作者簡介：吳翔，江西省首批信息化應(yīng)用教學(xué)骨干教師，先后在省“贛教杯”、市優(yōu)質(zhì)課教學(xué)比賽中獲省、市一等獎。在省中學(xué)化學(xué)教師說課比賽、省“名師杯”微課比賽等各項賽事中多次榮獲省一等獎。近5年，主持省教研室課題1項，參與省電教館課題1項，且均已結(jié)題，另有數(shù)十篇教育教學(xué)論文發(fā)表或獲獎。

晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容抽象，且難以通過畫圖的形式直觀呈現(xiàn)晶體的空間立體結(jié)構(gòu)，因此，在學(xué)習(xí)晶體結(jié)構(gòu)時，普遍感覺難度較大。晶胞概念是晶體學(xué)基本概念，其最主要的特點(diǎn)就是具有平移對稱性。因多種原因，很多同學(xué)在學(xué)習(xí)過程中只注重均攤法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，卻很少關(guān)注晶體的平移對稱性，這不利于考生對晶體模型的構(gòu)建和空間能力的發(fā)展。本文以一些高考真題和原創(chuàng)試題為載體，希望通過對這些題目的詳細(xì)解析將晶體結(jié)構(gòu)中考生應(yīng)該掌握而教材卻沒有介紹的一些內(nèi)容剖析清楚。

一、晶胞的識別

例1 （原創(chuàng)題）下列圖像能表示1個晶胞的是（ ）。

方法點(diǎn)撥：三維晶胞一定是平行六面體，故排除A 和D;晶胞的無隙并置要求晶胞的頂點(diǎn)、平行棱和平行面必須完全相同。特別強(qiáng)調(diào)晶胞中“相同”的物理含義：同時滿足化學(xué)組成相同、幾何排列相同、空間取向相同。因此，選項C是正確的。

二、晶胞的計數(shù)

例2 （原創(chuàng)題）某二維晶體的部分結(jié)構(gòu)如圖1所示，寫出該晶體的化學(xué)式：_____。

方法點(diǎn)撥：晶體是由晶胞無隙并置而成，每個晶胞都與相鄰晶胞共用一些內(nèi)容，因此要用均攤法計算晶胞所包含的內(nèi)容。對于二維晶胞，其化學(xué)組成計算式：頂點(diǎn)×1/4+邊×1/2+內(nèi)×1。對于三維晶胞其化學(xué)組成計算式：頂點(diǎn)×1/8+棱×1/4+面×1/2+內(nèi)×1。該晶體的晶胞可用圖2表示。

A：4×1/4+1=2或4×1/2=2。B：2×1/2=1或1×1=1。

兩種圖形計算結(jié)果一致，所以其化學(xué)式為A2B或BA2。

例3 （原創(chuàng)題）某物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)如圖3所示，則該物質(zhì)的分子式為（ ）。

A.PtCl B.Pt3Cl4

C.PtCl2 D.Pt6Cl12

方法點(diǎn)撥：因該分子的結(jié)構(gòu)很像1個晶胞，故同學(xué)們在解題時，極易按照Pt：6×1/2=3，Cl：12×1/4=3，計算而選A 項，但這是錯誤的。因?yàn)橥瑢W(xué)們審題時，未注意該圖是分子結(jié)構(gòu)而不是晶胞，所以本題只能選D項。

通過此題，我們可以感悟到物質(zhì)世界是豐富多彩的，高中階段接觸的分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)都是相對簡單的，希望同學(xué)們保持好奇心，繼續(xù)探索有趣的物質(zhì)世界。

例4 （2023全國乙卷36節(jié)選）一種硼鎂化合物具有超導(dǎo)性能，晶體結(jié)構(gòu)屬于六方晶系，其晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影圖如下（圖4）所示，晶胞中含有個_____Mg。該物質(zhì)化學(xué)式為_____。

方法點(diǎn)撥：左圖六棱柱不是1個晶胞，晶胞是實(shí)線標(biāo)注的平行六面體。至于晶胞內(nèi)部的B 的個數(shù)可通過投影圖觀察得出。Mg：8×1/8=1，B：2×1=2。故晶胞中含有1 個Mg，2個B，化學(xué)式為MgB2。

三、晶胞參數(shù)

晶胞的大小和形狀可以用晶胞參數(shù)表示：晶軸三個方向確定后，a，b，c，α，β，γ 描述晶胞邊長和晶面夾角，并據(jù)此確定晶胞所屬晶系，如圖5。當(dāng)a=b=c， α=β=γ=90°時，屬于立方晶系;當(dāng)a=b≠c， α=β=γ=90°時，屬于四方晶系;當(dāng)a=b≠c， α=β=90°，γ=120°時，屬于六方晶系;當(dāng)a ≠b≠c， α=β=γ=90°時，屬于正交晶系。

晶胞中原子的位置可以由原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)確定。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。（不一定是直角坐標(biāo)系）如圖6所示P點(diǎn)定位分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（x，y，z），其中x，y，z 皆為0到1的數(shù)，所以叫分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。