高等结构分析-单晶衍射ppt课件.ppt

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1、《高等结构分析》 X-ray单晶结构部分王静梅2009.4.16课程任务学习一种方法X射线单晶体衍射明了一个过程单晶解结构一般过程掌握一个软件Oscail23X射线单晶体衍射能做什么?原子间键合距离:0.1~0.3nm可见光的波长范围:300~700nm1912年劳厄发现,晶体具有三维点阵结构,能散射波长与原子间距相近的X射线(0.05~0.3nm)4X射线衍射分析是什么?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应,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

2、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56X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0.01~100Å,结构测定所用的波长为0.5~2.5Å。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7X射线如何产生?MLK8X射线和物质如何相互作用?9X射线能做些什么?10衍射(Diffraction)11衍射几何12劳厄方程三维劳厄方程,晶体

3、产生衍射的严格条件13晶面和晶面指标平面点阵(134)的取向14布拉格方程15倒易点阵晶格点阵倒易点阵aa*bb*cc*VV*16衍射球倒易点阵和衍射球17衍射强度与结构因子1819相角20一个衍射方向的结构因子表示21结构因子的加和22单晶体的特性均一性: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23晶胞参数24晶体结构和空间点阵25晶体结构=结构基

4、元+点阵(a)[Cu(ophen)2]分子的实际排列(b)[Cu(ophen)2]分子的抽象点阵点26七大晶系晶系特征对称性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27素晶胞和复晶胞素晶胞:晶胞中只有一个点阵

5、点复晶胞:晶胞中超过一个点阵点28体心立方格子(bcc)Body-centered-cubic每个原胞有2格点29面心立方格子(fcc)face-centered-cubic每个原胞有4格点3031十四种Bravais晶格32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。33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)6]2+存在一个对称中心34晶体的简单对称元素和对称操作对称元素类型对称操作类型晶体宏观对称性倒反中心倒反操作

6、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3536倒反中心镜面37二重和三重旋转轴38滑移反映滑移反映=平移+镜面39螺旋轴螺旋轴=平移+旋转轴40晶体点群32个独立点群11种劳厄群41Friedel定律42空间群14种布拉格点阵+32个点群+平移对称操作230个空间群空间群可以明确说明一种晶体可能具有的对称元素种类和这些元素在晶胞中的位置。43空间群的测定确定劳厄群通过等效点强度检测来检验晶轴是否存在对称性。找出系统消光规律由于对称元素的平移操作的作用,在晶体的

7、衍射花样中经常有规律性的衍射点消失的现象,叫做系统消光。区分晶体是否存在对称中心统计E值,即结构振幅的归一化值44系统消光规律例:晶体在c方向上有一个21螺旋轴,且位于x=y=0处,则必有(x,y,z)(-x,-y,1/2+z)的等效点,代入得到:45X射线衍射分析是什么?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应,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

8、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4647Crystallattice“RealSpace”Reflections“ReciprocalSpace”Periodicr(x,y,z)Discrete,complexF(h,k,l)I(h,

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