单晶结构分析教学内容.ppt

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1、单晶结构分析单晶结构分析个人介绍个人介绍高庆生，广东揭阳人高庆生，广东揭阳人09/200107/2005复旦大学，学士复旦大学，学士09/200507/2010复旦大学，博士复旦大学，博士07/201007/2012德国马普胶体与界面研究所，博士后德国马普胶体与界面研究所，博士后n07/2012至今至今暨南大学化学系，教授暨南大学化学系，教授研究方向：纳米材料与能源催化研究方向：纳米材料与能源催化n金属非氧化物纳米结构金属非氧化物纳米结构n电催化制氢电催化制氢n生物质加氢转化生物质加氢转化Prof.Qingsheng Gao,Jinan Univ.现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术课

2、程安排一、一、X射线单晶衍射结构分析：射线单晶衍射结构分析：2次基础课（10.29,11.05）二、二、X射线多晶衍射：射线多晶衍射：1次基础课（11.12）教材：教材：高等结构分析，复旦大学出版社2022/11/183By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术高滋高滋2022/11/184By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术单晶结构分析：单晶结构分析：基于单晶体单晶体与X射线所产生的衍射作用的晶体结构分析方法。解析晶体的主要方法，但要求获得微米级单晶体。多晶（粉末）结构分析：多晶（粉末）结构分析：基

3、于多晶聚集体多晶聚集体与X射线的衍射作用的分析方法。测定结构、研究聚集态性质、测定微结构等。单晶多晶食盐（NaCl）2022/11/185By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2013年考试情况：X射线部分占期末考35/100，题型包括填空题、简答题和证明题晶体结构及单晶分析为主，多晶分析较少（8分）简答题：开放性题目，尽量多写！填空题（10）：1.7简答题（17）：11.7证明题（8）：5.1总分（35）：18.52022/11/186By Dr.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术X射线单晶衍射结构分析射线单

4、晶衍射结构分析现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术暨南大学化学系高庆生Tel:85226506Email:现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术1晶体结构的基础知识；2X射线单晶结构分析的基本原理；3X射线单晶结构分析的实例。2022/11/188By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术第一节：晶体结构的基础知识2022/11/189By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术什么是晶体?原子、离子或分子周期性性排列 Swarovski晶体材料科普专栏:http:/ Prof.Qingshen

5、g Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术实验室中的单晶2022/11/1811By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体的特性均一性：晶体的各个部位宏观性质相同。各向异性：晶体在不同的方向上具有不同的物理性质。自限性：晶体能自发地形成规则的几何外形。对称性：晶体在某些方向上的物理化学性质完全相同。具有固定的熔点：内能最小。对X射线有衍射：类似于光栅的作用2022/11/1812By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体结构=结构基元+点阵（a）Cu(ophen)2分子的实际排列 （b）

6、Cu(ophen)2分子的抽象点阵点2022/11/1813By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术点阵：直线点阵、平面点阵、空间点阵。2022/11/1814By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体结构和晶胞2022/11/1815By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶胞参数决定三维晶格的六个参数:3条边-a,b,c3个角-,2022/11/1816By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术七大晶系晶系晶

7、系特征对称性特征对称性Cubic(立方晶系)四个按立方体对角线排列的方向上有三重轴Tetragonal(四方晶系)在一个方向上有四次轴Hexagonal(六方晶系)在一个方向上有六次轴Trigonal(三方晶系)在一个方向上有三次轴Orthorhombic(正交晶系)三个互相垂直的二次轴或者互相垂直的镜面Monoclinic(单斜晶系)一个二次轴或者镜面Triclinic(三斜晶系)无2022/11/1817By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术体对角体对角线拉伸线拉伸单轴向拉伸单轴向拉伸轴向拉伸轴向拉伸挤压挤压a a、b b轴成轴成6060度度

8、推推a a、c c轴轴至至大大于于9090度度对称性最差对称性最差对称性最高对称性最高2022/11/1818By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术素晶胞和复晶胞素晶胞素晶胞(P)：晶胞中只有一个点阵点：晶胞中只有一个点阵点复晶胞：晶胞中超过一个点阵点复晶胞：晶胞中超过一个点阵点2022/11/1819By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术4种晶胞类型PFIc2022/11/1820By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术体心立方格子（体心立方格子（bc

9、cbcc）Body-centered-cubic每个原胞有2个点阵点2022/11/1821By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术面心立方格子（面心立方格子（fccfcc）face-centered-cubic每个原胞有4个点阵点2022/11/1822By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶胞的选取晶胞选取规则：（1）对称性尽量高；（2）夹角尽量为直角；（3）晶胞中点阵点尽量少。2022/11/1823By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术14种Br

10、avais晶格2022/11/1824By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体定向与晶面指数 用用数数字字具具体体表表示示晶晶体体（点点阵阵）中中复复杂杂的的点点、线、面相对位置关系线、面相对位置关系 引引入入坐坐标标系系统统，确确定定坐坐标标轴轴（晶晶轴轴）及及轴轴单位或轴率（轴单位之比）单位或轴率（轴单位之比）2022/11/1825By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术空间点阵空间点阵从从各各方方向向划划为为多多组组平平行行等等距距的的平平面面点点阵阵晶面晶面。晶面组划定后包括所有格点。晶面

11、组划定后包括所有格点 2022/11/1826By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术 不不同同的的晶晶面面具具有有不不同同的的性性质质和和行行为为(如如原原子子面面密密度度、表表面面能能等等；又又如如各各种种物物理理性性质质、力力学行为、相变、学行为、相变、X X光和电子衍射特性等光和电子衍射特性等)晶面的标定晶面的标定 Miller指数指数(hkl)2022/11/1827By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术数字hkl：晶面在三晶轴上截距倒数的互质整数比截距：OAxa ha OBybkb OC

12、zc lc如晶面与某轴平行，则截距为 截距hkl倒数 1/h：1/k：1/lh：k：l 互质整数比加圆括号(hkl)表示一组平行晶面ABCabcoxaxaybybzczc(Miller指数指数)2022/11/1828By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术(100)(010)(110)(120)Daa1.42a2.24aLaa0.707a0.44aD原子间距原子间距L面面间间距距l简单指数晶面简单指数晶面(低指数晶面低指数晶面)，原子面密度大，晶面间距也大，原子面密度大，晶面间距也大2022/11/1829By Prof.Qingsheng Ga

13、o现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术立方晶系中某些重要晶面的立方晶系中某些重要晶面的Miller 指数指数(100(100面面)(110)(110面面)(111)(111面面)2022/11/1830By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术面间距面间距晶面指数代表一组平行晶面晶面指数代表一组平行晶面两相邻晶面间距两相邻晶面间距d(hkl)或或d直角坐标系下：直角坐标系下：(10(100)0)A1B1C1abcoA AB BC C立方、四方、正交立方、四方、正交2022/11/1831By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方

14、法与技术现代化学研究方法与技术晶面族晶面族在晶体中，具有等同条件而只是空间位向在晶体中，具有等同条件而只是空间位向不同的各组晶面（即这些晶面的原子排列不同的各组晶面（即这些晶面的原子排列情况和晶面间距等完全相同），可归并为情况和晶面间距等完全相同），可归并为一个晶面族，用一个晶面族，用hkl表示表示同一晶面族，其指数数字相同，仅数序和同一晶面族，其指数数字相同，仅数序和符号不同，晶面面间距相同符号不同，晶面面间距相同2022/11/1832By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术例如：立方晶系中：例如：立方晶系中：100晶面族包括的等晶面族包括的等

15、价晶面价晶面100=(100)+(010)+(001)(100)(010)(001)2022/11/1833By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术点阵中一维方向结点连线行列：行列平行方向晶向点阵中一维方向结点连线行列：行列平行方向晶向（如：晶棱方向）（如：晶棱方向）(1)建立坐标系，原点在待标晶向上建立坐标系，原点在待标晶向上(2)选取该晶向上原点选取该晶向上原点以外的任一点以外的任一点P(xa，yb，zc)(3)将将xa，yb，zc化简为互质化简为互质整数比整数比u，v，w，且，且u v w=xa yb zc(4)将将u，v，w加方括号内就得到

16、晶向指数加方括号内就得到晶向指数uvwP PxaxaybybzczcOO2022/11/1834By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术显然，晶向指数表示了所有相互平行、方向一显然，晶向指数表示了所有相互平行、方向一致的晶向。若所指的方向相反，则晶向指数的致的晶向。若所指的方向相反，则晶向指数的数字相同，但符号相反。数字相同，但符号相反。立方晶系中不同的晶向指立方晶系中不同的晶向指数请大家自行标定数请大家自行标定2022/11/1835By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体学中的对称操作元素晶体学

17、中的对称操作元素 分子和晶体都是对称图像，是由若干个相等的部分或单元按照一定的方式组成的。对称图像是一个能经过不改变其中任何两点间距离的操作后复原的图像。这样的操作称为对称操作。在操作中保持空间中至少一个点不动的对称操作称为点对称操作，如简单旋转和镜像转动(反映和倒反)是点式操作;使空间中所有点都运动的对称操作称为非点式操作，如平移，螺旋转动和滑移反映。2022/11/1836By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术对称操作和对称元素对称操作和对称元素对称元素：在对称操作中保持不变的几何图型：点、轴或面。空间群：为扩展到三维物体例如晶体的对称操作群

18、，由点群对称操作和平移对称操作组合而成；由 32 晶体学点群与 14个Bravais 点阵组合而成；空间群是一个单胞（包含单胞带心）的平移对称操作；反射、旋转和旋转反演等点群对称性操作、以及螺旋轴和滑移面对称性操作的组合。2022/11/1837By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体的对称性空间群：P2/m每个顶点都为对称中心b轴方向上有2次轴垂直于b轴方向有镜面Co(H2O)62+存在一个对称中心2022/11/1838By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体的简单对称元素和对称操作对称元素

19、类型对称操作类型晶体宏观对称性倒反中心倒反操作旋转轴旋转操作镜面反映操作反轴旋转倒反操作晶体微观对称性平移向量平移操作螺旋轴螺旋旋转操作滑移面滑移反映操作2022/11/1839By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2022/11/1840By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术倒反中心宏观对称性2022/11/1841By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术二重和三重旋转轴宏观对称性2022/11/1843By Prof.Qingsheng Gao现代化

20、学研究方法与技术现代化学研究方法与技术对称性原理：晶体中只可能出现对称性原理：晶体中只可能出现1，2，3，4，6次轴。次轴。2022/11/1844By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术7个晶系的划分和个晶系的划分和32晶体学点群晶体学点群2022/11/1845By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2022/11/1846By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2022/11/1847By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代

21、化学研究方法与技术滑移反映滑移反映=平移+镜面国际符号：a,b,c,n,da：a轴，平移a/2；b：b轴，平移b/2；c：c轴，平移c/2；n:对角线，a/2+b/2；d:对角线，a/4+b/4。微观对称性2022/11/1848By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术螺旋轴螺旋轴=平移+旋转轴nl:旋转360o/n后再平移l/n周期，如21，31等。微观对称性2022/11/1849By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术从晶体到空间群7个晶系旋转，反射，反映平移32个点群14种Bravais点阵螺旋

22、轴，滑移面230个空间群2022/11/1850By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术空间群的符号空间群的符号 包含了空间格子类型包含了空间格子类型,对称元素及其相互之间的关系。对称元素及其相互之间的关系。国际符号分两个部分：前半部分是平移群的符号，即布拉维国际符号分两个部分：前半部分是平移群的符号，即布拉维格子的符号，按格子类型的不同而分别用字母格子的符号，按格子类型的不同而分别用字母P P、I I、C C、F F等等表示之。后半部分则是其他对称要素之集合的符号，类似于表示之。后半部分则是其他对称要素之集合的符号，类似于点群符号的表达点群符号的

23、表达,但有的被微观对称要素取代。但有的被微观对称要素取代。空间群的国际符号空间群的国际符号空间群的国际符号空间群的国际符号符号格子类型123PnmaPnma2022/11/1851By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶系三个位所表示的方向(依次列出)立方ca+b+ca+b001111110四方ca(b)a+b001100(010)110正交abc100010001单斜b010三斜任意方向任意方向三或六方ca2a+b0011002101 2 31 2 3三维点阵对称性方向的规定三维点阵对称性方向的规定2022/11/1852By Prof.Qin

24、gsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术空间群符号LS1S2S31.第一个字母L是点阵描述符号，指明点阵带心类型：P、I、F、C、A、B。2.其余三个字母（S1S2S3）表示在特定方向上对称元素。3.如果没有二义性，常用符号的省略形式，如Pm，而不是P1m1。4.由于不同的晶轴选择，同一空间群可能有多种不同符号，如P21/c，P21/a，P21/n。2022/11/1853By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术从空间群符号辨别晶系1.立方第2个对称符号：3或3（如：Ia3,Pm3m,Fd3m）；2.四方第1个对称符号：4，

25、4，41，42或43（如：P41212，I4/m）3.六方第1个对称符号：6，6，61，62，63，64或65（如：P6mm）4.三方第1个对称符号：3，3，31或32（如：P31m）5.正交点阵符号后的全部三个符号是镜面、滑移面、2次旋转轴或2次螺旋轴（如：Pnma，Cmc21，Pnc2）。6.单斜点阵符号后面有唯一的镜面、滑移面、2次旋转轴或螺旋轴，或者轴/平面符号（如：Cc,P2,P21/n）。7.三斜点阵符号后是1或者1。2022/11/1854By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术例如：I42d，四方体心结构，在沿c轴方向为四次旋转反轴

26、，在a和b轴为二次旋转轴，在a与b对角线方向为滑移面（1/4单位）；P21212，正交素单元结构，沿a轴和b轴方向为二次螺旋轴，沿c轴方向为二次旋转轴。2022/11/1855By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术P212121正交:2022/11/1856By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术Daniel ShechtmanNobel 2011 准晶准晶:AlFeCu介孔介孔/介观材料：介观材料：讨论：讨论：2022/11/1857By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现

27、代化学研究方法与技术第二节：X射线单晶结构分析的基本原理2022/11/1858By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术X射线衍射分析当X射线作用于单晶体上时，入射的X射线由于晶体三维点阵引起的干涉，形成数目众多、波长不变、在空间具有特定方向的衍射，这就是X射线衍射。测量出这些衍射的方向和强度，并根据晶体学理论推导出晶体中原子排布的情况，就叫做X射线衍射分析。X射线结构分析是一门以物理学为理论基础，以计算数学为手段来研究晶体结构与分子几何的交叉学科。2022/11/1859By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究

28、方法与技术单晶结构分析简史1895伦琴发现X射线20世纪初期劳厄计算出衍射条件公式（劳厄方程）20世纪初期布拉格提出布拉格方程并测定NaCl、KCl晶体结构1923年首个有机化合物（六次甲基四胺）晶体结构被测定20世纪40年代发展了解析晶体结构的直接法1970年四圆单晶衍射仪出现，实现了X射线衍射技术自动化20世纪80年代飞速发展的计算机技术实现了单晶结构分析过程自动化近几十年可以解析复杂化合物，乃至十分复杂的蛋白质等生物大分子结构2022/11/1860By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2022/11/1861By Prof.Qingshe

29、ng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术X射线射线2022/11/1862By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术X射线是什么？X射线是一种具有较短波长的高能电磁波。X射线的波长范围为0.01100,结构测定所用的波长为0.52.5。X射线的特性：（1）穿透能力强（2）折射率几乎等于1（3）通过晶体时发生衍射（4）波粒二象性2022/11/1863By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术X射线如何产生？MLK2022/11/1864By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方

30、法与技术现代化学研究方法与技术X射线和物质的相互作用2022/11/1865By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术X射线的用途2022/11/1866By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2022/11/1867By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术衍射（Diffraction）2022/11/1868By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术衍射几何2022/11/1869By Prof.Qingsheng

31、 Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术劳厄方程三维劳厄方程，晶体产生衍射的条件2022/11/1870By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术布拉格方程Bragg父子，1915年诺贝尔物理奖2022/11/1871By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术倒易点阵晶格点阵倒易点阵aa*bb*cc*VV*2022/11/1872By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术abb*a*Original Diffraction pattern 2022/1

32、1/1873By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术倒易点阵和反射球2022/11/1874By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术衍射强度与结构因子2022/11/1875By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术衍射线方向强度衍射指标hkl晶胞中原子的分数坐标参数(x,y,z)2022/11/1876By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术一个衍射方向的结构因子表示2022/11/1877By Prof.Qin

33、gsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术相角2022/11/1878By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术结构因子的加和2022/11/1879By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术前面在推导Laue和Bragg方程时,我们都以素晶胞为出发点,即晶胞顶点上的阵点在满足Laue和Bragg方程衍射都是加强的.当为复晶胞时,非顶点上的阵点散射的X射线与顶点上阵点散射的X射线也要发生相互干涉.其结果是,可能加强,也可能减弱,极端情况是使某些按Laue和Bragg方程出现的衍射消失,

34、这种现象称为系统消光.通过系统消光,可推断点阵型式和部分微观对称元素系统消光系统消光 2022/11/1880By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术 每个晶胞中两个点阵点每个晶胞中两个点阵点,最简单的情况是晶最简单的情况是晶胞只有两个原子（结构基元为一个原子）胞只有两个原子（结构基元为一个原子）.例如例如:金属金属 Na 为为A2型型(体心体心)结构结构 两个原子的分数坐标为两个原子的分数坐标为 (0,0,0),(1/2,1/2,1/2)2022/11/1881By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术

35、当当h+k+l=偶数时偶数时Fhkl =2fNa当当h+k+l=奇数时奇数时Fhkl =0即当即当h+k+l=奇数时奇数时,hkl 的衍射不出现的衍射不出现,例如例如210,221,300,410等衍射系统全部消失等衍射系统全部消失.得所以所以:2022/11/1882By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术 晶胞中有四个点阵点晶胞中有四个点阵点,最简单的情况是最简单的情况是结构基元为结构基元为1个原子个原子,原子分数坐标为原子分数坐标为 (0,0,0),(1/2,1/2,0),(1/2,0,1/2),(0,1/2,1/2)2022/11/1883

36、By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术当hkl全为奇数或全为偶数时,后三项(i+j)必然全为偶数必有Fhkl=4f当hkl为奇、偶混杂时（两奇一偶或两偶一奇）(h+k)、(h+l)、(k+l)三者之中必有两奇一偶,必有Fhkl=0,|Fhkl|2=02022/11/1884By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术对各种点阵型式的消光规律应该理解为：凡是消光对各种点阵型式的消光规律应该理解为：凡是消光规律排除的衍射一定不出现规律排除的衍射一定不出现,但消光规律未排除的但消光规律未排除的衍射也不一定出现衍

37、射也不一定出现.（因为当一个结构基元由多个（因为当一个结构基元由多个原子组成时原子组成时,这一点阵代表的各原子间散射的次生这一点阵代表的各原子间散射的次生X射线还可能进一步抵消射线还可能进一步抵消.）2022/11/1885By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术在底心点阵结构的晶胞中，含有两个点阵点在底心点阵结构的晶胞中，含有两个点阵点,最简单情况就代最简单情况就代表两个相同原子表两个相同原子,其分数坐标分别是其分数坐标分别是(0,0,0),(1/2,1/2,0)将其坐标代入将其坐标代入2022/11/1886By Prof.Qingsheng

38、Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术当当h+k=偶数时偶数时,|Fhkl|2=4f 2当当h+k=奇数时奇数时,|Fhkl|2=0这说明这说明,衍射线强度不受指标衍射线强度不受指标l 的影响的影响,像像(310)、(311)、(312)等具有相同的等具有相同的h 和和k,其结构因子也相等其结构因子也相等.同理同理可以证明可以证明,当当xz面心上有原子时面心上有原子时(面侧心点阵面侧心点阵),其其消光规律是消光规律是h+l=奇数奇数;当当yz 面心上有原子时面心上有原子时,(A面侧面侧心点阵心点阵),其消光规律是其消光规律是k+l=奇数奇数系统消光规律总结在教材系统消光规律总结在教

39、材P428-4292022/11/1887By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术衍射数据收集方法衍射数据收集方法:四圆单晶衍射仪的工作原理2022/11/1888By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术Crystallattice“RealSpace”Reflections“ReciprocalSpace”Periodicr r(x,y,z)Discrete,complexF(h,k,l)I(h,k,l)a a(h,k,l)Fouriertransform-FTintensityphase2022/1

40、1/1889By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术第三节：X射线单晶结构分析的过程2022/11/1890By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术单晶体的培养2022/11/1891By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术单晶体的培养 1.Solvent evaporation 2.Cooling solution 3.Liquid diffusion 4.Vapor diffusion 5.Gel diffusion 6.Hydrothermal met

41、hod and solventhermal 7.Sublimation 2022/11/1892By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体的挑选l尺寸：纯有机物：0.30.5 mm金属配位化合物：0.10.4 mm纯无机物：0.050.2 mml形状：接近球形或立方体l消光：判断是否孪晶l避免多晶。2022/11/1893By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术 http:/www.xray.ncsu.edu/GrowXtal.html http:/www.cryst.chem.uu.nl/lutz/

42、growing/gel.html http:/www.cryst.chem.uu.nl/lutz/growing/reading.html http:/www.cryst.chem.uu.nl/growing.htmlCrystal growing hints and tips on the Web2022/11/1894By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体的安置2022/11/1895By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术t特征特征X射线作用于安装在测角仪上的单晶后产生衍射点，通射线作用于安

43、装在测角仪上的单晶后产生衍射点，通过检测器记录衍射点的强度数据。通过计算机控制完成衍过检测器记录衍射点的强度数据。通过计算机控制完成衍射的自动寻峰、测定晶胞参数、收集衍射强度数据，统计射的自动寻峰、测定晶胞参数、收集衍射强度数据，统计系统消光规律，确定空间群等。进而计算晶体结构。系统消光规律，确定空间群等。进而计算晶体结构。晶体的测试晶体的测试2022/11/1896By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术晶体安放光学对心寻峰、指标化晶胞参数，取向矩阵数据收集数据的还原、Lp校正、吸收校正hkl,F0,(F)峰型、晶体质量hkl,I,2,衍射实验数

44、据的基本处理过程2022/11/1897By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2022/11/1898By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2022/11/1899By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术单晶结构解析基本原理2022/11/18100By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术O2022/11/18101By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术2022

45、/11/18102By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术解决相角问题的方法：lPatternson方法方法 适用于一个含有重原子的结构l直接法直接法 运用数学方法，利用不同衍射点的强度的关系，从大量的衍射强度数据中直接找出各个衍射点的相角，从而达到解析晶体结构的目的。2022/11/18103By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术单晶结构分析的一般流程：1.对.DAT和.PSI文件进行数据还原和吸收校正得到.HKL文件；2.编辑生成.INS文件，对其进行粗结构解析；3.从得到的.RES文件出发，对结构进行精细修正；4.重复步骤3直到找到全部的非氢原子，结构合理；5.完成各向异性修正，加氢，各项指标达到标准；6.使用OTEP程序作图；7.输出.CIF文件和表格。2022/11/18104By Prof.Qingsheng Gao现代化学研究方法与技术现代化学研究方法与技术单晶结构分析中的常用软件：查看文件的软件：ULTRAEDIT2022/11/18105By Prof.Qingsheng Gao