尖晶石结构晶胞
晶体晶胞结构
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 Cu 2、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2 3、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：
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 23.6 35.1 54.9 77.4 113.9 138.1 739.1 871.1 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 ＞C 6、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。 9、应用VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。 化学式σ键电子对数中心原子含有 孤对电子对数 VSEPR模型 分子立体构型杂化类型 ABn SO3
晶胞结构
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: a r r a r a 43 ,3 4 ,43===%02.68833 3643422342 23364)34(333 33==?=?===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
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: r a r a 22 ,42==%05.742 3121634413 44 4216)22(3 3 3 3 3==?=?===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a r r a r r a 83 ,38 ,8243== =?=%01.341633 35123484348 833512)38(3333 3==?=?===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
第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计
第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计 一、教学目标 1、知识与技能 （1）知道获得晶体的几种途径 （2）理解晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 （3）初步学会确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 2、过程与方法 （1）收集生活素材，结合已有知识和生活经验对晶体与非晶体进行分类 （2）学生通过观察、实验等方法获取信息 （3）学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工 3、情感态度与价值观 （1）培养学生科学探究的方法 （2）培养学生的动手能力、观察能力、自主学习的能力，保持对生活中化学的好奇心和探知欲，增强学生学习化学的兴趣。 二、教学重点 1、晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 2、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 三、教学难点 1、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 四、教学用品 课前学生收集的各种固体物质、玛瑙耳坠和水晶项链、蜂巢、晶胞实物模型、乒乓球、铁架台、酒精灯、蒸发皿、圆底烧瓶、碘、水、多媒体等 五、教学过程 １．新课导入： ［教师］上课前，我已经请同学们收集了一些身边的固体物质，大家都带来了吗？（学生：带来了）你们都带来了哪些固体呢？（学生七嘴八舌，并展示各自的固体）［教师］同学们带来的固体物质可真是琳琅满目啊！但是，我们每个人可能只带了几样，想知道别人收集了哪些固体物质吗？（学生：想）下面我们请前后四个同学组成一个小组，然后互相交流一下收集的各种固体物质，并讨论如何将这些固体物质进行分类呢？ ［分组讨论］互相交流各自所带的物品，并分类（教师进行巡视） ［教师］：请这组同学将你们带来的固体和交流的结果汇报一下。 ［学生汇报］：（我们讨论后觉得将粗盐、明矾、樟脑丸分为一类；塑料、玻璃片、橡胶分为另一类。教师追问：你们为什么会这样分呢？生：根据这些有规则的几何外形，而另一些没有。） ［教师总结］这组同学收集的物品很丰富，并通过组内讨论确定了分类依据，然后进行了恰当的分类。其实，同学们也许没有留心观察，我们身边还有许多美丽的固体，当然也有的可能是我们日常生活中不易接触到的。下面，我们就一起欣赏一下这些美丽的固体。 ［视频投影］雪花放大后的形状、烟水晶、石膏、毒砂、绿柱石、云母等晶体实物（并配以相应的解说，给学生了解到这些固态物质都有规则的几何外形。） ［教师讲述］我们就将这些有规则几何外形的固体称之为晶体，而另一些没有规则几何外形的固体称之为非晶体。 ［板书］一、晶体与非晶体 设计意图：课前请同学收集身边的固态物质，然后在课堂上展示，并分组交流讨论，最后进行分类，并在课堂上汇报。这样从学生身边的固体入手，直观、简洁地引入课题，潜移默化
尖晶石型的结构
尖晶石型（AB2O4）结构 AB2O4型化合物中最重要一种结构就是尖晶石，属于尖晶石结构的化合物有一百多种，一般A是二价金属离子Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+等，B是三价金属离子Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等。正离子A、B总电价为8，氧离子作立方密堆，A、B则充填在氧离子间隙中。 以MA尖晶石（MgO·Al2O3）为例加以分析。 图1.37 尖晶石型（AB2O4）结构 1）鲍林规则 （1），0.414~0.732，CN+=6，，0.414~0.732，CN+应该为6，但由于正离子的相互影响，CN+=4，整个结构才稳定。即Al-O→[AlO6]八面体，Al3+填充在O2-形成的八面体中。Mg-O→[MgO4]由面体，Mg2+填充在O2-形成的四面体中。 (2)， 即：一个O2-同时与三个Al3+和一个Mg2+相连，或三个[AlO6]八面体与一个[MgO4]由面体共顶相连。 （3）八面体间可共棱共面，实际每二个[AlO6]八面体间共棱相 连，四面体间不共顶。 （4）低配位数的[MgO4]之间排后斥力较大，尽可能互不结合，而高配位的[AlO6]可以互相连接，在尖晶石结构中，每一个O2-共用于一个[MgO4]和三个[AlO6]之间， （5）理想的尖晶石晶体中，除Mg2+、Al3+外，不再含其它正离子，Mg-O总是形成[MgO4]四面体，Al-O总是形成[AlO6]八面体，每一个O2-周围总是一个
Mg2+和Al3+。 2）结构特点 一个晶胞可分成8个小立方体，共面的小立方体是不同类型的，（即质点排列情况不一样），而共棱的小立方体是相同类型（质点排列情况一样），换句话说尖晶石的晶胞是由8个小块拼合而成，分两种情况，A块，B块，A块主要显示Mg2+占据四面体空隙，B块主要显示Al3+占据八面体空隙。 A块离子排列情况： 4个O2-位于顶角和面心处，即O2-作面心立方堆积，3/2个Al3+位于6条边中心，即处于O2-堆积体的八面体空隙中，2个Mg2+在一条对角线方向，与三个面心处和一个顶角的O2-相连，即处于O2-堆积体的四面体空隙中。 B块离子堆积情况： 4个O2-位于面心和顶角处与A块一样，5/2个Al3+位于体心和六条边中心，在O2-八面体空隙中B块中没有Mg2+。 在一个尖晶石晶胞中，共有32个O2-，16个Al3+，8个Mg2+，含有8个分子MA。 32个O2-作立方密堆时，可形成64个四面体空隙，32个八面体空隙，8个Mg2+填充1/8四面体空隙,，6个Al3+填充1/2八面体空隙，结构中存在较多空位。 如果16个Al3+中有8个Al3+占据8个四面体空隙，另8个Al3+与8个Mg2+占据16个八面体空隙，形成的结构称反尖晶石结构，通式B(AB)O4。 如镁铁尖晶石Fe3+(Mg2+Fe3+)O4—MgO·Fe2O3 磁铁矿Fe3+( Fe 2+Fe3+)O4—FeO Fe2O3，Fe3O4 3）、尖晶石特点： Al-O、Mg-O均形成较强离子键，结构牢固，硬度大（8），熔点高（2135℃），比重大（3.55），化学性质稳定，无解理，是重要的耐火材料。 （七）、氧化物结构的一般规律 各种氧化物结构最显著的特点是与O2-的密堆有密切关系，大多数简单的氧化物结构，可以在O2-近乎密堆的基础上形成，而正离子处于合适的间隙位置上，抓住这个基本点，不同结构的相似性就明显了，弄清立方密堆和六方密及其形成的四面体，八面体空隙分布，分析方法：
[教学设计]第三章第一节晶体的常识(晶胞)知识分享.docx
[ 教学设计 ] 第三章第一节晶体的常识（晶胞） 江苏省如东高级中学张霞 教学设想 从教材看，本章首先从人们熟悉的固体出发，把固体分为晶体和非晶体两大类，引出了晶体的特征和晶胞的概念。晶胞是描述晶体结构的基本单元，是研究晶体结构的最基本概念，教 科书利用图片、比喻等方式介绍了晶体与晶胞的关系，并通过例子介绍了如何计算晶胞中所含的 原子数。 本教案选择《晶胞》作为学生自主学习的课题，试图利用多媒体课件和形象比喻等教学方式，使学生建构起晶胞的概念，通过动手制作晶胞模型并把自己制作的晶胞模型拼凑成晶体 模型，体会晶胞与晶体之间的关系；再以课本上的问题设置矛盾，通过学生自学讨论，教 师的适当点拨，总结归纳出一个晶胞中平均所含粒子个数的计算方法，在此过程中，提升学生的 空间想象能力。 一、教学目标分析 知识与技能 1．了解晶体与晶胞的关系，体会由晶胞“无隙并置”构成晶体的过程。 2．通过自学讨论，掌握不同晶胞中平均所含粒子个数的计算方法。 过程与方法 1．运用多种教学媒体，借助形象的比喻，帮助学生建构抽象的空间结构。 2．知道研究晶体结构的一般方法。 情感态度和价值观 1、进一步形成求真务实、勤于思考的科学态度；形成敢于质疑、勇于创新的科学精神。 二、教学内容分析 对本节教学内容的处理方法：利用多媒体演示若干晶体和晶胞，组织学生讨论晶体与晶胞的关系，动手制作晶胞模型，引导学生建立以晶胞为基本结构研究晶体的思想，结合课本 图 3-7 铜晶胞，展示实物模型，提出问题：为什么说一个晶胞里只含 4 个铜原子？学生自学、 讨论并归纳出立方晶胞中平均所含粒子个数的计算方法，然后设置问题：如果为三棱柱晶胞 或者六棱柱晶胞，又该如何计算？举一反三，巩固了学生对空间结构的理解和计算。最后利用课本学与问与课后习题3，进行训练反思。
常见的金属晶体结构
第二章作业 2－1 常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数有什么特点 V、Mg、Zn 各属何种结构答：常见晶体结构有 3 种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn －Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、 2---7 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好试用多晶体塑性变形的特点予以解释。答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是：（1）强度高：Hall-Petch 公式。晶界越多，越难滑移。（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂 7~15 天，然后再精加工。试解释这样做的目的及其原因答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7 天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）答：W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（～×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃ TR(Sn) =（～×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以 W 在1000℃时为冷加工，Sn 在室温下为热加工 4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想为什么（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。答：齿轮的材料、加工与加工工艺有一定的原则，同时也要根据实际情况具体而定，总的原则是满足使用要求；加工便当；性价比最佳。对齿轮而言，要看是干什么用的齿轮，对于精度要求不高的，使用频率不高，强度也没什么要求的，方法 1、2 都可以，用方法 3 反倒是画蛇添足了。对于精密传动齿轮和高速运转齿轮及对强度和可靠性要求高的齿轮，方法 3 就是合理的。经过锻造的齿坯，金属内部晶粒更加细化，内应力均匀，材料的杂质更少，相对材料的强度也有所提高，经过锻造的毛坯加工的齿轮精度稳定，强度更好。 4－10 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃，保温后再次吊装工件时钢丝绳发生断裂，试分析原因答：由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化使钢丝本身具有一定的强度和硬度，那么再吊重物时才有足够的强度，当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后，等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理，所以使钢丝绳的性能大大下降，所以再吊重物时发生断裂。 4－11 在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又像最初一样柔软这是什么原因答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。第五章作业 5－3 一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体异同答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体：从 A 中析出的渗碳体称为二次渗碳体。三次渗碳体：从 F 中析出的渗碳体称为三次渗碳体共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗
高中化学选修三几种典型晶体晶胞结构模型总结
学生版：典型晶体模型 晶体晶体结构晶体详解 原子晶体金刚 石 (1)每个碳与相邻个碳以共价键结合， 形成体结构 (2)键角均为 (3)最小碳环由个C组成且六个原子不 在同一个平面内 (4)每个C参与条C—C键的形成，C原子 数与C—C键数之比为 SiO2 (1)每个Si与个O以共价键结合，形成正 四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“ 1 2O”，n(Si)∶ n(O)＝ (3)最小环上有个原子，即个O，个Si 分子晶体干冰 (1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各 占据1个CO2分子 (2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子 有个 冰 每个水分子与相邻的个水分子，以相 连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成 mol“氢键”。 NaCl( 型)离子 晶体(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有 个。每个Na＋周围等距且紧邻的 Na＋有个 (2)每个晶胞中含个Na＋和个Cl－ CsCl (型)(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有个(2)如图为个晶胞，每个晶胞中含个Cs ＋、个Cl－
金属晶体简单 六方 堆积 典型代表Po，配位数为，空间利用率52% 面心 立方 最密 堆积 又称为A1型或铜型，典型代表，配位 数为，空间利用率74% 体心 立方 堆积 又称为A2型或钾型，典型代表，配位 数为，空间利用率68% 六方 最密 堆积 又称为A3型或镁型，典型代表，配位 数为，空间利用率74% 混合晶体石墨(1)石墨层状晶体中，层与层之间的作用是 (2)平均每个正六边形拥有的碳原子个数是，C原子采取的杂化方式是 (3)每层中存在σ键和π键，还有金属键 (4)C—C的键长比金刚石的C—C键长，熔点比金刚石的 (5)硬度不大、有滑腻感、能导电
典型晶体晶胞结构
典型晶体晶胞结构 原子晶体分子晶体混合型晶体 离子晶体 金属晶体 1.元素Cu的一种氯化物晶体的晶胞结构如图13所示，该氯化物的化学式 是，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物 H n WCl3，反应的化学方程式为。 2.（2011山东高考） CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为 ag·cm-3，A N表示阿伏加德罗常数，则 CaO晶胞体积为cm3。 3.（2011新课标全国）六方氮化硼BN在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶苞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、________各硼原子，立方氮化硼的密度是_______g·cm-3（只要求列算式，不必计算出数
值，阿伏伽德罗常数为N A ）。 描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子， 6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数＝8×1/8+6×1/2+4=8，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N 和4个B 原子。由于立方氮化硼的一个晶胞中含有4个N 和4个B 原子，其质量是 g 2510 02.6423??是，立方体的体积是(361.5cm)3，因此立方氮化硼的密度是 g·cm -3。 4.（4）元素金（Au ）处于周期表中的第六周期，与Cu 同族，Au 原子最外层电子排布式为______；一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu 原子处于面心，Au 原子处于顶点位置，则该合金中Cu 原子与Au 原子数量之比为_______；该晶体中，原子之间的作用力是________；（4）Au 电子排布或类比Cu ，只是电子层多两层，由于是面心立方，晶胞内N （Cu ）=6×21=3，N （Au ）=8×8 1=1； （5）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu 原子与Au 原子构成的四面体空隙中。若将Cu 原子与Au 原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF 2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_____。H 8AuCu 3 5.（2010山东卷）铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb 4+处于立方晶胞顶点，Ba 2+ 处于晶胞中心，O 2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为 ，每个Ba 2+与 个O 2-配位。 6.(4) 2CaC 晶体的晶胞结构与NaCl 晶体的相似（如右图所示），但2CaC 晶体 中含有的中哑铃形22C -的存在，使晶胞沿一个方向拉长。2CaC 晶体中1个2Ca +周围距离最近的22C -数目为 。 7．（09江苏卷21 A ）③在1个Cu 2O 晶胞中（结构如图所示），所包 含的Cu 原子数目为 。
尖晶石型的结构
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 尖晶石型（AB2O4）结构 AB2O4型化合物中最重要一种结构就是尖晶石，属于尖晶石结构的化合物有一百多种，一般A是二价金属离子Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+等，B是三价金属离子Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等。正离子A、B总电价为8，氧离子作立方密堆，A、B则充填在氧离子间隙中。 以MA尖晶石（MgO·Al2O3）为例加以分析。 图1.37 尖晶石型（AB2O4）结构 1）鲍林规则 （1），0.414~0.732，CN+=6，，0.414~0.732，CN+应该为6，但由于正离子的相互影响，CN+=4，整个结构才稳定。即Al-O→[AlO6]八面体，Al3+填充在O2-形成的八面体中。Mg-O→[MgO4]由面体，Mg2+填充在O2-形成的四面体中。 (2)， 即：一个O2-同时与三个Al3+和一个Mg2+相连，或三个[AlO6]八面体与
一个[MgO4]由面体共顶相连。 （3）八面体间可共棱共面，实际每二个[AlO6]八面体间共棱相 连，四面体间不共顶。 （4）低配位数的[MgO4]之间排后斥力较大，尽可能互不结合，而高配位的[AlO6]可以互相连接，在尖晶石结构中，每一个O2-共用于一个[MgO4]和三个[AlO6]之间， （5）理想的尖晶石晶体中，除Mg2+、Al3+外，不再含其它正离子，Mg-O 总是形成[MgO4]四面体，Al-O总是形成[AlO6]八面体，每一个O2-周围总是一个Mg2+和Al3+。 2）结构特点 一个晶胞可分成8个小立方体，共面的小立方体是不同类型的，（即质点排列情况不一样），而共棱的小立方体是相同类型（质点排列情况一样），换句话说尖晶石的晶胞是由8个小块拼合而成，分两种情况，A块，B块，A块主要显示Mg2+占据四面体空隙，B块主要显示Al3+占据八面体空隙。 A块离子排列情况： 4个O2-位于顶角和面心处，即O2-作面心立方堆积，3/2个Al3+位于6条边中心，即处于O2-堆积体的八面体空隙中，2个Mg2+在一条对角线方向，与三个面心处和一个顶角的O2-相连，即处于O2-堆积体的四面体空隙中。 B块离子堆积情况： 4个O2-位于面心和顶角处与A块一样，5/2个Al3+位于体心和六条边中心，在O2-八面体空隙中B块中没有Mg2+。 在一个尖晶石晶胞中，共有32个O2-，16个Al3+，8个Mg2+，含有8个分子MA。 32个O2-作立方密堆时，可形成64个四面体空隙，32个八面体空隙，8个Mg2+填充1/8四面体空隙,，6个Al3+填充1/2八面体空隙，结构中存在较多空位。 如果16个Al3+中有8个Al3+占据8个四面体空隙，另8个Al3+与8个Mg2+占据16个八面体空隙，形成的结构称反尖晶石结构，通式B(AB)O4。 如镁铁尖晶石Fe3+(Mg2+Fe3+)O4—MgO·Fe2O3
尖晶石型的结构
尖晶石型(AB2O4)结构 AB2O4型化合物中最重要一种结构就是尖晶石，届丁尖晶石结构的化合物有一白多种，一般 A 是二价金届离子Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+ 等，B是三价金届离子Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等。正离子A、B总电价为8,氧离子作立方密堆，A、B则充填在氧离子间隙中。 以MA尖晶石(MgO - Al2O3)为例加以分析。 图1.37尖晶石型(AB2O4)结构 1) 鲍林规则 - = 0.43 通1 二0 59 (1) %卜，0.414~0.732 , CN+=6,勺" ，0.414~0.732 , CN + 应该为6,但由丁正离子的相互影响，CN+=4,整个结构才稳定。即A1-O T［AlO6］八面体，Al3+填充在O2-形成的八面体中。Mg-O t［MgO4］由面体，Mg2+填充在O2-形成的四面体中。 3 1 2 1 1 1 ="临*二孑E+以* ■声=3妃*杭1 (2) b 」耳』，乙土 即：一个O2-同时与三个Al3+和一个Mg2+相连，或三个［A1O6］八面体与一个［MgO4 ］由面体共顶相连。 (3) 八面体问可共棱共面，实际每二个［A1O6］八面体问共棱相连，四面体问不共顶。 (4) 低配位数的［MgO4］之间排后斥力较大，尽可能互不结合，而高配位的［A1O6］可以互相连接，在尖晶石结构中，每一个O2-共用丁一个［MgO4］和三个［A1O6］之间， (5) 理想的尖晶石晶体中，除Mg2+、Al3+外，不再含其它正离子，Mg-。总是形成［MgO4］四面体，Al-O总是形成［A1O6］八面体，每一个O2-周围总是一个
尖晶石综述
研究现状： MgAl2O4尖晶石作为上地幔的重要组成部分，因此它在地球物理学的研究中占有重要的地位，也是许多理论和实验研究的热点题目. 1915年Bragg [1]指出尖晶石MgAl2O4的群结构为Fd3m，1969年Reid和Ringwood [2]预测MgAl2O4的后尖晶石相结构应该类似于CaFe2O4- 或者CaMn2O4-. Grimes [3, 4]在1971年和1973年通过实验验证认为MgAl2O4的群结构应该为F4-3m. Liu[5]在1975年利用利用金刚石压腔通过持续加热观测到MgAl2O4在18GPa，温度为1000~1400 ℃分解为MgO和Al2O3. Rouse et al [6]在1976年利用中子衍射验证MgAl2O4的群结构为Fd3m. 而在1977年Mishra和Thomas [7] 指出一种新的低温低对称性的晶体相F4-3m-MgAl2O4在450 ℃左右转变为Fd3m- MgAl2O4. Liu [8]又在1978年利用金刚石压腔通过持续加热到1000 ℃，压腔达到25 GPa时观测到MgAl2O4转变成另一种密度更大的ε相尖晶石. Schafer et al [9]在1983年.通过电子发射显微镜(TEM)观测MgAl2O4在25.5 GPa和50 GPa下的冲击回收实验的样品，得出回收产物很可能不是ε相尖晶石. Irifune et al [10]在1991年通过实验得出在25 GPa下MgAl2O4转变成一种新的密度更大的高压相(钙铁型结构). Catti et al [11]在1994年利用DFT-LDA方法计算得出在0 K条件下尖晶石加压为11 GPa分解为MgO和Al2O3. 1994年Irifune et al [12]和Kesson et al [13]以及2001年Ono et al [14] 指出CaFe2O4-MgAl2O4是较深层地幔的重要组成部分.1997年Kruger et al [15] 利用静态X射线衍射观测金刚石腔中的尖晶石样品发现在0~65 GPa下尖晶石结构并没有发生变化.1998年Funamori et al [16]利用X衍射和电子发射显微镜观测金刚石腔中的尖晶石样品得出尖晶石首先分解分解为MgO和Al2O3，再转变为CaFe2O4-MgAl2O4，最后在转变为CaTi2O4- MgAl2O4. 1999年Akaogi et al [17]通过高温高下下的实验得出MgAl2O4在15~16 GPa，温度为1200 ℃分解为MgO 和Al2O3, 在温度为1600 ℃压强为26.5 GPa时混合物又转变成CaFe2O4-MgAl2O4，而且得出了MgAl2O4分解的临界线方程P (GPa)=12.3+0.0023T (°C). 2001年Catti [18] 通过DFT-LDA和DFT-B3LYP两种方法预测出Cmcm-MgAl2O4即CaTi2O4- MgAl2O4的形成分别在39 GPa和57 GPa. 2002年Irifune et al [19] 利用同步衍射和金刚石对砧方法研究了在温度高达1600 ℃，压强在22-38 GPa条件下MgAl2O4的相变，得出在25 GPa时MgAl2O4分解为MgO
尖晶石
尖晶石 目录[隐藏] 概述 具体特征 传奇 评价与选购 “铁木尔红宝石” 晶体化学 结构与形态 物理性质 概述 具体特征 传奇 评价与选购 “铁木尔红宝石” 晶体化学 结构与形态 物理性质 ?产状与组合 ?鉴定特征 ?工业应用 ?地下城与勇士
尖晶石 [编辑本段] 概述 尖晶石（Spinel） 化学分子式为MgAl2O4 晶系：属等轴晶系 结晶习性：常呈八面体晶形，有时八面体与菱形十二面体、立方体成聚形。 光泽：玻璃光泽至亚金刚光泽 透明度：透明至不透明 折光率：1.718，因含微量元素不同而改变最高可至2.000.无双折射 无多色性 特殊光学效应：星光效应（四射或六射），变色效应。比较稀少 硬度：8
密度：3.60（+0.10，-0.03）克/立方厘米 产地：缅甸、斯里兰卡、柬埔寨、泰国及中国的河南、河北、福建、新疆、云南 [编辑本段] 具体特征 尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因为含有镁、铁、锌、锰等等元素，它们可分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。由于含有不同的元素，不同的尖晶石可以有不同的颜色，如镁尖晶石在红、蓝、绿、褐或无色之间；锌尖晶石则为暗绿色；铁尖晶石为黑色等等。尖晶石呈坚硬的玻璃状八面体或颗粒和块体。它们出现在火成岩、花岗伟晶岩和变质石灰岩中。有些透明且颜色漂亮的尖晶石可作为宝石，有些作为含铁的磁性材料。用人工的方法已经可以造出200多个尖晶石品种。尖晶石是一族矿物，在自然界中形成于熔融的岩浆侵入到不纯的灰岩或白云岩中经接触变质作用形成的。有些出现在富铝的基性岩浆岩中。宝石级尖晶石则主要是指镁铝尖晶石，是一种镁铝氧化物。晶体形态为八面体及八面体与菱形十二面体的聚形。颜色丰富多彩，有无色、粉红色、红色、紫红色、浅紫色、蓝紫色、蓝色、黄色、褐色等。尖晶石的品种是依据颜色而划分的，有红、橘红、蓝紫、蓝色尖晶石等。玻璃光泽，透明。贝壳状断口。淡红色和红色尖晶石在长、短波紫外光下发红色荧光。特征
几种常见晶体结构分析.
几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话：：： 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下： 离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞） 中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有 所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中 所占的份额为18 ，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为14，面上的微粒属于该单元中所占的份额为12 ，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个C l －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的 Cl －围成的空间构型为正八面体。每个N a +周围与其最近且距离相等的Na + 有12个。见图1。 晶胞中平均Cl －个数：8×18 + 6×12 ＝ 4；晶胞中平均Na +个数：1 + 12×14 ＝ 4 因此NaCl 的一个晶胞中含有4个NaCl （4个Na +和4个Cl －）。 2.氯化铯晶体中每个Cs +周围有8个Cl －，每个Cl －周围有8个Cs +，与 一个Cs +距离最近且相等的Cs +有6个。晶胞中平均Cs +个数：1；晶胞中平 均Cl －个数：8×18 ＝ 1。 因此CsCl 的一个晶胞中含有1个CsCl （1个Cs +和1个Cl －）。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4 个C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。由共价键构成的最小 环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C 原子被12个六元环 共用，每C —C 键共6个环，因此六元环中的平均C 原子数为6× 112 ＝ 12 ，平均C —C 键数为6×16 ＝ 1。 C 原子数: C —C 键键数 ＝ 1:2； C 原子数: 六元环数 ＝ 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C 被Si 代替，C 与C 之间插氧，即为SiO 2晶体，则SiO 2晶体中最小环为12环（6个Si ，6个O ）， 最小环的平均Si 原子个数：6×112 ＝ 12；平均O 原子个数：6×16 ＝ 1。 即Si : O ＝ 1 : 2，用SiO 2表示。 在SiO 2晶体中每个Si 原子周围有4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子。一个Si 原子可形 图 1 图 2 NaCl 晶体 图3 CsCl 晶体 图4 金刚石晶体
常见典型晶体晶胞结构.doc
典型晶体晶胞结构1.原子晶体 (金刚石 ) 2.分子晶体
3.离子晶体 ＋ Na － Cl
4.金属晶体 堆积模型简单立方钾型镁型铜型典型代表Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au 配位数 6 8 12 12 晶胞 5.混合型晶体——石墨 1.元素是Cu 的一种氯化物晶体的晶胞结构如图 13 所示，该氯化物的化学 式，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物H n WCl 3，反应的化 学方程式为。 2.（ 2011 山东高考）CaO 与NaCl 的晶胞同为面心立方结构，已知CaO 晶体密度为ag·cm-3，N A表示阿伏加德罗常数，则CaO 晶胞体积为cm3。 2.（ 2011 新课标全国）六方氮化硼BN 在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚 石相当，晶苞边长为361.5pm ，立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、 ________各硼原子，立方氮化硼的密度是_______g ·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N A）。
解析：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，金刚石晶胞是立方体，其中8 个顶点有8 个碳原子， 6 个面各有 6 个碳 原子，立方体内部还有 4 个碳原子，如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数＝ 8×1/8+6 ×1/2+4=8 ，因此立方氮化硼晶胞中应该含有 4 个 N 和 4 个 B 原子。由于立方氮化硼的一个晶胞中含有 4 个 4 25g 是，立方体的体积是(361.5cm)3，因此立方氮化硼的密度是 N 和 4 个 B 原子，其质量是 1023 6.02 g·cm-3。 3.（ 4）元素金（ Au ）处于周期表中的第六周期，与Cu 同族， Au 原子最外层电子排布式为______；一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu 原子处于面心， Au 原子处于顶点位置，则该合金中Cu 原子与 Au 原子数量之比为 _______；该晶体中，原子之间的作用力是________； （ 5）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu 原子与 Au 原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_____。 4.（ 2010 山东卷）铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4+处于立方晶胞顶点，Ba2+处于晶胞中心， O2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为，每个 Ba2+与个 O2-配位。 5.(4) CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示），但 CaC2晶体中含有的中哑 铃形 C 22 的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC 2晶体中1个 Ca 2 周围距离最近的 C 22 数目 为。 6．（ 09 江苏卷 21 A ）③在 1 个 Cu2O 晶胞中（结构如图所示），所包含的Cu 原子数目 为。
9尖晶石研究进展
高温高压下MgAl2O4理论与实验研究进展* 一般尖晶石是指普通结构的MgAl2O4或者MgO· Al2O3。尖晶石不仅形成于岩浆与含杂质的灰岩或者白云岩接触变质带，而且也是上地幔的重要组成矿物。它在地球物理学的研究中占有重要的地位，也是许多理论和实验研究的热点题目。 §1 尖晶石的晶体结构 在1915年，Bragg指出尖晶石类晶体为立方结构，且具有这种结构最高的结构对称性。这类物质可以通过化学式R''R'''2O4来表示，其中二价金属R''可以是Mg，Zn或者是Mn，三价金属R'''可以是Fe，Mn或者是Al，其群结构可以表示为Fd3m。然而，Grimes（1971，1973）为了解释一些铁酸盐尖晶石(群结构为Fd3m)在低频时出现高介电常数的反铁电性质提出了一种新的对称性结构F4-3m，它的结构在<111>方向的八面体中的金属离子被取代。这种模型结构能够很好的解决反铁电行为，而且与当时的衍射数据比较符合。为了验证这两种结论的真伪，Rouse等人（1976）利用中子衍射分析了Fd3m和F4-3m这两种结构，表9-1是MgAl2O4的精化结构。表中B是各向同性温度因子，u1是Fd3m结构中氧原子的位置，u2，u3是F4-3m结构中铝原子核氧原子的位置。表中参数表明，在这两种结构中各原子温度系数偏差很小，可以忽略，这表示这些原子并没有偏离八面体中心，也就是说，中子实验中并没有发现金属原子的取代行为，所以Rouse等人（1976）认为MgAl2O4的正确群结构是Fd3m。 表9-1 MgAl2O4的精化结构（Rouse et al.,1976） Fd3m F4-3m B Mg=0.57(4) ?2B Mg=0.57(4) ?2 B Al=0.10(3) ?2B Al=0.09(5) ?2 B O=0.50(2) ?2u2=0.387(1) u1=0.387(1)B O=0.50(2) ?2 u3=0.387(1) Mishra和Thomas(1977)根据在电子和X光衍射中，F4-3m结构在常温能够产生hk0点，其中hk满足h+k=4n+2的关系，利用发射电子显微镜在常温下观测到MgAl2O4的结构下的这些亮点(图9-1)，而且测得这种电子衍射图案发生变化的温度为450 ℃。这表明F4-3m是低温低对称性的晶体相，当温度升高到450 ℃时，F4-3m转变为Fd3m尖晶石相。至此，这两种尖晶石群结构在实验上的分歧得到了解决，然而由于当时计算方法的发展的滞后，这两种相之间的具体联系并没有给出。最近，张良等人采用第一性原理密度泛函理论(DFT-LDA)和准谐德拜模型理论研究了Fd3m-MgAl2O4和F4-3m-MgAl2O4的相变关系。同时对Mishra 和Thomas(1977) 的实验中在450 ℃时F4-3m? Fd3m相变在理论上给出了解释。图9-2给出了Fd3m-MgAl2O4和F4-3m-MgAl2O4的Gibbs自由能在不同温度和压强下的差值(ΔG=G F4-3m- G Fd3m)。计算结果表明，在研究的压力范围内，Fd3m-MgAl2O4→F4-3m-MgAl2O4相变发生的必需条件为温度超过452.6 K。给出了关于相变Fd3m-MgAl2O4→F4-3m-MgAl2O4 *张良1, 2姬广富1谭嘉进1, 2魏冬青3 1 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室，绵阳 621900 2 四川大学物理科学与技术学院，成都 610064 3 上海交通大学生命科学与技术学院，上海 200240 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地(GCTKF2010017)和国防基础科研计划（B1520110002）资助.
晶胞结构总结
龙文教育 个性化辅导教案讲义任教科目：化学 授课题目：晶胞结构 年级：高三 任课教师：刘森 授课对象：熊傲 武汉龙文个性化教育 校区 教研组组长签字： 教学主任签名： 日期：
武汉龙文教育学科辅导教案 学生熊傲教师刘森学科化学 时间2012.11.25 星期日时间段19:00-21:00 教学目标：1.熟悉常见晶胞的结构 2.掌握四种晶体和过度晶体 教学重难点：1.常见晶胞的结构 2.四种晶体和过度晶体 教学流程及授课提纲 一．复习上节课的内容 二．常见晶胞的结构 三．小试牛刀
本次课后作业： 课后小记： 学生对于本次课的评价： □特别满意□满意□一般□差 学生签字： 教师评定： 1、学生上次作业评价：□好□较好□一般□差 2、学生本次上课情况评价：□好□较好□一般□差 教师签字： 附： 跟踪回访表 家长（学生）反馈意见： 学生阶段性情况分析： 自我总结及调整措施： 主任签字： 龙文教育教务处
Si O 武汉龙文教育学科辅导讲义 授课对象 熊傲 授课教师 刘森 授课时间 2012.11.25 授课题目 晶胞结构 课 型 专题课 使用教具 教学目标 熟悉四种晶体、过渡晶体和常见晶胞结构 教学重点和难点 四种晶体、过渡晶体和常见晶胞的结构 参考教材 教学流程及授课详案 一． 常见晶胞结构 （一）原子晶体 1、典型的原子晶体 （1）某些非金属单质 （硼晶体、金刚石、晶体硅、锗等） ①金刚石 a 、每个金刚石晶胞中含有 个碳原子，最小的碳环为 元环，并且不在同一平面（实际为椅式结构），碳原子为sp 3杂化 b 、每个碳原子被 个六元环共用，每个共价键被 个六元环共用 c 、12g 金刚石中有 mol 共价键，碳原子与共价键之比为 ②Si 由于Si 与碳同主族，晶体Si 的结构同金刚石的结构。将金刚石晶胞中的C 原子全部换成Si 原子，健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞。 （2）某些非金属化合物【SiO 2、SiC （金刚砂）、BN （氮化硼）、Si 3N 4等】 ①SiC 将金刚石晶胞中的一个C 原子周围与之连接的4个C 原 子全部换成Si 原子，键长稍长些便可得到SiC 的晶胞。（其中晶胞的8个顶点和6个面心为Si 原子，4个互不相邻的立方体体心的为C 原子，反之亦可） a 、每个SiC 晶胞中含有 个硅原子，含有 个碳原子 b 、1mol SiC 晶体中有 mol Si —C 共价键 ②SiO 2 在晶体硅的晶胞中，在每2个Si 之间插入1个O 原子， 便可得到SiO 2晶胞。 a 、SiO 2晶体中最小的环为 元环 b 、每个Si 原子被 个十二元环共用， 每个O 原子被 个十二元环共用 c 、每个SiO 2晶胞中含有 个Si 原子， 时间分配及备注