高中化学 常见晶胞模型
(完整版)常见晶胞模型
氯化钠晶体离子晶体（1）NaCI晶胞中每个Na+等距离且最近的Cl-（即Na+配位数）为6个(2)(3)NaCI晶胞中每个CI-等距离且最近的Na+（即CI-配位数）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Na+4个; 占有的CI-4个。
在该晶体中每个Na+周围与之最接近且距离相等的Na+ 与每个Na+等距离且最近的CI-所围成的空间几何构型为CsCI晶体（注意：右侧小立方体为CsCI晶胞；左侧为8个晶胞）（1）CsCI晶胞中每个Cs+等距离且最近的C「（即Cs+配位数）为8个CsCI晶胞中每个CI-等距离且最近的Cs+（即CI-配位数）为8个，这几个Cs+在空间构成的几何构型为正方体。
（2）在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有6个这几个Cs+在空间构成的几何构型为正八面体。
• Cs* OCI- （3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Cs+ 1个；占有的CI- 1个CaF2晶体（1））Ca2+立方最密堆积，F-填充在全部四面体空隙中。
（2）CaF2晶胞中每个Ca2+等距离且最近的F-（即Ca2+配位数）为8个CaF2晶胞中每个F-等距离且最近的Ca2+（即F-配位数）为4个（3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Ca2+4个；占有的F-8个。
ZnS晶体：（1）1个ZnS晶胞中，有4 个S2「，有4个Zn2+（2）Zn2+的配位数为4个, S2_的配位数为4个O£n?，•原子晶体（1） 金刚石晶体a 每个金刚石晶胞中含有 8个碳原子，最小的碳环为 6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，每个C 以共价键跟相邻的_4_个 C 结合，形成正四面体。
键角109° 28'b 、 每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用c 、 12g 金刚石中有2mol 共价键，碳原子与共价键之比为 （2） Si 晶体由于Si 与碳同主族，晶体Si 的结构同金刚石的结构。
几种常见的晶体模型及晶胞的计算
几种常见的晶体结构模型和晶胞的计算
知识建构
晶体结构与性质
氨的转化与生成氨晶的体转结化构与与生性成质
知识建构
一、 密置层
一、金属晶体
二维空间 非密置层
密置层
配位数(直接相切) 4
6
堆积方式
简单立方堆积 体心立方密堆积
面心立方最密堆积
结构示意图
六方最密堆积
晶胞
配位数
6
8
每个晶胞完整
拥有微粒数
1
2
R与a的关系
2R=a
12
12
4
2
2R=a
氨晶的体转结化构与与生性成质 知识建构 一、金属晶体
堆积方式
简单立方堆积 体心立方密堆积(A2) 面心立方最密堆积(A1) 六方最密堆积(A3 )
结构示意图
晶胞
每个晶胞完整拥
1
2
有微粒数
R与a的关系
2R=a
空间利用率
4
2
2R=aHale Waihona Puke b知识建构NaCl型
CsCl型
ZnS型
CaF2型
晶胞
F-
Ca2+
配位数
每个晶胞完整 拥有微粒数
Na+:6 Cl-:6 Na+:4 Cl-:4
Cs+:8 Cl-:8 Cs+:1 Cl-:1
Zn2+:4 S2-:4 Zn2+:4 S2-:4
Ca2+:8 F-:4 Ca2+:4 F-:8
符合物质
BaF2、PbF2、CeO2等
思考：1.NaCl晶胞中，距离最近且相等的Cl-的数目是多少？ZnS中的S2-？CaF2中的Ca2+？ 12 思考：2. CsCl晶胞中，距离最近且相等的Cl-的数目是多少？Cs+？ CaF2中的F-？ 6
高三化学基础知识复习课时考点二五类常见晶体模型与晶胞计算
考点二五类常见晶体模型与晶胞计算(考点层次B→共研、理解、整合)1．典型晶体模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。
含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。
(2)分子晶体①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O 的冰中，最多可形成2 mol“氢键”。
(3)离子晶体①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。
每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。
(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。
(5)常见金属晶体的原子堆积模型2.晶胞中微粒的计算方法——均摊法(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1 n(3)图示：提醒：在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
3．几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)B．干冰(含4个CO2)C ．CaF 2(含4个Ca 2＋，8个F －) D ．金刚石(含8个C) E ．体心立方(含2个原子) F ．面心立方(含4个原子) 4．有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a 3×ρ×N A ＝n×M，a 表示晶胞的棱长，ρ表示密度，N A 表示阿伏加德罗常数的值，n 表示1 mol 晶胞中所含晶体的物质的量，M 表示摩尔质量，a 3×ρ×N A 表示1 mol 晶胞的质量。
高三化学课件常见的晶胞模型
（4）设金属原子的摩尔质量为M g/mol,
则晶胞密度ρ为
体心六方晶胞
g/cm3
/
n
m
ρ=
=
−7 3 =
−
(×10 )
(×10 7)3
Hale Waihona Puke 2×10213=
g/cm
3
二、金属晶体
3、面心立方最密堆积（A 1 型或铜型）
典型代表 Ca Al Cu Ag Au Pd Pt
(4)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。(×)
三、分子晶体
1、干冰（CO 2 ）
2、冰（H 2 O）
3、碘晶体
（1）每个水分子最多与相邻的4个水分子，以氢键相连接
（2）含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氢键”
碘晶体晶胞（长方体）
（3）1 mol液态水中氢键数小于2NA
四、离子晶体
1、氯化钠（型）
（1）每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－
（2）每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个
每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个
ClNa+
在氯化钠晶胞中，
与每个Na＋等距离且最近的几个Cl－所围成的空间几何构型为 正八面体
四、离子晶体
2、氯化铯（型）
则a=2r
简单六方晶胞
V球=
4
3
πr3 V晶胞=a3
空间利用率=V球/V晶胞×100%=52%
二、金属晶体
2、体心六方堆积（A 2 型或钾型）
典型代表 Li Na K Ba W Fe
（1）晶胞内含原子个数为 2
（2）配位数为 8
常见晶体模型及晶胞计算
常见晶体模型及晶胞计算晶体是由晶体胞重复堆积而成的，晶体胞是晶体的最小构造单元。
晶体的结构可以用晶胞参数表示，晶胞参数包括晶格常数、晶胞的角度、晶胞的体积等。
根据晶体的晶胞参数，可以推导出晶胞的几何形状和晶体的晶体类别。
根据晶体的晶胞形状，晶体可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、单斜晶系和三斜晶系。
每个晶系又可以进一步分为各种晶体类别，如立方晶系下又有体心立方晶体和面心立方晶体等。
晶体模型描述了晶体的结构和排列方式。
常见的晶体模型有球模型、格点模型和球与棍模型。
1.球模型：球模型是一种简化的晶体表示方法，将晶体中的原子用球体表示，球的大小和颜色常用来表示原子的种类和其它信息。
2.格点模型：格点模型是用晶体胞中的原子位置来表示晶体结构的一种方法，晶体胞中的每个原子位置称为格点。
在格点模型中，晶体中的每个原子都用一个点来表示，这样形成了一个点阵，点阵反映了原子的排列方式。
常见的格点模型有立方格点模型、面心立方格点模型和体心立方格点模型。
3.球与棍模型：球与棍模型是一种结合了球模型和格点模型的晶体表示方法。
在球与棍模型中，每个原子用一个球来表示，不同原子之间用直线连接表示键的形成。
在进行晶胞计算时，需要确定晶体的晶胞参数。
晶胞参数可以通过实验测量得到，也可以通过计算方法获得。
晶胞计算主要包括以下几个步骤：1.实验测量：通过实验手段，如X射线衍射、电子衍射等，测量晶体的晶胞参数。
2.计算方法：根据晶体的晶胞参数和晶体的晶格类型，可以使用计算方法来预测和计算晶体的晶胞参数。
常见的计算方法有密度泛函理论（DFT）和分子力场（MM）等。
3.晶胞优化：通过晶胞优化算法，寻找晶体的最稳定结构。
晶胞优化算法可以通过改变晶胞参数、原子位置或局部结构等来寻找最低能量的晶体结构。
4.校正和验证：使用计算得到的晶胞参数进行校正和验证，与实验结果进行比较，确保计算结果的准确性和可靠性。
总之，晶体模型和晶胞计算是研究和描述晶体结构的重要工具。
各个金属的晶胞构型
各个金属的晶胞构型一、体心立方结构（bcc）：体心立方结构是一种常见的金属晶胞构型，其中金属原子位于立方体的顶点和正中心位置。
铁（Fe）和钨（W）是两个典型的体心立方结构金属。
体心立方结构具有高熔点、高硬度和良好的导电性能。
铁是一种重要的结构材料，广泛应用于建筑、机械制造等领域。
钨是一种重要的高温材料，可用于制造高温设备和电子元件。
二、面心立方结构（fcc）：面心立方结构是另一种常见的金属晶胞构型，其中金属原子位于立方体的顶点和面心位置。
铜（Cu）和铝（Al）是两个典型的面心立方结构金属。
面心立方结构具有良好的延展性和塑性，具有较高的导电性和导热性。
铜是一种重要的导电材料，广泛应用于电子、电气和通信领域。
铝是一种轻质金属，具有良好的耐腐蚀性和导热性，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
三、密堆积结构（hcp）：密堆积结构是一种金属晶胞构型，其中金属原子位于六边形最密堆积的位置。
钛（Ti）和锆（Zr）是两个典型的密堆积结构金属。
密堆积结构具有较高的强度和硬度，具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
钛是一种重要的结构材料，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
锆是一种重要的核工程材料，可用于核电站中的燃料元件和反应堆结构材料。
四、六方最密堆积结构（hexagonal close-packed, hcp）：六方最密堆积结构是一种特殊的金属晶胞构型，其中金属原子位于六边形最密堆积的位置。
钴（Co）和锌（Zn）是两个典型的六方最密堆积结构金属。
六方最密堆积结构具有较高的强度和硬度，具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
钴是一种重要的磁性材料，广泛应用于电子、电气和医疗领域。
锌是一种重要的防腐材料，广泛应用于建筑、冶金和化工行业。
金属的晶胞构型对金属的性质和用途有着重要影响。
不同金属的晶胞构型决定了金属的硬度、强度、导电性和耐热性等特性。
了解金属的晶胞构型有助于我们更好地理解金属的性质和应用，并为相关领域的研究和应用提供指导。
常见晶胞模型
常见晶胞模型氯化钠晶体（1）NaCl晶胞中每个Na+等距离且最近的Cl-（即Na+配位数）为6个NaCl晶胞中每个Cl-等距离且最近的Na+（即Cl-配位数）为6个（2）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Na+4_个；占有的Cl-4个。
（3）在该晶体中每个Na+周围与之最接近且距离相等的Na+共有12个；与每个Na+等距离且最近的Cl-所围成的空间几何构型为正八面体CsCl晶体（注意：右侧小立方体为CsCl晶胞；左侧为8个晶胞）（1）CsCl晶胞中每个Cs+等距离且最近的Cl-（即Cs+配位数）为8个CsCl晶胞中每个Cl-等距离且最近的Cs+（即Cl-配位数）为8个，这几个Cs+在空间构成的几何构型为正方体。
（2）在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有6个这几个Cs+在空间构成的几何构型为正八面体。
（3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Cs+ 1个；占有的Cl- 1个。
CaF2晶体（1））Ca2+立方最密堆积，F-填充在全部四面体空隙中。
（2）CaF2晶胞中每个Ca2+等距离且最近的F-（即Ca2+配位数）为8个CaF2晶胞中每个F-等距离且最近的Ca2+（即F-配位数）为4个（3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Ca2+4个；占有的F-8个。
ZnS晶体：（1）1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋。
（2）Zn2＋的配位数为4个，S2－的配位数为 4个。
金刚石 金刚石晶胞 金刚石晶胞分位置注释（1）金刚石晶体a 、每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为6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，每个C 以共价键跟相邻的_4_个C 结合，形成正四面体。
键角109°28’b 、每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用c 、12g 金刚石中有2mol 共价键，碳原子与共价键之比为 1:2 （2）Si 晶体由于Si 与碳同主族，晶体Si 的结构同金刚石的结构。
高中化学常见晶胞类型
高中化学常见晶胞类型
1. 立方晶胞：具有三个相等的边长和90度的角度，分为简单立方晶胞、面心立方晶胞和体心立方晶胞。
2. 正交晶胞：具有三个不相等的边长和90度的角度，分为基本正交晶胞和体心正交晶胞。
3. 单斜晶胞：具有两个相等的边长和90度的角度，一个不等的边长和不等的角度，分为基本单斜晶胞和简单单斜晶胞。
4. 正交二斜晶胞：具有三个不相等的边长和不等的角度，分为基本正交二斜晶胞和简单正交二斜晶胞。
5. 六方晶胞：具有三个相等的边长和120度的角度，一共有四种晶胞形式。
6. 四方晶胞：具有两个相等的边长和90度的角度，一个不等的边长和不等的角度，常见的晶胞形式有两种。
7. 三斜晶胞：具有三个不相等的边长和不等的角度，其中一种形式被称为"菱房晶胞"。
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离子晶体
氯化钠晶体
（1）NaCl 晶胞每个Na +
等距离且最近的Cl -（即Na +
配位数）为6个 NaCl 晶胞每个Cl -等距离且最近的Na +（即Cl -配位数）为6个 （2）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Na +
4_个；
占有的Cl -4个。
（3）在该晶体中每个Na + 周围与之最接近且距离相等的Na +
共有12个；
与每个Na +等距离且最近的Cl -所围成的空间几何构型为 正八面体
CsCl 晶体（注意：右侧小立方体为CsCl 晶胞；左侧为8个晶胞） （1） CsCl 晶胞中每个Cs +等距离且最近的Cl -（即Cs +配位数） 为8个
CsCl 晶胞中每个Cl -等距离且最近的Cs +
（即Cl -配位数） 为8个 ，这几个Cs +
在空间构成的几何构型为正方体 。
（2）在每个Cs +周围与它最近的且距离相等的Cs +有6个 这几个Cs +在空间构成的几何构型为正八面体 。
（3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Cs + 1个；占有的Cl - 1个。
CaF 2晶体
（1）） Ca 2+立方最密堆积，F -填充在全部 四面体空隙中。
（2）CaF 2晶胞中每个Ca 2+等距离且最近的F -（即Ca 2+配位数）
为8个
CaF 2晶胞中每个F -等距离且最近的Ca 2+（即F -配位数）为4个 （3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Ca 2+4个；
占有的F -8个。
ZnS 晶体：
（1）1个ZnS 晶胞中，有4个S 2－，有4个Zn 2＋。
（2）Zn 2＋的配位数为4个，S 2－的配位数为 4个。
原子晶体
金刚石 金刚石晶胞 金刚石晶胞
（1）金刚石晶体
a 、每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为6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，每个C 以共价键跟相邻的_4_个C 结合，形成正四面体。
键角109°28’
b 、每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用
c 、12g 金刚石中有2mol 共价键，碳原子与共价键之比为 1:2
Si O
（2）Si 晶体
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。
（3）某些非金属化合物【SiO 2、SiC （金刚砂）、BN （氮化硼）、Si 3N 4等】
例如SiC 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 4 个硅原子，含有 4 个碳原子
b 、1mol SiC 晶体中有4 mol Si —C 共价键
（4）SiO 2 晶体：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 、每个硅原子都采取sp 3杂化，与它周围的4个氧原子所形成
的空间
结构为__正四面体_型，SiO 2晶体中最小的环为 12 元环 b 、每个Si 原子被 12 个十二元环共用，每个O 原子被 6 个 十二元环共用
c 、每个SiO 2晶胞中含有 8 个Si 原子，含有 16 个O 原子
d 、1mol Si O 2晶体中有 4 mol 共价键
（5）晶体硼
已知晶体硼的基本结构单元是由B 原子构成的正二十面体，其中有20个等边三
角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个B 原子。
通过观察图形及推算，
可知此结构单元是由__12_个B 原子构成，其中B —B 键间的夹角是__60°__。
假设将晶体硼结构单元中每个顶角均削去，余下部分的结构与C 60相同， 则C 60由_12_个正五边形和_20个正六边形构成。
分子晶体
1、CO 2晶体
以CO 2为例：如右图为干冰晶体的晶胞，立方体的 面心 和 顶点 各 有一个CO 2分子，因此，每个晶胞中有 4 个CO 2分子。
在干冰晶体中，每个CO 2分子距离最接近且相等的CO 2分子有 12 个。
象这种在分子晶体中作用力只是范德华力，以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子的特征称为 分子密堆积 。
（若将CO 2分子换成O 2、I 2或C 60等分子，干冰的晶体结构就变成了O 2、I 2或C 60的晶体结构。
）
C 60晶胞 I 2单质
2、水分子：冰中１个水分子与周围４个水分子形成氢键，
所以1 mol 水拥有的氢键数目为2N A
3、白磷晶体：分子式为P 4， 124g 白磷形成的P---P 键数目是6 N A
金属晶体
）面心立方最密堆积
堆积模型简单立方体心立方堆积六方最密堆积（A
3
）
（A
1
典型代表Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au
空间利用率52% 68% 74% 74%
配位数 6 8 12 12
晶胞
C12K C8K 混合型晶体
1、石墨晶体
①石墨晶体是层状结构，层与层之间是以范德华力结合，同一层内
C原子与C原子以共价键结合成平面网状，每一层碳原子排列
成六边形，则碳原子采用 sp2杂化。
未成对电子形成大π 键。
②石墨晶体中C原子数与C－C键数之比是2:3 。
其中每个正六边形
占有的 C原子数平均为 2 个。
2、石墨的层状结构如下图2所示，图中7个六元环实际占有的碳原子数是 14 ，若该层状结构
可由很多个平行四边形无隙并置得到，每个平行四边形实际占有2个碳原子，请在图中画出一个这
样的平行四边形。
3、石墨能与熔融金属钾作用，形成蓝色的C24K、灰色的C48K、C60K等。
有一种青铜色的C x K中K原
子（用o表示）的分布如图3所示，则x= 8 ；另有一种石墨化合物C32K，其中K原子的分布也类
似图的正六边形，该正六边形的边长是上右图中正六边形边长的 2 倍。