内蒙古大学：《仪器分析化学》课程教学资源（PPT课件）第十五章 X射线光谱分析法 第三节 X射线衍射分析

第十五章 X射线光谱与电 一、晶体特性 property of crystal 子能谱分析法 二、多晶粉末衍射分析法 X-ray spectrometry and multiple crystal powder electron spectroscopy diffraction analysis 三、单晶衍射分析法 第三节 single crystal diffraction X射线衍射分析 analysis X-ray diffraction analysis 下一页 2024/9/20

2024/9/20 第十五章 X射线光谱与电 子能谱分析法 第三节 X射线衍射分析 一、晶体特性 property of crystal 二、多晶粉末衍射分析法 multiple crystal powder diffraction analysis 三、单晶衍射分析法 single crystal diffraction analysis X-ray spectrometry and electron spectroscopy X-ray diffraction analysis

晶体特性 property of crystal 晶体：原子、离子、分子在空间周期性排列而构成的固态物 ,三维空间点阵结构；点阵+结构基元； 晶胞：晶体中空间点阵的单位，晶体结构的最小单位； 晶胞参数：三个向量a、b、c,及夹角o、B、Y: r,s,t;1/r,1/s,1/t:晶面在三个晶轴上的截数和倒易截数 1r:1/s:1/=h:k:1;晶面(110)与C轴平行； a=B=y=90 正交品胞 品面指标 2024/9/20

2024/9/20 一、 晶体特性 property of crystal 晶体：原子、离子、分子在空间周期性排列而构成的固态物 ，三维空间点阵结构；点阵 + 结构基元； 晶胞：晶体中空间点阵的单位，晶体结构的最小单位； 晶胞参数：三个向量a、b、c，及夹角、、 ； r,s,t；1/r,1/s,1/t：晶面在三个晶轴上的截数和倒易截数 1/r∶1/s∶1/t=h∶k∶l；晶面(110)与C 轴平行；

二、多晶粉末衍射分析 multiple crystal powder diffraction analysis 在入射X光的作用下，原子中的电子构成多个X辐射源， 以球面波向空间发射形成干涉光： 强度与原子类型、晶胞内原子位置有关； 衍射图：晶体化合物的“指纹”； 多晶粉末衍射法：测定立方晶系的晶体结构： 单色X射线源 样品台 X光源 准直器 检测器 检测器 @「 发散狭缝 试样 出射侠缝散射狭缝 旋转阳极X射线衍射仪 2024/9/20

2024/9/20 二、多晶粉末衍射分析 multiple crystal powder diffraction analysis 在入射X光的作用下，原子中的电子构成多个X辐射源， 以球面波向空间发射形成干涉光； 强度与原子类型、晶胞内原子位置有关； 衍射图：晶体化合物的“指纹”； 多晶粉末衍射法：测定立方晶系的晶体结构； 单色X射线源 样品台 检测器

1.仪器特点 X射线衍射仪与X射线荧光仪相似；主要区别： (1)单色X射线源 (2)不需要分光晶体； 试样本身为衍射晶体，试样平面旋转；光源以不同0角 对试样进行扫描； 准直器 X光源 准直器 检测器 发散狭缝 试样 出射狭缝散射狭缝 旋转阳极X射线衍射仪 2024/9/20

2024/9/20 1.仪器特点 X射线衍射仪与X射线荧光仪相似；主要区别： (1) 单色X射线源; (2) 不需要分光晶体; 试样本身为衍射晶体，试样平面旋转；光源以不同 角 对试样进行扫描；

2.应用 Bugger方程：2dsin0=nM 将晶面间距d和晶胞参数的关系带入： sin 9=(++r) 由测定试样晶体的衍射线出现情况，可确定晶体结构类型； 例：求A1的晶胞参数，用Cu(K)射线（=1.5405埃)照射 样品，选取0=81.17°的衍射线333)，则： h+k2+2= 2sin8117V3+32+32 1.5405 2sin0 0 =4.0490A 2024/9/20

2024/9/20 2.应用 Bugger 方程： 2d sin = n 将晶面间距d和晶胞参数a的关系带入： ( ) 2 2 2 2 2 2 sin h k l a  + +      =   由测定试样晶体的衍射线出现情况，可确定晶体结构类型； 例：求Al的晶胞参数，用Cu(K1 ) 射线（ =1.5405埃 ）照射 样品，选取= 81.17 °的衍射线(3 3 3)，则： o 2 2 2 2 2 2 4.0490A 3 3 3 2sin81 17 1.5405 2sin = + +   a = h + k + l =  

三、单晶衍射分析 single crystal diffraction analysis 仪器：计算机化 单晶X射线四圆衍射仪 四圆：φ、X、0、20 p圆： 围绕安置晶体的轴旋转 的圆； X圆：安装测角头的垂直圆， 测角头可在此圆上运动； ω圆：使垂直圆绕垂直轴转动 的圆即晶体绕垂直轴转动的圆； Siemens公司四圆测角仪示意图 1一入射X线束，2一衍射X线束，3一检测器 2024/9/20

2024/9/20 三、单晶衍射分析 single crystal diffraction analysis 仪器：计算机化 单晶X射线四圆衍射仪 四圆：、、、2 圆：围绕安置晶体的轴旋转 的圆； 圆：安装测角头的垂直圆， 测角头可在此圆上运动； 圆：使垂直圆绕垂直轴转动 的圆即晶体绕垂直轴转动的圆；

应用 能提供晶体内部三维空间的电子云密度分布，晶体中分 子的立体构型、构像、化学键类型，键长、键角、分子间距 离，配合物配位等。 a/2 108 90 OH 1.39F ⊙ 309 B 30 OH 60 72 30°60°90120150°180 B一间苯二酚的键长和键角 23 原子比环平面高0.08A) B-间苯二酚001)面衍射图 2024/9/20

2024/9/20 应用 能提供晶体内部三维空间的电子云密度分布，晶体中分 子的立体构型、构像、化学键类型，键长、键角、分子间距 离，配合物配位等

内容选择： 第一节X射线与X射线光谱分析 X-ray and X-ray spectrometry 第二节X射线荧光分析 X-ray fluorescence spectrometry 第三节X射线衍射分析 X-ray diffraction analysis 第四节X射线光电子能谱 X-ray electron spectroscopy 结束 2024/9/20

2024/9/20 内容选择： 第一节 X射线与X射线光谱分析 X-ray and X-ray spectrometry 第二节 X射线荧光分析 X-ray fluorescence spectrometry 第三节 X射线衍射分析 X-ray diffraction analysis 第四节 X射线光电子能谱 X-ray electron spectroscopy 结束