单晶结构分析讲座

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1、X射线单晶结构分析胡宁海2005年7月前言晶体对称性晶体结构测定方法结构分析应用程序简介1.前言1895年伦琴发现X射线。1912年劳厄用CuSO4.5H2O发现晶体对X射线的衍射；提出劳厄方程1913年布拉格父子测定第一个晶体结构NaCl；提出布拉格方程。首例有机化合物的晶体结构是六次甲基四胺。VB12，血红蛋白，膜蛋白的晶体结构。1972年中国人测定胰岛素的结构一、概述什么是X射线结构分析：研究原子（或电子密度）在三维空间的分布衍射像电磁波FF1放大的物像光学显微镜：光学玻璃透镜完成F1变换电子显微镜：磁透镜完成F1变换X射线：没有一种物质能作X光的透镜，只能用计算机完成F

2、1变换1.前言晶体X射线结构分析1.前言晶体结构分析的重要性超分子化学材料化学晶体工程非共价键组装的超分子固体配位高聚物测晶胞参数收强度数据结构描述解释投稿发表培养晶体结构解析结构测试流程1.前言2.晶体对称性2.1晶体结构周期性和点阵晶体：原子(或分子、离子）在空间周期性排列所构成的固体物质结构基元：在晶体中按周期性重复的基本内容点阵：如果用一个几何点(结点)代表结构基元，则晶体就是这样的点在三维空间无限重复排列所构成，称为点阵。2.晶体对称性=+晶体结构点阵结构基元2.晶体对称性晶胞：在点阵中划分出一个大小和形状完全一样的平行六面体，代表晶体结构中的基本重复单位划分原则尽可能取

3、对称性高的素单位2.尽可能反映晶体结构的对称性2.晶体对称性晶胞参数：a=

4、a

5、b=

6、b

7、c=

8、c

9、=bcb=acg=abOabc单晶：被一个空间点阵贯穿始终的固体多晶：由许多小单晶聚集而成的固体abg2.晶体对称性2.2晶体结构的对称元素对称元素：进行对称操作时所依据的几何元素（点、面、线），在对称操作进行时这些几何元素不动对称操作：使物体中各等同部分调换位置后能恢复原状的动作。对称操作有：平移，旋转，反映，倒反，螺旋旋转（=旋转+平移）滑移反映（=反映+平移），旋转倒反（=旋转+倒反）2.晶体对称性对称元素及其表示对称轴一重旋转轴10或360º一重反轴10或360º+倒反二

10、重轴2180º二重螺旋轴21180º+½c(a,b)记号动作–2.晶体对称性对称轴三重轴3120º三重螺旋轴31120º+1/3c32120º+2/3c四重轴490º三重反轴3120º+倒反记号动作四重螺旋轴4190º+1/4c4290º+1/2c4390º+3/4c–2.晶体对称性对称轴四重反轴490º+倒反六重轴660º六重螺旋轴6160º+1/6c6260º+2/6c6360º+3/6c6460º+4/6c6560º+5/6c六重反轴660º+倒反记号动作––2.晶体对称性镜面和滑移面镜面m轴滑移面a1/2ab1/2bc1/2c对角滑移面n½(a+b),½(a+c),½(b+c

11、)½(a+b+c)金刚石滑移面d¼(ac),¼(bc),¼(abc)记号滑移量2.晶体对称性点群：宏观对称元素（对称中心，镜面和1，2，3，4，6旋转轴，不包括平移操作）通过一个公共点，按一切可能性组合起来，称为点群。共有32个点群，反映了晶体的宏观对称性。。2/m点群2.晶体对称性2.3晶系和空间点阵形式晶系特征对称元素晶胞参数三斜对称心或无abcabg单斜一个二重轴或abc一个对称面a=g=90b正交三个互相垂直的abc二重轴或两个互a=b=g=90相垂直的对称面2.晶体对称性晶系特征对称元素晶胞参数三方一个三重轴菱面体晶胞a=b=ca=b=g<12

12、090六方晶胞a=bca=b=90，g=120四方一个四重轴a=bca=b=g=902.晶体对称性晶系特征对称元素晶胞参数六方一个六重轴a=bca=b=90,g=120立方四个按立方体对角a=b=c线取向的三重轴a=b=g=90注意：晶系是由特征对称元素决定的，不是仅由晶胞参数决定的。如果按晶胞参数定晶系容易出错。2.晶体对称性14种布拉维格子三斜P（简单）单斜P，C（底心）正交P，C，F(面心),I(体心)三方R（简单）六方P四方P，I立方P，F，I简单底心面心体心2.晶体对称性2.4空间群和等效点系空间群：将14种空间点阵形式以及对称轴、对称面、对称中心等

13、对称元素按一切可能性结合起来，这样结合的结果总共可得230种类型，与每一种类型相应的对称操作群，称为一种空间群。空间群反映了晶体的微观对称性。系统消光和空间群的确定：由于平移操作的作用，在晶体的衍射花样中出现衍射强度有规律的消失现象，叫做系统消光。根据系统消光可以确定空间群（有时不能唯一确定）。例：0k0,k=2n+1消光，沿b方向有21螺旋轴(P21或P21/m)2.晶体对称性InternationalTablesforCrystallographyVo