晶格能与离子晶体
jade分析物相及晶胞参数和晶粒尺寸计算过程
《无极材料测试技术》课程作业 对编号01N2009534的样品XRD测试数据进行物相分析，并计算其平均晶粒尺寸大小与晶胞参数。 1.物相分析过程 使用软件对样品XRD测试数据进行分析，以定性分析样品的物相。 1.1.数据的导入 将测试得到的XRD测试数据文件直接拖动到Jade软件图标上，导入数据，得到样品XRD衍射图（图1-1）。 图1-1数据导入后得到的XRD图 1.2.初步物相检索 右键点击键，弹出检索对话框，设定初步检索条件：选择所有类型的数据库；检索主物相（MajorPhase）；不使用限定化学元素检索（UseChemistry前方框不打钩）（如图1-2所示）。点击“OK”开始检索，得到的检索结果见图1-3。 从初步检索结果可以看出，最可能的物相有四个：CaB5O8(OH)B(OH)3(H2O)3（图1-3）、CaB6O10·5H2O（图1-4a）、（图1-4b）和C20H20N16O8S4Th（图1-4c）。其中前三个均为无机物，第四个为有机金属化合物。 从结果分析，由图1-4b、c中可以看出，这两种物相的标准衍射峰没有与样品衍射峰中的最强峰匹配，因此样品中不含有第三、四中物相或者其主晶相不是第三、四种物相。而从图1-3以及图1-4a中可以看出，两种物相的衍射峰与样品的衍射峰几乎都能对上，并且强弱对应良好，因此样品中主晶相可能为CaB5O8(OH)B(OH)3(H2O)3或CaB6O10·5H2O 或者两者的混合物。 图1-2初步物相检索条件设定 图1-3经过初步检索得到的检索结果 a
b c 图1-4初步检索结果 1.3.限定条件的物相检索 初步分析结果，现对样品进行限定条件检索，检索条件设定如图1-5所示。检索结果见图1-6。 通过限定条件检索，发现CaB5O8(OH)B(OH)3(H2O)3与CaB6O10·5H2O两物相的衍射峰与样品衍射峰均能对应。虽然CaB5O8(OH)B(OH)3(H2O)3的FOM值较小，但是从图上可以看出其标准衍射峰与样品峰（包括最强峰）有很小偏离，而CaB6O10·5H2O的衍射峰与样品峰能够更好的对应（尤其是较强的衍射峰）。由于没有被告知样品的来历（合成或是天然矿物），因此，样品主晶相中一定含有CaB6O10·5H2O，可能有 CaB5O8(OH)B(OH)3(H2O)3以及和C20H20N16O8S4Th。 如果样品为人工合成，考虑到Th元素的稀少性以及第四种物相元素与前三种差别较大，可以排除样品中含有此物相的可能性；但是若为天然矿物，则无法做出类似判断。 CaB6O10·5H2O物相标准PDF卡号12-0528，卡片在附件中。 图1-5限定条件物相检索前的条件设定 图1-6经过限定元素后得到的分析结果 2.平均晶粒尺寸计算 Jade计算平均晶粒尺寸的基本原理就是谢乐公式，以衍射峰半高宽来计算。由于没有标准样品的衍射数据来制作仪器半高宽补正曲线，故计算过程中选择ConstantFWHM 选项作为半高宽补正。 2.1.数据导入 将编号01N2009534的文本数据拖动到Jade程序中，得到样品衍射图（图2-1）。 图2-1数据导入后得到的XRD图 2.2.物相检索 不对数据做任何处理，直接进行物相检索，根据1中的物相分析结果，认为主晶相为CaB6O10·5H2O，不考虑其他物相。检索结果如图2-2所示。 图2-2初步检索得到的检索结果 2.3.扣除背底、Kα2 点击键显示已有的背底（图2-3），然后再次点击键，去除背底以及Kα2（图2-4）。
高中化学选修三晶胞参数计算
晶胞参数的计算 1. 均摊法确定晶体的化学式 给出晶体的—部分(称为晶胞)的图形，要求确定晶体的化学式：通常采用均摊法．均摊法有如下规则，以NaCl的晶胞为例： ①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/8给该晶胞． ②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/4给该晶胞． ③处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/2给该晶胞． ④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞． 由此算出在NaCl的晶胞中： 含数：
含数：
故NaCl晶体中，和 数目之比为1∶1． 2. 晶胞参数的计算 根据（1）ρ= m/V （2）V=a3 例.（1）化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl 相同，Ni2+与最临近O2-的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为mol）。 （2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni 和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子个数之比。[练习]
1. 由钾和氧组成的某种离子晶体中含钾的质量分数为78/126，其阴离子只有过氧离子(O22－)和超氧离子(O2－)两种。在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为?? A. 2︰1 B. 1︰1 C. 1︰2 D. 1︰3 2．食盐晶体如右图所示。在晶体中，?表示Na+，?表示Cl?。已知食盐的密度为?g / cm3，NaCl 摩尔质量M g / mol，阿伏加德罗常数为N，则在食盐晶体里Na+和Cl?的间距大约是 ?? A?cm B? cm
离子晶体、晶格能 (人教版选修3)同步练习及答案
3.4 离子晶体第1课时离子晶体、晶格能 练基础落实 知识点1 化学键与离子键 1．现有如下各种说法： ①在水中H、O原子间均以化学键相结合。 ②金属和非金属化合形成离子键。 ③离子键是阳离子与阴离子之间的相互吸引。 ④根据电离方程式HCl===H＋＋Cl－，判断HCl分子里存在离子键。 ⑤H 2分子和Cl 2 分子的反应过程是H 2 、Cl 2 分子里共价键发生断裂生成H、Cl 原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程。 其中正确的是( ) A．①②⑤正确 B．都不正确 C．④正确，其他不正确 D．仅①不正确 2．下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是( ) A．可溶于水 B．具有较高的熔点 C．水溶液能导电 D．熔融状态能导电 知识点2 离子晶体与离子键 3．下列说法正确的是( ) A．一种金属元素和一种非金属元素一定能形成离子化合物 B．离子键只存在于离子化合物中 C．共价键只存在于共价化合物中 D．离子化合物中必定含有金属元素 4．下列说法正确的是( ) A．离子晶体中可能含有共价键，但一定含有金属元素 B．分子晶体中一定含有共价键 C．离子晶体中一定不存在非极性键 D．含有离子键的晶体一定是离子晶体 知识点3 离子晶体的结构
5．萤石(CaF 2)晶体属于立方晶系，萤石中每个Ca 2＋被8个F － 所包围，则每个F －周围最近距离的Ca 2＋数目为( ) A ．2 B ．4 C ．6 D ．8 6．高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)，则下列说法中正确的是( ) A ．超氧化钾的化学式为KO 2，每个晶胞含有4个K ＋和4个O －2 B ．晶体中每个K ＋周围有8个O －2，每个O －2周围有8个K ＋ C ．晶体中与每个K ＋距离最近的K ＋有8个 D ．晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为1∶1 知识点4 离子晶体的性质特点 7．为了确定SbCl 3、SbCl 5、SnCl 4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中合理、可靠的是( ) A ．观察常温下的状态，SbCl 5是苍黄色液体，SnCl 4为无色液体。结论：SbCl 5 和SnCl 4都是离子化合物 B ．测定SbCl 3、SbCl 5、SnCl 4的熔点依次为73.5 ℃、2.8 ℃、－33 ℃。结论：SbCl 3、SbCl 5、SnCl 4都不是离子化合物 C ．将SbCl 3、SbCl 5、SnCl 4溶解于水中，滴入HNO 3酸化的AgNO 3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl 3、SbCl 5、SnCl 4都是离子化合物 D ．测定SbCl 3、S bCl 5、SnCl 4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl 3、SbCl 5、SnCl 4都是离子化合物 知识点5 晶格能及其对离子晶体性质的影响 8．下列关于晶格能的说法中正确的是( ) A ．晶格能指形成1 mol 离子键所放出的能量
2021年高中化学 3.4.1离子晶体、晶格能课后作业 新人教版选修3
2021年高中化学 3.4.1离子晶体、晶格能课后作业新人教版选修3 [目标要求] 1.掌握离子键、离子晶体的概念；知道离子晶体类型与性质的 关系。2.掌握晶格能的概念和意义；知道晶格能的大小与晶体性质的关系。 一、离子晶体 1．概念 由________和________通过________结合而成的晶体。 2．决定晶体结构的因素 离子晶体中离子的配位数是指一个离子周围最邻近的____________________。决定离子晶体中离子配位数的因素有________因素、________因素、________因素。 (1)几何因素是指______________________________。它是决定离子晶体结构的重要因素。 (2)电荷因素是指____________________。如在NaCl晶体中每个Na＋周围有____个Cl－，每个Cl－周围有____个Na＋。NaCl只是氯化钠晶体的__________，在晶体中不存在单个氯化钠分子，只有Na＋和Cl－。在CsCl晶体中每个Cs＋周围有______个Cl－，每个Cl－周围有______个Cs＋。如果正、负离子的__________不同，正、负离子的________必定不相同，正、负离子的__________就不会相同。如，在CaF2晶体中，Ca2＋和F－的电荷比是________，个数比是________，Ca2＋的配位数为________，F－的配位数为________。 (3)键性因素是指____________________。 3．性质 (1)________较大，难于压缩； (2)熔、沸点________，难挥发； (3)不导电，但是在________或________中可导电。 二、晶格能 1．概念 离子晶体的晶格能是指________________________________________，能量取________。离子晶体的晶格能是最能反映________________的数据。 2．影响因素 离子带电荷越多，晶格能越________，离子半径越大，晶格能越________。 3．晶格能对离子晶体性质的影响 晶格能越大，形成的离子晶体越________，而且熔点越____，硬度越____。 1．下列说法中一定正确的是( ) A．固态时能导电的物质一定是金属晶体 B．熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体 C．水溶液能导电的晶体一定是离子晶体 D．固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体 2．萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定是离子晶体的是( ) A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电
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
jade分析物相与晶胞参数和晶粒尺寸计算过程
《无极材料测试技术》课程作业 对编号 01N2009534 的样品 XRD 测试数据进行物相分析，并计算其平 均晶粒尺寸大小与晶胞参数。 1. 物相分析过程 使用 MDI Jade5.0 软件对样品 XRD 测试数据进行分析，以定性分析样品的物相。 1.1. 数据的导入 将测试得到的 XRD 测试数据文件 01N2009534.txt 直接拖动到 Jade 软 件图标上，导入数据，得到样品 XRD 衍射图（图 1-1）。 图 1-1 数据导入 Jade5.0 后得到的 XRD 图 1.2. 初步物相检索 右键点击 键，弹出检索对话框，设定初步检索条件：选择所有类 型的数据库；检索主物相（ Major Phase ）；不使用限定化学元素检索（ Use Chemistry 前方框不打钩）（如图 1-2 所示）。点击“ OK ”开始检索，得到的检索结果见图 1-3。 从初步检索结果可以看出，最可能的物相有四个： 5 8 323（图 1-3 ）、 CaB 6 O 10 · 5H 2 O （ 图 1-4a ）、 CaB O (OH)B(OH) (H O) 2.62 Al 9.8 Si 26.2 O 72 H 4.56（图 1-4b ）和 C 20 20 16 8 4（图 1-4c ）。其中前 Ca H N O S Th 三个均为无机物，第四个为有机金属化合物。
从结果分析，由图 1-4b、c 中可以看出，这两种物相的标准衍射峰没有与样品衍射峰中的最强峰匹配，因此样品中不含有第三、四中物相或者其主晶相不是第三、四种物相。而从图 1-3 以及图 1-4a 中可以看出，两种 物相的衍射峰与样品的衍射峰几乎都能对上，并且强弱对应良好，因此样品中主晶相可能为 CaB5O8(OH)B(OH) 3(H 2O) 3或 CaB6 O10·5H2O 或者两者的混合物。 图 1-2 初步物相检索条件设定 图 1-3 经过初步检索得到的检索结果
晶格常数的精确测定
晶格常数的精确测定
① 为什么要精确测定晶格常数？ ② 造成晶格常数误差的原因有哪些？ ③ 用哪些衍射线计算晶格常数误差较小？为什么？ ④ 如何获得精确的晶格常数？
晶格常数的精确测定
1. 晶格常数精确测定的原理； 2. 衍射仪法的主要误差来源； 3. 外推法精确测定晶格常数； 4. 精确测定晶格常数应用举例；
1.晶格常数精确测定的原理
? 点阵常数是晶体物质的重要参量，它随物质的化学成分和 外界条件（温度和压力）而发生变化。 ? 在金属与合金材料的研究过程中所涉及到的许多理论和实 际应用问题，诸如，晶体物质的键合能、密度、热膨胀、 固溶体类型、固溶度、固态相变、宏观应力等，都与点阵 常数变化密切相关。 ? 所以可通过点阵常数的变化揭示上述问题的物理本质及变 化规律。但是，在这些过程中，点阵常数的变化一般都是 很小的（约为 10-4? 数量级），因此必须对点阵常数进行 精密测定。
1.晶格常数精确测定的原理
Sialon的结构
图 1. SiO2–Si3N4–Al2O3–AlN等温截面图(1700 ℃ )
?α-Sialon: MxSi12-(m+n) Alm+n OnN16-n 等轴晶系，硬度高 ?β-Sialon:Si6-ＺAlＺOＺN8-Ｚ,0
1.晶格常数精确测定的原理
2θ: 26.512°/100; 20.076 °/76; 37.051 °/50
高中化学 第三章 晶体结构与性质 3.4 离子晶体(第2课
第三章晶体结构与性质第四节离子晶体 第2课时离子晶体（2） 知识归纳 1．晶格能的概念：离子晶体的晶格能是____________________________________释放的能量。晶格能通常取______，单位______。反映离子晶体______的数据。 2．晶格能的作用：晶格能越大，形成的离子晶体越______，而且熔点______，硬度______。 3．影响晶格能大小的因素：离子所带电荷数越多，晶格能______；离子半径越小，晶格能______。 【答案】1．气态离子形成1 mol离子晶体正值kJ·mol－1稳定性 2．稳定越高越大 3．越大越大 知识重点 晶格能与共价键键能的比较 晶格能共价键键能 基本含义气态阴、阳离子结合成1 mol离子晶体时所放 出的能量，常用单位为kJ·mol?1 在101.3 kPa、298 K下，将 1 mol AB(g)分子中 的共价键拆开，生成气态原子A和B所吸收的能量， 常用单位为kJ·mol?1 主要应用描述离子晶体的稳定性，晶格能越大，晶体越 稳定 描述共价键的稳定性，键能越大，含共价键的分子 或原子团越稳定 影响因素 其他条件相同时，阴、阳离子之间的核间距越 小，晶格能越大；阴、阳离子电荷数越大，晶 格能越大 其他条件相同时，原子半径越小，键能越大；共用 电子对数越多，键能越大 下列有关晶格能的叙述正确的是 A．晶格能是气态原子形成1摩尔离子晶体释放的能量B．晶格能通常取正值，但有时也取负值 C．晶格能越大，形成的离子晶体越稳定 D．晶格能越大，物质的硬度反而越小
【解析】晶格能是气态离子形成1摩尔离子晶体时所释放的能量，晶格能取正值，且晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。 【答案】C 好题 1．下列说法不正确的是 A．离子晶体的晶格能越大离子键越强 B．阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多 C．通常阴、阳离子的半径越小、所带电荷数越多，该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能越大D．拆开1 mol离子键所需的能量为该离子晶体的晶格能 2．下列物质的熔沸点高低顺序正确的是 A．金刚石>氯化钠>干冰B．SO2>CO2>SiO2 C．MgO>H2S>H2O D．金刚石>生铁>纯铁 3．下列关于物质熔点的排列顺序不正确的是 A．生铁>纯铁>钠B．CI4>CBr4>CCl4>CF4 C．NaCl>NaBr>KBr D．MgO>H2O>O2>N2 4．溴化钠、氯化钠和氧化镁等离子晶体的核间距和晶格能(部分)如下表所示 （1）溴化钠晶体的晶格能比氯化钠晶体的_______(填“大”或“小”)，主要原因是 ___________________。 （2）氧化镁晶体的晶格能比氯化钠晶体的大，主要原因是__________________________________。 （3）溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中，硬度最大的是_________(填名称)。工业制取单质镁时，往往电解的是氯化镁而不是氧化镁，主要原因是__________________________________。 真题 5．NaF、NaI、MgO均为离子化合物，根据下列数据，判断这三种化合物的熔点的高低顺序是
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
如何用VASP计算晶格常数
我们用Pd金属作为例子。 Pd金属的实验上的晶格常数为3.89A。在这里，我们用V ASP计算它的晶格常数。 首先将Pd所对应的POTCAR文件拷贝到目录下。然后准备好INCAR和KPOINTS文件。POSCAR文件我们将通过一个tcsh的script来产生。 KPOINTS文件可以如下： Monkhorst Pack Monkhorst Pack 11 11 11 0 0 0 INCAR文件可以如下： SYSTEM = Pd bulk calculation Startparameter for this run: PREC = Accurate ISTART = 0 job : 0-new 1-cont 2-samecut ICHARG = 2 charge: 1-file 2-atom 10-const ISPIN = 1 spin polarized calculation? Electronic Relaxation 1 EDIFF = 0.1E-03 stopping-criterion for ELM LREAL = .FALSE. real-space projection Ionic relaxation EDIFFG = 0.1E-02 stopping-criterion for IOM NSW = 0 number of steps for IOM IBRION = 2 ionic relax: 0-MD 1-quasi-New 2-CG ISIF = 2 stress and relaxation POTIM = 0.10 time-step for ionic-motion TEIN = 0.0 initial temperature TEBEG = 0.0; TEEND = 0.0 temperature during run DOS related values: ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.05 gaussian smear Electronic relaxation 2 (details) Write flags LWA VE = F write WA VECAR LCHARG = F write CHGCAR 产生POSCAR和计算晶格常数的工作可以用以下的PBS script来完成。
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。
2019届高考化学晶体的结构与性质离子晶体晶格能2练习
晶格能 1．下列大小关系正确的是（） A．晶格能：NaCl
典型的晶体结构
典型的晶体结构 1.铁 铁原子可形成两种体心立方晶胞晶体：910℃以下为α－Fe，高于1400℃时为δ－Fe。在这两种温度之间可形成γ－面心立方晶。这三种晶体相中，只有γ－Fe能溶解少许C。问：1．体心立方晶胞中的面的中心上的空隙是什么对称？如果外来粒子占用这个空隙，则外来粒子与宿主离子最大可能的半径比是多少？ 2．在体心立方晶胞中，如果某空隙的坐标为（0，a/2，a/4），它的对称性如何？占据该空隙的外来粒子与宿主离子的最大半径比为多少？ 3．假设在转化温度之下，这α－Fe和γ－F两种晶型的最相邻原子的距离是相等的，求γ铁与α铁在转化温度下的密度比。 4．为什么只有γ－Fe才能溶解少许的C？ 在体心立方晶胞中，处于中心的原子与处于角上的原子是相接触的，角上的原子相互之间不接触。a＝(4/3)r。 ①②③ 1．两个立方晶胞中心相距为a，也等于2r＋2r h［如图①］，这里r h是空隙“X”的半径，a ＝2r＋2r h＝(4/3)r r h/r＝0.115（2分） 面对角线（2a）比体心之间的距离要长，因此该空隙形状是一个缩短的八面体，称扭曲八面体。（1分） 2．已知体心上的两个原子（A和B）以及连接两个晶体底面的两个角上原子［图②中C和D］。连接顶部原子的线的中心到连接底部原子的线的中心的距离为a/2；在顶部原子下面的底部原子构成晶胞的一半。空隙“h”位于连线的一半处，这也是由对称性所要求的。所以我们要考虑的直角三角形一个边长为a/2，另一边长为a/4［图③］，所以斜边为16 /5a。（1分）r＋r h＝16 /5a＝3/5r r h/r＝0.291（2分） 3．密度比＝42︰33＝1.09（2分） 4．C原子体积较大，不能填充在体心立方的任何空隙中，但可能填充在面心立方结构的八面体空隙中（r h/r＝0.414）。（2分） 2.四氧化三铁 科学研究表明，Fe3O4是由Fe2＋、Fe3＋、O2－通过离子键而组成的复杂离子晶体。O2－的重复排列方式如图b所示，该排列方式中存在着两种类型的由O2－围成的空隙，如1、3、6、7的O2－围成的空隙和3、6、7、8、9、12的O2－围成的空隙，前者为正四面体空隙，后者为正八面体空隙，Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面体空隙中，另一半Fe3＋和Fe2＋填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中正四面体空隙数与O2－数之比为2：1，其中有12.5%正四面体空隙填有Fe3＋，有50%正八面体空隙没有被填充。 Fe3O4中三价铁离子：亚铁离子：O原子=2：1：4 晶胞拥有8个正四面体空隙，4个O2－离子；所以2：1 一半三价铁离子放入正四面体空隙，即一个三价铁离子，所以为1/8=12.5%晶胞实际拥有4个正八面体空隙，其中已经有一个放Fe3+，另外一个Fe2+占据一个正八面体空隙，所以50%的正八面体空隙没有被填充。
新高中化学 3.4.1离子晶体、晶格能课后作业 新人教版选修3
第四节离子晶体第1课时离子晶体、晶格能[目标要求] 1.掌握离子键、离子晶体的概念；知道离子晶体类型与性质的关系。2.掌握晶格能的概念和意义；知道晶格能的大小与晶体性质的关系。 一、离子晶体 1．概念 由________和________通过________结合而成的晶体。 2．决定晶体结构的因素 离子晶体中离子的配位数是指一个离子周围最邻近的____________________。决定离子晶体中离子配位数的因素有________因素、________因素、________因素。 (1)几何因素是指______________________________。它是决定离子晶体结构的重要因素。 (2)电荷因素是指____________________。如在NaCl晶体中每个Na＋周围有____个Cl－，每个Cl－周围有____个Na＋。NaCl只是氯化钠晶体的__________，在晶体中不存在单个氯化钠分子，只有Na＋和Cl－。在CsCl晶体中每个Cs＋周围有______个Cl－，每个Cl－周围有______个Cs＋。如果正、负离子的__________不同，正、负离子的________必定不相同，正、负离子的__________就不会相同。如，在CaF2晶体中，Ca2＋和F－的电荷比是________，个数比是________，Ca2＋的配位数为________，F－的配位数为________。 (3)键性因素是指____________________。 3．性质 (1)________较大，难于压缩； (2)熔、沸点________，难挥发； (3)不导电，但是在________或________中可导电。 二、晶格能 1．概念 离子晶体的晶格能是指________________________________________，能量取________。离子晶体的晶格能是最能反映________________的数据。 2．影响因素 离子带电荷越多，晶格能越________，离子半径越大，晶格能越________。 3．晶格能对离子晶体性质的影响 晶格能越大，形成的离子晶体越________，而且熔点越____，硬度越____。 1．下列说法中一定正确的是( ) A．固态时能导电的物质一定是金属晶体 B．熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体 C．水溶液能导电的晶体一定是离子晶体 D．固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体 2．萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定是离子晶体的是( ) A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 3．下列7种物质：①白磷(P4)；②水晶；③氯化铵；④氢氧化钙；⑤氟化钠；⑥过氧化钠；⑦石墨。固态时都为晶体，回答下列问题(填写序号)： (1)不含金属离子的离子晶体是________，只含离子键的离子晶体是________，既有离子 键又有非极性键的离子晶体是________，既有离子键又有极性键的离子晶体是________。
2018届高考化学晶体的结构与性质离子晶体晶格能1练习
2018届高考化学晶体的结构与性质离子晶体晶格能1练习 1．下列关于晶格能的说法中正确的是（） A．晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量 B．晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量 C．晶格能指1 mol离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时所放出的能量 D．晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关 2．下列化学式中，能真实表示物质的分子组成的是（） Ａ、CuSO4 Ｂ、CS2 Ｃ、SiO2 Ｄ、CsCl 3．下列说法中，正确的一组是（） ①两种元素构成的共价化合物分子中的化学键都是极性键 ②两种非金属元素原子间形成的化学键都是极性键 ③含有极性键的化合物分子一定不含非极性键 ④只要是离子化合物，其熔点就比共价化合物的熔点高 ⑤离子化合物中含有离子键 ⑥分子晶体中的分子不含有离子键 ⑦分子晶体中的分子内一定有共价键 ⑧原子晶体中一定有非极性共价键 A．②⑤⑥⑦ B．①②③⑤⑥ C．②⑤⑥ D．②③⑤⑥⑦4．主族元素原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子，下列各原子或离子的电子排布式错误的是（） A．Ca2+ 1s22s22p63s23p6 B．O 1s22s23p4 1 / 5
C．Cl- 1s22s22p63s23p6 D．A r 1s22s22p63s23p6 5．有关晶体的叙述正确的是（） A．在SiO2晶体中，由Si、O构成的最小单元环是8元环 B．在12g金刚石中，含C—C共价键键数为4mol C．在60g二氧化硅中，含Si—O共价键键数为4mol D．在NaCl晶体中，与Na＋最近且距离相等的Na＋有6个 6．根据晶体的有关知识填空： (1)晶体具有自范性、________和________等性质，其中自范性是指_____________________________的性质。晶体具有这些性质的根本原因是 ___________________________________________________________ ____________。 (2)金属晶体的构成粒子是________和________。 (3)决定离子晶体结构的因素有________、________和离子键的纯粹程度。晶格能最能反映离子晶体的稳定性，晶格能越大，熔点越 ________，硬度越________。 7．下列关于晶体的说法正确的组合是（） ①分子晶体中一定都存在共价键 ②在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 ③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低 ④离子晶体中可能含有共价键，但一定含有金属元素 ⑤晶格能由大到小顺序：MgO>NaF>NaCl>NaBr ⑥在NaCl晶体中，与一个Na+最近且距离相等的Na+是6个 A．①②③⑥B．①②④C．③⑤⑥D．②③⑤8．下列三种离子晶体：①NaF(核间距2.31×10－10 m)②N aCl(核 2 / 5
VASP计算有限温度下的晶格常数
一般VASP算得的晶格常数是在0k下的，现在如果要算300k下的晶格常数，用VASP可否实现。 一种近似是认为二者一样。反正是在常温常压下，距离熔点很远。 一般来说，VASP计算不能加上温度，除非是做分子动力学的计算，来模拟固定在一定温度下稳定性。要计算高温下固体的能量和晶格常数、体积,可以计算出不同晶格常数（也就是体积）固体的声子振动频率，再得到自由能，利用F(V)的关系得到在某一个温度下的平衡体积。（这种办法是一种准谐近似），PRB 上面有很多类似的文章。 有人会问： (1)既然涉及到温度都只能是MD了,为何还能计算高温下的声子振动频率? 答：这是因为MD计算也能求解出声子的振动频率，这个在 Rev.Mod.Phys.2001的一篇文章就有提到。 (2)得到声子的振动频率在VASP中是设定IBRION=5,但是只能计算Gama 点的振动频率,你的意思是计算Gama点的频率? 答：VASP可以任何k点的声子振动频率，不局限于Gamma点。手册上有提到的，要计算其他非Gamm点的频率需利用一个PHONON的程序。 (3)用VASP计算后的OSZICAR中就直接输出自由能呀!为何还通过计算声子频率再得到自由能呢?怎样得到的呢? 答：VASP输出的自由能只是电子部分的，非原子的自由能。看看VASP 在comput.mat.sci.上面的一篇文章就知道了vasp的理论基础。G. Kresse and J. Furthmüller, "Efficiency of ab-initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set", Comput. Mat. Sci. 6, 15-50 (1996). 如果希望采用准谐近似来计算热学性质，可以参看这样的一篇文章（尽管是对金属单质体系的） PHYSICAL REVIEW B, VOLUME 65, 064302，2002 Ab initio calculation of the thermal properties of Cu: Performance of the LDA and GGA