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1、7．結(jié)果的解釋與表達單晶結(jié)構(gòu)分析的過程1．晶體的選擇與安置2．測定晶胞參數(shù)與基本對稱性3．測定衍射強度數(shù)據(jù)4．衍射數(shù)據(jù)的還原與校正5．結(jié)構(gòu)解析6．結(jié)構(gòu)精修一.X-射線衍射的基本原理1．晶體結(jié)構(gòu)和點陣把分子（或原子）抽象為一個點（結(jié)構(gòu)基元），晶體可以看成空間點陣晶體的結(jié)構(gòu)=結(jié)構(gòu)基元+點陣ab單晶為一個空間點陣所貫穿的晶體晶體（crystal）是一種分子（或原子）有規(guī)律的重復(fù)排列的固體物質(zhì)晶體最基本的特征在于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列有嚴格的規(guī)律性，即結(jié)構(gòu)中分子、原子的排列存在一定的周期性和對稱性。周期性排列的最小單位稱為晶胞，晶胞有兩個要素:一是晶胞的大小和形狀，由
2、晶胞參數(shù)a、b、c、α、β、γ規(guī)定；二是晶胞內(nèi)各個原子的坐標位置，由原子坐標參數(shù)x、y、z規(guī)定，晶體學(xué)上的坐標系均采用右手定則，X、Y、Z軸分別平行于單位向量a、b、c，晶胞參數(shù)為單位。微觀結(jié)構(gòu)除了一定的周期性外，還有一定的對稱性。各種可能的微觀對稱元素和Bravais點陣類型組合產(chǎn)生微觀對稱類型共有230種，稱230空間群。這些類型在宏觀外形和性質(zhì)上表現(xiàn)的宏觀對稱性稱為點群，一共32種。從對稱劃分，晶體分屬七大類：三斜、單斜、正交、四方、三方、六方、立方等2．Miller指數(shù)（晶面指標）1）在點陣中任意三個不共線的點陣點可畫一點陣平面。通過全部點陣點
3、的一族平行的點陣面，是一組等間距、相同的平面2）離原點最近的平面點陣，在三個軸上的截距分別為a/h、b/k、c/l，h、k、l為互質(zhì)的整數(shù)，則（hkl）稱為這一族平面點陣的指標，也稱為Miller指數(shù)3）Miller指數(shù)為（hkl）的一族平面點陣，包含了點陣中全部點陣點，相鄰的兩平面間的距離為d(hkl)3.X射線衍射基本原理X射線是一種波長在0.001nm～10nm之間的電磁波，用于單晶結(jié)構(gòu)分析的Ｘ－射線的波長(0.071073nm)與晶面間的距離相當。當一束平行單色X射線通過晶體時，在偏離入射光的某些方向，會觀察到一定的強度，即為衍射現(xiàn)象。衍射的方
4、向與所用波長(λ)、晶體結(jié)構(gòu)和晶體取向有關(guān)。若以(hkl)代表晶體的一簇平面點陣的指標，d(hkl)是這簇平面點陣中相鄰兩個平面之間的距離。入射的X射線與這簇平面點陣的夾角θ(nhnknl)滿足下面布拉格公式，就可產(chǎn)生衍射：2d(hkl)sinθ(nhnknl)=nλ式中：n為整數(shù)，又叫衍射級數(shù)。式中nhnknl常用hkl表示，hkl稱為衍射指標。它和平面點陣指標是整數(shù)倍關(guān)系。對于每一套指標為hkl、間隔為d的晶格平面，其衍射角和衍射級數(shù)n直接對應(yīng)。不同n值對應(yīng)的衍射點可以看成晶面距離不同的晶面的衍射，例如，hkl晶面在n=2時的衍射和2h2k2l晶面
5、在n=1時的衍射點等同。這樣Bragg方程可以簡化重排成下式，這樣每個衍射點可以唯一地用一個hkl來標記：2d(hkl)sinθ(hkl)=λ或：sinθ(hkl)=λ/２·1/d(hkl)單晶X射線衍射線的強度晶體對X射線的衍射主要源于原子核外的電子對X射線的相干散射。原子序數(shù)不同，核外電子數(shù)不同，衍射能力有差別；原子的分布和位置不同，相干散射的結(jié)果也不同。因此衍射的強度中蘊藏著晶體中所含原子種類、數(shù)量以及分布的有關(guān)信息。4.單晶的培養(yǎng)晶體的生長和質(zhì)量主要依賴于晶核形成和生長的速率晶核形成的快就會形成大量微晶，并易出現(xiàn)晶體團聚生長的速率太快會引起晶體
6、出現(xiàn)缺陷為了避免這兩個問題常需“摸索”和“運氣”1)溶液里晶體的生長最常用的方法:冷卻或蒸發(fā)化合物的飽和溶液要點：緩慢結(jié)晶、不能讓溶劑完全揮發(fā)措施：干凈光滑的器皿清潔穩(wěn)固的環(huán)境合適的溶劑適宜的溫度2)溶液界面擴散法（liquiddiffusion)兩種方法：A、B分別為兩種反應(yīng)物溶于兩種不同的溶劑所形成的溶液A或B為待結(jié)晶化合物的溶液，而另一為惰性溶劑3)蒸汽擴散法（vapordiffusion)A、B分別為兩種對目標物溶解度不同的溶劑，目標物溶解于溶解度大的A中，溶解度小的溶劑B的蒸汽慢慢擴散A中，降低目標物的溶解度，使之不斷結(jié)晶出來4)凝膠擴散法(
7、diffusion)或?qū)⒎磻?yīng)物之一置于凝膠中，另一種的溶液進行擴散（a）；或?qū)煞N反應(yīng)物制成溶液，從不同方向向凝膠中擴散（b、c）abc常用的凝膠有：硅酸鈉、四甲氧基硅膠、明膠和瓊脂等5)水熱法或溶劑熱法(hydrothermalmethodandsolvothermalmethod)特別難溶的化合物可用此法，重要的技巧是控制好溫度6)升華法(sublimation)能長出好的晶體，但應(yīng)用較少。5.晶體的挑選和安置1)晶體的挑選必須選擇在同一晶核上長成的單晶體。能夠滿足單晶結(jié)構(gòu)分析的晶體，須達到如下標準：大小是一個重要因素。理想的尺寸取決于：晶體的衍射
8、能力和吸收效應(yīng)程度（決定于晶體所含元素的種類和數(shù)量）；所用射線的強度和探測器的靈敏度（儀器的配
