【正文】 ? 求：確定二種 NaCl晶胞的大小和型式 結(jié)構(gòu)基元數(shù)目？ 解： II、虛線格子 （ 1）晶胞的大小 ? 點(diǎn)陣參數(shù) – a’ ＝ b’ ＝ c’ = ? – α’ =β’ =γ’ ＝？ ? 點(diǎn)陣參數(shù) =晶胞參數(shù) ? 晶胞參數(shù)為 a＝ b＝ c= ， α=β=γ＝ 60? ? 例：圖為 NaCl的兩種空間格子（實(shí)線和虛線）， 實(shí)線格子為立方面心格子，其對(duì)應(yīng)的立方面心點(diǎn)陣參數(shù) a＝ 。 ? 求：確定二種 NaCl晶胞的大小和型式 82頂 點(diǎn)面內(nèi)NNNN ??? 188200 ???? 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) （ 1）點(diǎn) 陣 （ 2）格 子 （ 3）結(jié)構(gòu)基元 （ 4）十四種空間點(diǎn)陣型式 （ 5） 布拉維法則 （ 6）點(diǎn)陣參數(shù) 一組無限的點(diǎn)，連接其中任意兩點(diǎn)可得一向量，將各個(gè)點(diǎn)按此向量平移能使它復(fù)原，凡滿足這條件的一組點(diǎn)稱為點(diǎn)陣 平移必須按向量平行移動(dòng)，無絲毫轉(zhuǎn)動(dòng) 點(diǎn)陣中每個(gè)點(diǎn)具有完全相同的周圍環(huán)境 ?直線點(diǎn)陣、平面點(diǎn)陣、空間點(diǎn)陣 ?素格子（素單位） ?復(fù)格子（復(fù)單位） 有的點(diǎn)陣點(diǎn)數(shù) 82頂 點(diǎn)面內(nèi)NNNN ??? ?點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中每個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)所代表的具體內(nèi)容 ?可以是單個(gè)或多個(gè)原子、分子、離子團(tuán) ?通常是晶體的周期重復(fù)最小的部分 ?結(jié)構(gòu)基元是每個(gè)陣點(diǎn)所代表的具體內(nèi)容，陣點(diǎn)是一個(gè)結(jié)構(gòu)基元抽象出的一個(gè)幾何點(diǎn) 3. 晶體結(jié)構(gòu) ＝ 點(diǎn)陣 + 結(jié)構(gòu)基元 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) （ 1）晶胞 （ 2）研究晶體結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì) （ 3）晶面 （ 4）晶棱 （ 5）晶體與點(diǎn)陣的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ?空間格子對(duì)應(yīng)實(shí)際晶體的部位，則稱為晶胞。 即： 14 種布拉維點(diǎn)陣歸納為七個(gè)晶系 晶系 ? 在晶體中晶面指數(shù)（或干涉指數(shù)）最低的晶面具有最大的晶面間距 – （ 100）、（ 010）或（ 001）的 d（ hkl） 最大 – 立方、四方或正交晶系中 ? d（ 100） =a、 d（ 010） =b、 d（ 001） = c 課堂練習(xí) 的坐標(biāo) 分別為 (3a， 2b， 4c) ， (3a，b， 2c)的兩個(gè)晶面的晶面指標(biāo)。介于紫外線和 γ射線之間 – 具有波粒二象性，具有動(dòng)量和動(dòng)能 – 直線傳播，傳播速度與光速相同 ? 與物質(zhì)相遇會(huì)發(fā)生各種復(fù)雜的物理、化學(xué)作用 – 照射物質(zhì)時(shí)，將發(fā)生透過、 散射 、 衍射 或吸收后發(fā)射出次級(jí) X射線，或激發(fā)原子核外電子生成光電子，由此構(gòu)成了 X射線分析方法 X射線的分類 – 連續(xù) X射線 – 特征 X射線 ? 對(duì)于 X射線衍射分析，多數(shù)用特征 X射線 X射線的產(chǎn)生 特征 X射線 – 高能電子與靶材碰撞，將靶材內(nèi)層電子擊出，致使內(nèi)電子層產(chǎn)生空軌道，此時(shí)原子處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，較外層電子會(huì)立即躍遷到能量低的空軌道填補(bǔ)電子空位，并釋放能量發(fā)射出特征 X射線。 X射線的產(chǎn)生 特征 X射線 ? Kα X射線： ? K層電子被擊出， L層電子躍遷到 K層，輻射出的 X射線 ? Kβ X射線 ? M 層 → K層 ? Kγ X射線 ? N層 →K層 ? ….. ? Cu靶 Kα射線： ?λ（ Cu ， Kα1） = 197。 ?通常，采用 Cu 的 Kα1和 Kα2的平均波長(zhǎng)， 197。 X射線的產(chǎn)生 X射線管 ? X射線管分類 – 可拆卸式的靶 ? 用在靶本身就是待分析樣品或者用來濾過不同波長(zhǎng)的單色 X射線。 ? 靶通常需用水冷卻，否則靶將熔化。 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) X射線的產(chǎn)生 X射線衍射的基本原理 X衍射粉末衍射技術(shù) 物相分析 定量相分析 晶胞參數(shù)測(cè)定 線寬法測(cè)平均晶粒大小 原位高溫 XRD 第二章 多晶 X射線衍射法 X射線衍射的基本原理 ? 絕大部分固體無機(jī)物和部分有機(jī)物是分子和原子有序排列的晶體 ? 晶體的基本性質(zhì)之一，對(duì) X射線產(chǎn)生衍射 ? X射線衍射法可用于研究晶體結(jié)構(gòu) – 是研究晶體結(jié)構(gòu)的分析方法，而不是直接研究試樣內(nèi)含有元素的種類及含量的方法 X射線衍射的基本原理 1. 相干散射 2. 衍射方向及 Bragg方程 3. 衍射強(qiáng)度 4. X射線衍射法的意義 1. 相干散射 ? 散射： X射線與原子作用而改變方向的現(xiàn)象 – 非相干散射 – 相干散射 ? 相干散射 – X射線入射散射體時(shí)，在電磁場(chǎng)作用下，散射體電子會(huì)受迫振動(dòng)而成為新輻射電磁波源，新輻射源的散射波長(zhǎng)與入射波相同，故新散射波間可以發(fā)生干涉作用 – 散射體的所有電子遇到入射 X射線束都可成為新輻射波源，于是構(gòu)成群相干的波源，故稱相干散射 ?相干散射僅改變 X射線的傳播方向，而不改變波長(zhǎng) ?是 X射線在晶體中產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ) X射線衍射的基本原理 2. 衍射方向及 Bragg方程 波長(zhǎng) λ的 X射線入射任一點(diǎn)陣平面上，其上各個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)的散射波將相互加強(qiáng)的條件是 ?入射角與反射角相等 ?入射線、反射線和晶面法線在同一平面上 ? Bragg方程 2 d（ hkl） sinθ（ hkl） = nλ 或 2 d（ HKL） sinθ（ hkl） =λ X射線衍射的基本原理 ?入射角 =反射角 ?入射線、反射線和晶面法線在同一平面 ?2 d（ hkl） sinθ（ hkl） = nλ ? θ（ hkl） 衍射方向 （與 hkl相對(duì)應(yīng)的衍射角 ,即入射或衍射X射線與晶面間夾角） ? n 衍射級(jí)數(shù)（相當(dāng)于相干波之間的相位差） 在同一組點(diǎn)陣平面 (hkl)上可以產(chǎn)生 n級(jí)衍射 有限的正整數(shù)，其數(shù)值應(yīng)使 sin|θ（ hkl） |≤1 反射級(jí)數(shù)不清楚時(shí)，均以 n＝ 1求 d（ hkl） 3. 衍射強(qiáng)度 I（ hkl） =KLJ如高純硅（ ％），按試樣測(cè)試方法，測(cè)定其衍射圖 – 將測(cè)出各衍射峰的 2θ值與標(biāo)準(zhǔn) 2θ值比較，算出差值，并進(jìn)行儀器校正 4. 多晶 X射線衍射譜圖 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) X射線的產(chǎn)生 X射線衍射的基本原理 X衍射粉末衍射技術(shù) 物相分析 定量相分析 晶胞參數(shù)測(cè)定 線寬法測(cè)平均晶粒大小 原位高溫 XRD 第二章 多晶 X射線衍射法 X射線 X射線的分類 特征 X射線 X射線管 X射線 – 本質(zhì)是一種電磁波 ? 短波長(zhǎng) (~500197。 ?λ（ Cu ， Kα2） = 197。 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) X射線的產(chǎn)生 X射線衍射的基本原理 X衍射粉末衍射技術(shù) 物相分析 定量相分析 晶胞參數(shù)測(cè)定 線寬法測(cè)平均晶粒大小 原位高溫 XRD 第二章 多晶 X射線衍射法 1. 相干散射 2. 衍射方向及 Bragg方程 3. 衍射強(qiáng)度 4. X射線衍射法的意義 1. 相干散射 ? X射線入射晶體時(shí)，晶體中電子會(huì)受迫振動(dòng)而成為新輻射電磁波源，其散射波長(zhǎng)與入射波相同，故新散射波間可發(fā)生干涉作用。PD| F（ hkl） |2 X射線衍射的基本原理 ?I的單位為每秒脈沖數(shù) (CPS) X射線衍射的基本原理 4. X射線衍射法的意義 研究晶體結(jié)構(gòu) 晶胞 晶胞的大小和形式 衍射方向 晶胞的內(nèi)容 衍射強(qiáng)度 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) X射線的產(chǎn)生 X射線衍射的基本原理 X衍射粉末衍射技術(shù) 物相分析 定量相分析 晶胞參數(shù)測(cè)定 線寬法測(cè)平均晶粒大小 原位高溫 XRD 第二章 多晶 X射線衍射法 X射線衍射譜圖 10 20 30 40 50 60 70020040060080010001200(110) (009) (006) (003) Intensity (CPS) 2 ? / (o) 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) X射線的產(chǎn)生 X射線衍射的基本原理 X衍射粉末衍射技術(shù) 物相分析 定量相分析 晶胞參數(shù)測(cè)定 線寬法測(cè)平均晶粒大小 原位高溫 XRD 第二章 多晶 X射線衍射法 物相分析 ? 1 方法的依據(jù) ? 2 JCPDS卡片介紹 ? 3 卡片集索引 1 方法的依據(jù) ? X射線入射到結(jié)晶物質(zhì)上，產(chǎn)生衍射的充分必要條件是 2dsinθ=nλ F(hkl)≠0 ? I∝ | F(hkl)|2 當(dāng) F(hkl)≠0， I(hkl)≠0 ? F(hkl)的數(shù)值取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，即晶胞中原子的種類、數(shù)目和排列方式 ? 確定衍射方向 ? 一定的實(shí)驗(yàn)條件下衍射方向取決于晶面間距 d ? d（ hkl） = f(a,b,c,α,β,γ） 決定 X射線衍射譜中衍射方向和衍射強(qiáng)度的一套 d和 I的數(shù)值與一個(gè)確定的結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的 任何一物相都有一套 dI特征值，兩種不同物相的結(jié)構(gòu)稍有差異其衍射譜中的 d和 I將有區(qū)別 I/I1稱為相對(duì)強(qiáng)度， I1為衍射圖譜中最強(qiáng)峰的強(qiáng)度值 ? 當(dāng)兩個(gè)樣品 dI/I1的數(shù)值都對(duì)應(yīng)相等時(shí)，這兩個(gè)樣品就是組成與結(jié)構(gòu)相同的同一種物相。 ? 物相分析 – 由未知物的衍射實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果，獲得一套可靠的 dI/I1數(shù)據(jù)，將其與已知物相的 dI/I1相對(duì)照，再依照晶體和衍射的理論對(duì)所屬物相進(jìn)行肯定與否定。每條列出其英文名稱、分子式、三個(gè)最強(qiáng)峰的 d值和相對(duì)強(qiáng)度以及卡片號(hào)等 ? 相對(duì)強(qiáng)度是在 d值的下標(biāo)位置出現(xiàn) – 最強(qiáng)峰的強(qiáng)度定為 10，以 x表示 – 其它的以整數(shù)表示 ? 變換物質(zhì)英文名稱關(guān)鍵詞的順序可使一種物相在索引中多次出現(xiàn) – 如硅鋁化合物 3Al2O3 – 無機(jī)物：兩種 ? 按化合物英文名稱的字母編排進(jìn)行索引