最新高等结构分析 X-ray单晶结构部分课件ppt.ppt

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1、高等结构分析X-ray单晶结构部分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Oscail2单晶结构分析简史年代大事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不仅可以解析复杂化合物还可以解析十分复杂的蛋白质等生物大分子结构37X射

2、线的历史8X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9X射线如何产生？MLK10X射线和物质如何相互作用？11X射线能做些什么？12X射线能做些什么？13衍射（Diffraction）14衍射几何15劳厄方程三维劳厄方程，晶体产生衍射的严格条件16晶面和晶面指标平面点阵（134）的取向17布拉格方程18倒易点阵晶格点阵倒易点阵aa*bb*cc*VV*19衍射球20倒易点阵和衍射球21衍射强度与结

3、构因子22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)23相角24一个衍射方向的结构因子表示25结构因子的加和26自然界中的单晶体27实验室中的单晶28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29晶体结构和晶胞30晶胞参数31晶体结构和空间点阵32晶体结构=结构基元+点阵（a）[Cu(ophen)2]分子的实际排列（b）[Cu(ophen)2]分子的

4、抽象点阵点33七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34素晶胞和复晶胞素晶胞：晶胞中只有一个点阵点复晶胞：晶胞中超过一个点阵点35体心立方格子（bcc）Body-centered-cubic每个原胞有2格点36面心立方格子（f

5、cc）face-centered-cubic每个原胞有4格点3738十四种Bravais晶格39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。40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41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4243倒反中心44镜面45二重和三重旋转轴46滑移反映滑移反映

6、=平移+镜面47螺旋轴螺旋轴=平移+旋转轴48晶体点群基本对称元素对称中心镜面旋转轴反轴32个独立点群11种劳厄群49Friedel定律50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。51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52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=

7、0处，则必有（x,y,z）（-x,-y,1/2+z）的等效点，代入得到：53X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5455Crystallattice“RealSpace”Reflections“ReciprocalSpace”Period