Ⅹ射线行射國 张万群 中国科学技术大学化学院 实验教学中心
张万群 中国科学技术大学化学院 实验教学中心 X射线衍射
X射线发展史: 1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现了X射线 (1901年获得首届诺贝尔奖) 1912年,德国的Laue第一次成功地进行X射线通过晶体发生衍 射的实验,验证了晶体的点阵结构理论。并确定了著名的晶体 衍射劳埃方程式。从而形成了一门新的学科X射线衍射晶体 学。(1914年获得诺贝尔奖) 1913年,英国 Bragg导出X射线晶体结构分析的基本公式,既 著名的布拉格公式。并测定了NaCl的晶体结构。(1915年获 得诺贝尔奖) 此外,巴克拉(1917年,发现元素的标识X射线),塞格巴 恩(1924年,X射线光谱学),德拜,(1936年),马勒 (1946年),柯马克(1979年),等人由于在X射线及其应用 方面研究而获得化学,生理,物理诺贝尔奖。有机化学家豪普 物曼和卡尔勒在50年代后建立了应用X射线分析的以直接法测 定晶体结构的纯数学理论,特别对研究大分子生物物质结构方 面起了重要推进作用,他们因此获1985年诺贝尔化学奖
一. X射线发展史: 1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现了X射线 (1901年获得首届诺贝尔奖) 1912年,德国的Laue第一次成功地进行X射线通过晶体发生衍 射的实验,验证了晶体的点阵结构理论。并确定了著名的晶体 衍射劳埃方程式。从而形成了一门新的学科—X射线衍射晶体 学。 (1914年获得诺贝尔奖) 1913年,英国Bragg导出X射线晶体结构分析的基本公式,既 著名的布拉格公式。并测定了NaCl的晶体结构。(1915年获 得诺贝尔奖) 此外,巴克拉(1917年,发现元素的标识X射线),塞格巴 恩(1924年,X射线光谱学),德拜,(1936年),马勒 (1946年),柯马克(1979年),等人由于在X射线及其应用 方面研究而获得化学,生理,物理诺贝尔奖。有机化学家豪普 物曼和卡尔勒在50年代后建立了应用X射线分析的以直接法测 定晶体结构的纯数学理论,特别对研究大分子生物物质结构方 面起了重要推进作用,他们因此获1985年诺贝尔化学奖
二.晶体的基本概念: (1)晶体的点阵,晶胞和晶系 可以用下列的公式表示晶体结构与点阵的关系 晶体结构=点阵+基元 点阵是晶体结构的周期性的几何描述,基元是阵点所代表的物 质实体,可以是原子,分子,或一组原子。 定义:点阵( lattice-空间中环境相同的点形成的无限阵列。 晶体的空间点阵理论的提出基于一个假设,即晶体是无限大的。 由于实际晶体的大小远超出晶体结构的重复周期,可以认为晶 体构造是在三维空间无限伸展 具有不同结构的晶体可以有相同的空间点阵(空间格子),如 NaC和金刚石。由同种物质构成的晶体可以有不同的空间点阵, 如金刚石和石墨
二. 晶体的基本概念: (1)晶体的点阵,晶胞和晶系 可以用下列的公式表示晶体结构与点阵的关系 晶体结构=点阵+基元 点阵是晶体结构的周期性的几何描述,基元是阵点所代表的物 质实体,可以是原子,分子,或一组原子。 定义:点阵(lattice)--空间中环境相同的点形成的无限阵列。 晶体的空间点阵理论的提出基于一个假设,即晶体是无限大的。 由于实际晶体的大小远超出晶体结构的重复周期,可以认为晶 体构造是在三维空间无限伸展。 具有不同结构的晶体可以有相同的空间点阵(空间格子),如 NaCl和金刚石。由同种物质构成的晶体可以有不同的空间点阵, 如金刚石和石墨
判断一组点是否为点阵,最简单有效的方法是连接其中任意两 点的矢量进行平移,只有能够复原才为点阵
判断一组点是否为点阵,最简单有效的方法是连接其中任意两 点的矢量进行平移,只有能够复原才为点阵
点阵 直线点阵 平面点阵 空间点阵 点阵格子 简单(P, Primitive or Simple)格子 体心(I, Body Centered)格子 面心(F, Face Centered)格子 底心(C, C Centered)格子
⚫点阵 –直线点阵 –平面点阵 –空间点阵 ⚫点阵格子 –简单(P,Primitive or Simple)格子 –体心(I,Body Centered )格子 –面心(F,Face Centered)格子 –底心(C,C Centered)格子
(0.0,0 (0,0,0) (1/2,12,12) P (00,0 (0,0,0) 1/2,1/2,0) (1/2,12,0 1/2。0,1/2) (0,12,1/2) F
P I F C (0,0,0) (0,0,0) (1/2,1/2,1/2) (0,0,0) (1/2,1/2,0) (1/2,0,1/2) (0,1/2,1/2) (0,0,0) (1/2,1/2,0)
由于点阵的周期性,可在其中取一个结点为顶点。以点阵直线上 周期为边长的平行六面体作为重复单元来概括晶体的特征,这样的 重复单元称为晶胞 晶胞=点阵格子+结构基元 结构基元的离子坐标:Na(0,0,0) CI(12,0,0) 晶胞中离子坐标为结构基元的离 子坐标按面心立方格子平移得到 面心立方格子阵点坐标: (0,0,0),(1/2,12,0),(1/2,0,1/2), ●Na·O (0,12,12) Na:(0,0,0),(1/2,1/2, Cl:(12,0,0),(0,1/2,0) 1/2,0,1/2),(0,12,1/2) (0,0,1/2),(12,12,1/2)
由于点阵的周期性,可在其中取一个结点为顶点。以点阵直线上 周期为边长的平行六面体作为重复单元来概括晶体的特征,这样的 重复单元称为晶胞。 晶胞 = 点阵格子 + 结构基元 结构基元的离子坐标:Na (0,0,0), Cl (1/2,0,0)。 晶胞中离子坐标为结构基元的离 子坐标按面心立方格子平移得到 面心立方格子阵点坐标: (0,0,0), (1/2,1/2,0), (1/2,0,1/2), (0,1/2,1/2) Na: (0,0,0), (1/2,1/2,0) (1/2,0,1/2), (0,1/2,1/2) Cl: (1/2,0,0), (0,1/2,0) (0,0,1/2), (1/2,1/2,1/2)
3-214种空间格子 系草c心r画心F 单斜 根据宏观 E交 对称性,有十 四种空间格子, 三方2 对应七种晶系 四方 六方 仑咖国 郾
根据宏观 对称性,有十 四种空间格子, 对应七种晶系
(2)晶面,晶面指数,面间距,晶向,晶带 晶面:不在一直线上的任意三个阵点所决定的平面为点阵平面 晶面指数:如某一不通过原点的平面在三个轴矢方向上的截距 为m(以a为单位),n(以b为单位)和p(以c为单位)。令 1/m: 1/n: 1/p=h: k: L h:k:l为互质整数比,称为晶面指数或米勒指数 ( miller index),记为(hkD。它代表了一族相互平行 的点阵平面
(2)晶面,晶面指数,面间距,晶向,晶带 晶面:不在一直线上的任意三个阵点所决定的平面为点阵平面 晶面指数:如某一不通过原点的平面在三个轴矢方向上的截距 为m(以a为单位),n(以b为单位)和p(以c为单位)。令 1/m : 1/n : 1/p = h : k : l h : k : l为互质整数比,称为晶面指数或米勒指数 (miller index),记为(hkl)。它代表了一族相互平行 的点阵平面
b y s