晶体结构分析多媒体课件第三章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,晶体结构分析（二）,X,射线单晶衍射方法,晶体结构分析（二）X射线单晶衍射方法,倒易点阵的定义,对于由矢量,a,1,、a,2,、a,3,定义的点阵,若有另一由,a,*,1,、a,*,2,、a,*,3,定义的点阵，使得,a,i,a,*,i,=1(i=j),=0(ij),则两个点阵互为倒易，一个点阵称为另一个点阵的倒易点阵,a*=b,c/,V,b*=c,a/,V,c*=a,b/,V,倒易点阵的定义对于由矢量a1、a2、a3定义的点阵,衍射方向,布拉格方程：,2,dsin=n,衍射方向布拉格方程：,晶体结构分析多媒体课件第三章,晶体具有点阵结构，其空间点阵可以划分成平面点阵族，每一平面点阵族可用米勒指数（,h k l）,来表示。平面点阵族是一系列互相平行，间距相等的平面点阵，相邻两平面的间距叫平面间距，表示为,d,hkl,，,当,X,光射在这个平面点阵族时，每一平面点阵对,X,光产生衍射。,晶体具有点阵结构，其空间点阵可以划分成平面点阵族，每一平面点,我们先看一个平面的散射，当散射角和入射角,相等时，其光程差等于0。这时，,CB=AD，A,和,B,两点的散射位相相同，相互干涉加强，相当于从镜面反射出来。,我们先看一个平面的散射，当散射角和入射角相等时，其光程差等,相邻两平面的间距为,d，,入射光从平面1反射出来和从平面2反射出来的光程差为,AB+AC,而,AB=dsin=AC,所以，,AB+AC=2dsin,光程差是波长,的整数倍时才能产生衍射，即,2,dsin=n n,是整数 布拉格方程,相邻两平面的间距为d，入射光从平面1反射出来和从平面2反射出,当波长,一定时，对某一族平面点阵（表示为,Miller,指数,hkl）,来说，,n,不同，衍射的,X,光方向（,）,也不同，按,n,的大小，称为一级，二级,n,级衍射。平面间距,d,hkl,的下标,hkl,和,Miller,指数正是,n,倍的关系，,hkl,叫衍射指数。,Miller,指数是互质的，衍射指数不一定是互质，其公倍数就是衍射的级。在,X,射线晶体学中，通用的表达式是,2,d,hkl,sin=,当波长一定时，对某一族平面点阵（表示为Miller指数hk,劳埃方程,:,劳埃方程:,晶体结构分析多媒体课件第三章,考虑到相邻两原子散射辐射的加强条件，必有：,CB-AD=h,其中,h,是整数，或者写成,a(cos,a,-cos,a,0,)=h,a(s-s,0,)=,h,s-s,0,=s,称为散射矢量,考虑到相邻两原子散射辐射的加强条件，必有：,衍射强度与结构因子：,X,射线散射是由核外电子所引起的，故原子的散射能力就大约正比于原子序数。但是，原子实际上具有一定的体积，核外电子云密度的分布随半径,r,的增加而减少，并非集中在一个点上。原子内电子对,X,射线的散射有一定的光程差。因此，原子对,X,射线散射不仅与其电子分布有关，而且与衍射角和波长有关。,衍射强度与结构因子：X射线散射是由核外电子所引起的，故原子的,将原子中不同空间位置对,X,射线的散射贡献加和起来，就是原子的散射因子，记为,f。,f=,一个原子的散射振幅/一个电子的散射振幅。,f,/=Z,将原子中不同空间位置对X射线的散射贡献加和起来，就是原子的散,衍射强度与结构因子：,如果晶胞中有,N,个原子，一般我们可以写为：,衍射强度与结构因子：如果晶胞中有N个原子，一般我们可以写为：,F,hkl,它是一个晶胞范围的函数称作结构因子，整数,h、k、l,看作是反射指标。式中的,r,j,表示了原子在晶胞中的位置，它可以表示为原子的分数坐标：,r=xa+yb+zc,而散射矢量,s：,s=ha,*,+kb,*,+lc,*,Fhkl它是一个晶胞范围的函数称作结构因子，整数h、k、,晶体结构分析多媒体课件第三章,就是相角，写为,就是相角，写为,结构因子的模称为结构振幅,结构因子包含着两方面的信息：,结构振幅和相角,衍射强度正比于结构振幅的平方,结构因子的模称为结构振幅,晶体结构分析多媒体课件第三章,结构振幅可由衍射强度值开方直接得到，而相角的数据一般不易从强度数据中获得。这正是晶体结构测定的困难所在。,结构振幅与衍射强度的关系,：,I,hkl,F,hkl,2,结构振幅可由衍射强度值开方直接得到，而相角的数据一般不易从强,综上所述，晶体对,X,射线衍射的两个特征量：衍射方向（衍射角）和每个衍射点的强度，反映了晶体中原子的排列情况，这一套数据是每种晶体所特有的。,综上所述，晶体对X射线衍射的两个特征量：衍射方向（衍射角）和,单晶分析的操作步骤,晶体的获得和晶体的分选,晶体的选择和安装,样品对中,测定初级晶胞参数及定向矩阵（确定是否是单晶）,衍射强度数据的收集,晶体结构的解析和描述,单晶分析的操作步骤晶体的获得和晶体的分选,晶体培养和衍射实验,一、常用的单晶培养方法：,溶液法：,界面扩散法：,蒸汽扩散法：,凝胶扩散法：,水热法和热溶剂法：,升华法：,化学气相传输法：,晶体培养和衍射实验一、常用的单晶培养方法：,二、晶体的挑选与安置：,、单晶的概念及识别（晶体结构特征、几何外型特征、光学性质特征）,、单晶分析样品的要求、选择和安装,上机的样品尽可能选择呈球形（粒状）的单晶体或晶体碎片，直径大小在0.1-0.7,mm，,无解理、无裂纹,确保用于单晶衍射的样品代表要鉴定的物相，从晶体的形状、颜色、解理和其他的分析方法给予保证。,二、晶体的挑选与安置：,晶体结构分析多媒体课件第三章,晶体结构分析多媒体课件第三章,晶体结构分析多媒体课件第三章,四圆衍射仪,四圆衍射仪,晶体结构测定及晶体学参数,-,晶体结构解析的步骤,晶体结构测定及晶体学参数-晶体结构解析的步骤,晶体结构分析多媒体课件第三章,结构模型的精度用偏离因子,R,值来表示，,R,的表达式,结构模型的精度用偏离因子R值来表示，R的表达式,