，Ca 2+的配位数为个，F -配位数为个2、Ca 2+周围等距离最近的Ca 2+ 个，F —周围等距离最近的F — 个⾦属晶体简单⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为体⼼⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为⾯⼼⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为六⽅最密堆积典型代表空间利⽤率配位数为混合晶体⽯墨1、碳原⼦的杂化⽅式为，键⾓为2、⽯墨晶体的⽚层结构中，每个六元碳环含有个碳原⼦数，每个六元碳环所含有的共价健数是个3、⽯墨同层C 原⼦间以连接，熔化需要破坏碳碳之间作⽤⼒，故熔沸点较⾼；层与层之间的作⽤⼒为，作⽤⼒⽐较弱，故⽯墨的硬度较低。

全国化学竞赛初赛讲义——晶体结构 根据晶胞的几何特征，晶胞可以有7种，其名称、外形及晶胞参数如下表：名称外形 晶胞参数 立方a=b=c ，α=β=γ=90︒，只有一个晶胞参数a 四方a=b≠c ，α=β=γ=90︒，有2个晶胞参数a 和b 六方a=b≠c ，α=β=90︒，γ=120︒，有2个晶胞参数a 和c 正交a≠b≠c ，α=γ=90︒，有3个晶胞参数a 、b 和c 单斜a≠b≠c ，α=γ= 90︒，β≠90︒，有4个晶胞参数a 、b 、c 和β 三斜a≠b≠c ，α≠β≠γ，有6个晶胞参数a 、b 、c 、α、β和γ 菱方a =b =c ，α=β=γ≠90︒，有2个晶胞参数a 和α这种晶胞最早是由法国晶体学家布拉维提出的，全名是布拉维晶胞。

根据晶胞中所含结构基元〔可以理解为晶体中具有完全相同的化学环境，能体现晶体组成的最小构成微粒（原子、分子、离子或原子团）〕，可以分为素晶胞和复晶胞两大类。

素晶胞是最小的晶胞，其内容物的组成相当于结构基元的组成。

复晶胞则为素晶胞的多倍体。

复晶胞分体心晶胞、面心晶胞和底心晶胞三种，分别是素晶胞的2倍体、4倍体和2倍体，即其内容物相当于2、4、2个结构基元。

体心晶胞的特征是：将晶胞的框架移至体心位置（注意：只移动框架不移动原子），所得到的新的晶胞与原晶胞没有任何差别，这种特征叫体心位移。

归纳为下表即为：晶胞含结构基元 特征 素晶胞1 最小的晶胞 复晶胞 体心晶胞2 可作体心位移 面心晶胞4 可作面心位移 底心晶胞 2 可作底心位移【问题与思考】右图中的金属钠和氯化铯是不是体心晶胞？【分析与归纳】是不是体心晶胞关键就是看能否作体心位移，也是把晶胞的框架移至晶胞体心位置，所得新晶胞（图中虚线）与原晶胞（实线）是否毫无差别，如果无差别则是体心晶胞，否则不是。

由此可知金属钠是体心晶胞，氯化铯不是。

金属钠的结构基元是一个钠原子，一个钠晶胞中有2个钠原子，因此它是一个复晶胞（含2个结构基元）；氯化铯的结构基元是1Cs +＋1Cl -，一个晶胞中含一个Cs +和一个Cl -，为素晶胞。

第1节认识晶体（第三课时）晶体结构的最小重复单元——晶胞1．晶胞有哪些类型？提示：平行六面体和非平行六面体。

2．计算晶胞中的微粒数目为什么采用切割法？提示：整块晶体可以看做是数量巨大的晶胞无隙并置而成，所谓无隙是指相邻晶胞之间没有任何间隙，所谓并置是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。

位于晶胞顶点、棱上、面上的微粒不完全属于晶胞所有，只占该微粒的1/n，因此，需采用切割法。

晶胞中粒子数目的计算方法——切割法(1)平行六面体晶胞(2)非平行六面体晶胞晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定，如正六棱柱形晶胞，顶点上的每个微粒对晶胞的贡献为16，水平棱边为14，竖直棱边为13，面为12，内部为1。

1．某离子化合物的晶胞如图所示。

阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为( )A ．1∶8B ．1∶4C ．1∶2D ．1∶1解析：选D 阴离子位于晶胞的8个顶点上，个数为8×18＝1，阳离子位于晶胞的中心，个数为1。

2．如图所示的甲、乙、丙三种晶体：试推断甲晶体的化学式(X 为阳离子)为________，乙晶体中A 、B 、C 三种微粒的个数比是________，丙晶体中每个D 周围结合E 的个数是________个。

解析：甲中X 位于立方体体心，有1个，Y 位于立方体的顶点，实际有18×4＝12个，N (X)∶N (Y)＝1∶12＝2∶1，故甲的化学式为X 2Y ；乙中A 有 18×8＝1个，B 有 12×6＝3个，C 在体心，有1个，故N (A)∶N (B)∶N (C)＝1∶3∶1；丙中D 点被8个同样的晶胞共用，故结合E 的个数是8个。

答案：X 2Y 1∶3∶1 8[三级训练·节节过关]1．下列叙述不属于晶体特征的是( )A ．水溶性B ．具有各向异性C ．有规则的几何外形D ．有对称性解析：选A 晶体的特征是指：有规则的几何外形、各向异性、对称性、自范性。

晶体晶胞结构讲解物质结构要点1、核外电⼦排布式外围核外电⼦排布式价电⼦排布式价电⼦定义：1、对于主族元素，最外层电⼦2、第四周期，包括3d与4S 电⼦电⼦排布图熟练记忆 Sc Fe Cr Cu2、S能级只有⼀个原⼦轨道向空间伸展⽅向只有1种球形P能级有三个原⼦轨道向空间伸展⽅向有3种纺锤形d能级有五个原⼦轨道向空间伸展⽅向有5种⼀个电⼦在空间就有⼀种运动状态例1：N 电⼦云在空间的伸展⽅向有4种N原⼦有5个原⼦轨道电⼦在空间的运动状态有7种未成对电⼦有3个 ------------------------结合核外电⼦排布式分析例23、区的划分按构造原理最后填⼊电⼦的能级符号如Cu最后填⼊3d与4s 故为ds区 Ti 最后填⼊能级为3d 故为d区4、第⼀电离能：同周期从左到右电离能逐渐增⼤趋势（反常情况：S2与P3 半满或全满较稳定，⽐后⾯⼀个元素电离能较⼤）例3、⽐较C、N、O、F第⼀电离能的⼤⼩ --------------- F ＞N＞O＞C例4、某元素的全部电离能(电⼦伏特)如下：回答下列各问：(1)I6到I7间，为什么有⼀个很⼤的差值?这能说明什么问题? _________________________(2)I4和I5间，电离能为什么有⼀个较⼤的差值_________________________________(3)此元素原⼦的电⼦层有 __________________层。

最外层电⼦构型为 ______________ 5、电负性：同周期从左到右电负性逐渐增⼤（⽆反常）------------F＞ O ＞N ＞C6、对⾓线规则：某些主族元素与右下⽅的主族元素的性质有些相似，被称为“对⾓线规则”如：锂和镁在空⽓中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱7、共价键：按原⼦轨道重叠形式分为：σ键和π键 (具有⽅向性和饱和性)单键 -------- 1个σ键双键------1个σ键和1个π键三键---------1个σ键和2个π键8、等电⼦体：原⼦总数相等，价电⼦总数相等----------具有相似的化学键特征例5、N2 CO CN-- C22-互为等电⼦体CO2 CS2 N2O SCN-- CNO-- N3- 互为等电⼦体从元素上下左右去找等电⼦体，左右找时及时加减电荷，保证价电⼦相等。