Shelxle 结构解析和精修
SHELX Tutorial
Introduction
关于此教程
此教程的主要目的是介绍如何使用SHELX程序包，解析和精修一个小分子的晶体结构（少于200个非氢原子）。
我们推荐新手练习文档中的所有步骤。
步骤1-5中的所有的章节都遵循下注释：需要用户操作的使用蓝色背景。其它文本部分用于解释图标以及重要的晶体学概念。
本教程中使用的案例
典型的小分子结构通常是金属有机或者纯有机分子。本教程中使用的是VitC 的衍生分子：内酯环上连接一个长烷基链。
本图显示的是最终原子结构的3D模型。当然在你自己的操作过程中，可能会出现各种意想不到的事情。
程序和文件
在结构精修过程中，我们会使用Shelxle去编辑RES文件，从而准备下一轮精修的INS文件。RES文件和INS文件都可以使用任何文本编辑程序打开。
结构解析程序流程
本教程主要是对于结构解析和精修的介绍。前提是，X射线衍射实验已经完成，所有的衍射点数据都已经过指标化，还原和校正。通常衍射仪将会产生包含衍射数据的hkl文件（通常是SHELX格式）以及用于结构解析.ins文件。如果没有ins文件或者需要重新产生.ins文件，你也可以使用XPREP（BRUKER copyright）读取hkl文件，推断空间群并产生.ins文件。尤其对于一些结构，必须使用XPREP 重新指标化HKL文件中的衍射点，从何和正确的空间群相一致。比如本例子中的momo_unmerged.hkl.
利用XPREP，我们可以确定数据的Laue群以及初始的空间群，并且产生下一步SHELXT需要的指令文件mono.ins以及相应的HKL文件 mono.hkl。我们可以重新指标化HKL文件，也可以对分辨率做相应的截取。在接下来的结构解析步骤中，新产生的HKL文件不会被进一步修改，之后所有程序中都会使用到该文件。INS文件需要至少指定晶体结构中有哪些元素。
SHELXT程序用于解析相位，使用相位推断空间群，并且最大可能地根据电子密度图搭建初始模型。初始的解析结果文件名为mono_a.res，可使用Shelxle显示和编辑。而此时，初始的结构模型有可能并不是完全正确。用户需要使用Shelxle 仔细检查结构，特别是检查原子类型。
下一步，交替使用SHELXL和Shelxle，不断更新INS和RES文件，从而获得更好的结构模型。在这个步骤中，SHELXL会对模型进行最小二乘法精修（产生新的RES文件），而用户可使用Shelxle手动修改当前模型的内容，从而产生新的INS文件。
模型搭建和精修通常需要很多轮重复。当结构模型认为已经完成，最终的结果信息汇总在CIF文件中（Crystallographic Information File）。CIF文件可以使用CheckCif检查，或者使用PLATON等同的功能检查合理性和一致性。它会自动检查一些晶体结构需要Pass的标准。由于最后一些信息必须手动添加(编辑)到CIF文件中，清冽建议手动编辑之前复制文件。合理性检查的结果可以在CHK文件中找到（这是对于PLATON，网上的结果将直接在浏览器中显示)。
声明：此教程基本材料为Goettingen University的SHELX Tutorial，加入一些个人理解。如有出错的地方，请参见http://shelx.uni-goettingen.de/MC3-
tutorial/。教程中所有数据和图片版权均为Goettingen University所有，请勿作用于商业用途。
本文中所使用的程序调用方法是基于LINUX系统，WINDOWS系统大多使用鼠标点击即可。文中所使用的程序除XPREP之外，均可在SHELX官网下载公众版。XPREP 版权为Bruker公司所有（Bruker的用户拥有包括SHELX商业版程序（XS，XL，XT 等）在内的完整的软件包）。Shelxle为Goettingen University开发的免费的结构精修软件，可在Shelxle官网下载http://ewald.ac.chemie.uni-
goettingen.de/shelx/eingabe.php。
SHELX Tutorial
XPREP: Data analysis and modification HKL文件
所有的衍射数据都包含在momo_unmerged.hkl文件中。HKL文件包含了一系列的衍射点的数据信息。每一个衍射点代表着晶体不同的衍射晶面（hkl）。实验测得的衍射点信息用Miller指标 h k l，衍射强度 I以及它的误差 sigma（I）来表示
每一行信息对应着一个衍射点。前面的3列代表着衍射点的Bragg指标h，k，l，定义了衍射点代表的衍射晶面。后面的两列代表着衍射点的强度 I和相应的误差sigma （I）。最后一列代表着衍射点在哪一轮数据中收集
例子1: 衍射点（3 2 6）出现了三次，这表示该衍射点在实验中测试了3次。首先出现在第一轮数据中，该衍射点的测试强度I为57.80，误差大约6%。第二次出现在第三轮数据中，衍射点强度为50.34 ，误差大约7%。第三次出现在第4轮中强度为53.71，误差大约为6%。如果衍射点
测量多次，SHELXL在读取HKL文件时会对其进行平均，从而得到更精确的结果。
例子2：衍射点(2 2 6) 和(-2 -2 -6)在衍射图案中以中心对称的形式存在，称为Friedel pair。对于这些衍射点通常遵循Friedel’s Law：
I(hkl) = I(-h-k-l)
这个法则只在中心对称的空间群（晶胞中含有倒反中心）中完全成立。那么在中心对称的空间群中，'Friedel mates'的衍射点强度会被平均。如果一个结构不是中心对称的，重原子的反常散射就必须被考虑，Friedel's law 就不能完全成立，所以它们不会被平均。
例子3：衍射点(2 2 6), (2 2 -6), (2 -2 -6), (2 -2 6), (-2 -2 6) 以及(-2 -2- 6)是对称性相关的等效点。它们通过晶体空间群的对称操作相关。
在某些例子中XPREP会重写原有的HKL文件，因而在开始使用XPREP之前，我们需要对原始的HKL文件进行备份。特别是在某些情况下，XPREP会重新排列晶轴，因而最好使用一个新的名字来命名新产生的HKL文件，特别是在原始数据是按照错误的对称性合并时。
在当今的电脑和程序下，我们不再推荐合并数据。这样就有越多的信息保留在HKL文件中，效果也就越好。在产生最终CIF文件时，SHELXL需要采集这些信息产生统计指标。
XPREP（Bruker Copyright）
XPREP可以分析衍射数据的对称性，查看数据的统计指标，生成SHELXT需要的输入文件。如果数据的质量很高，没有问题，XPREP可以使用默认的选项进行。在大多数步骤中，用户只需要确认推荐的指令（回车）。当然，了解每一步代表的意义仍然很重要。
XPREP可以使用命令行xprep filename的方式打开。在这个例子
中xprep momo_unmerged。HKL文件会直接读取数据，进行分析。如果你使用的是Bruker的APEX2/3软件，或是Bruker的SHELXTL软件包，则可以直接点击打开，并选择HKL和p4p文件。
程序打开后，如下图所示：
读取momo_unmerged.hkl中36064个衍射点。mean (I/sigma)是所有数据的平均强度除以它的误差被计算出来的。这个数字只是粗略的代表了数据的衍射强度有多强。（1意味着衍射点的强度和误差相当，也就代表着测量的都是噪音）
现在需要输入晶胞参数a b c alpha beta gamma 然后[enter]. 这些数值可以在文本文档mono.cell中找到，或者你可以在积分的p4p文件中找到。
(注意：只有6个数字在这里，当心copy出错) 如果你需要经常使用XPREP，你可以在输入xprep的指令时在HKL文件名后面加入p4p文件
名。这些程序就会直接读取晶胞参数，而不需要手动输入。
对于这个晶胞参数，晶系是哪一种？对，它是正交。下一步xprep会检查该晶体是否是带心的晶系（比如面心，体心）。程序会通过检查，与所有带心对称性和平移元素系统消光规律相违背的衍射点来判断：
第一行的值（N total）告诉我们，对于特定的带心晶格，根据系统消光规律，有多少衍射点应当缺失。第二行N （int>3sigma）则指示了有多少理论上应当缺失的衍射点出现了，即有多少违背系统消光的衍射点存在。最下面两行给出了违背特定晶格消光规律的衍射点的平均强度和信噪比。
Primitive简单晶格（素晶格）不存在系统消光，所以数字都是0。
例如，如果晶格类型是体心（I，第5列）,18037个衍射点应该是消光的。但是在这18037个衍射点中，有12180个衍射点明显存在，
I >3sigma，因而违背了I-centering的消光规律。观察其余列的分析结果，我们可以看出，这个晶体不可能是带心的晶格类型，因而晶胞一定是Primitive (as proposed by program)
Confirm the suggestion [P] [enter] to get to XPREP's main menu:
屏幕的上半部分给出了很多信息。第一行显示了哪一个数据是当前操作的数据(momo_unmerged.hkl), 数据收集的波长(molybdenum radiation 0.71073 A - this can be altered later if necessary) 以及该结构是否是手性的（现在还没有确定）。下面列出了两个晶胞，第一个是初始的晶胞，包含体积，误差以及晶格类型（P）。第二个晶胞（当前晶胞）是你操作的晶胞。大多数情况下初始的晶胞（original cell）和当前晶胞（current cell）是同样的，但是XPREP会改变非常规初始晶胞的排列，当然有时候这不是用户所想要的。在这种情况下，current cell就需要被重置，就必须通过矩阵转换来完成（在菜单中的U选项）。
屏幕的下半部分是选项菜单，Options menu。XPREP程序会推荐最常用的操作的顺序。
首先，XPREP会检查晶系是否有可能是更高的对称性，因此程序会推荐option [H] just press[enter]
在这个例子中，primitive orthorhombic似乎是正确的（最高可能的对称性）。Confirm Option [A] -> [enter] (not shown here).
在检查后，就可以来确定空间群了。With the confirmed option [S]
-> [enter] you get into a sub-menu:
推荐的选项[S]是指在不知道任何化合物信息的前提下，去寻找空间群。如果确认空间群和同晶的空间群一样，你可以选择[I]. 如果要限定晶体/样品的手性情况，可以选择[C] or [N].
选择给定的选项[S] "Determine SPACE GROUP" -> [enter].
After the crystal system has been confirmed to be orthorhombic [O]
-> [enter]
the absences will be analyzed once again, still resulting in a primitive lattice [P]
-> [enter].
这时空间群的确定开始。这里有一些标准，可以用来帮助查找可能性最高的空间群：
1. The E-value statistics. E-Values的分布可以作为，判断晶体是否是中心对称空间群的提示（不是证据）。这个统计值基于归一化的结构因子E
值（强度的开根），通过合适的归一化，所有的分辨率壳层E2的平均值都是1。对于中心对称的结构，特别强和特别弱的E-values在统计频率上要高于非中心对称的结构。为了描述这个数字上的意义，我们可以计算|E2-1|的平均值。理论上非中心对称的空间|E2-1|在0.736左右，而中心对称的空间群在0.968左右。在我们的例子中，它是0.789，因而更有可能是非中心对称的空间群。
2. The systematic absences （系统消光）。系统消光不仅存在于带心的晶系中，同样也在平移对称性中出现，比如螺旋轴或者滑移面。在本例子中，系统消光需要在三个晶轴方向上分析（或者称为倒易空间的三个方向）。系统消光需要在哪个方向上分析，依据不同的晶系，各有不同。在我们这个例子中，在三个方向上，2次螺旋轴2(1)都存在，相应地体现在表格的第4,8和12列。在第一个倒易晶格方向上（对应于晶胞a边），理论上会有13系统消光点（第4列，第一行），而且在这些位置确实没有衍射点（N=0），从而证明了该螺旋轴的存在。（对于其它两个方向也是同样存在， 17:0和94:2）。本例子中除了这三个螺旋轴，不存在其它的平移元素。
总而言之，我们现在知道，该晶体为primitive orthorhombic 晶格类型，没有中心对称，以及存在3个P2(1) 螺旋轴。综合考虑这些信息，唯一可能的空间就是P2(1)2(1)2(1)。需要指出的是，在判定空间群时，通常系统消光要比E-value更重要，更可靠。后者经常受到晶体中重原子的干扰。在我们的例子中，我们原则上并不需要E-value，因为系统消光的规律已经很明确地指定了空间群。
3. The frequency of the space group。如果在考虑前面的两个指标后，仍然会有一系列的可能的空间群，那么在某个空间群下已知结构的数目就成为该空间群可能性的一个重要指标。已知结构的数目从CSD数据库中获得，并且在该空间群一行中列出。本例子中P2(1)2(1)2(1) 在数据库中的个数是5917。 XPREP 最终给出的推荐是P2(1)2(1)2(1) as option [A]。国际晶体学表中的空间群编号, 19。之后的一列是在CSD出现的次数以及其它信息。CFOM value（combined figure of merit），总结了所有前面列举的标准。数值越低（理想的情况低于1），该空间群的可能性越大。
不过这个推断的空间群应当仍然被认为是初始的。SHELXT会提供确定更可靠的空间群。
Confirm option [A] -> [enter].
Option [D] "read, modify or merge datasets" -> [enter] of the main menu takes us to the following sub-menu:
The command [S] "Display intensity statistics" -> [enter] leads to:
因为P2(1)2(1)2(1) 是一个手性的空间群, select Option [S].
数据的统计指标如下图所示：
在这个表格中，衍射点按照不同的分辨率壳层区分开，如表格中第一列的顺序排列。后面两列，列出了在不同的分辨率壳层采集的数据
（data）以及该空间群下理论的数据个数（theory），相应的completeness 在第四列中给出。高完整度（completeness）对于成功解析结构十分必要。因为理论上，计算完整的描述电子密度图的Fourier 方程需要每一个理论上的衍射点。假设数据没有收集到足够的完整度，就需要继续收集。另外一个实验数据数量的指标是redundancy冗余度（第五列）。每个独立的衍射点，如果都多次收集（同一个点或者等效点），redundancy就会大于1。因而对于数目相同的实验数据，对称性越高，冗余度也就越高。由于平均量通常更精确，如果有更多的数据计算平均值（即高冗余度），就能够提高整体结构测定的质量。
下面列出了mean Intensity I 和 mean I/sigma。两者之中，后者更重要，它代表了数据的信噪比。最后的两列列出了质量因子 R(int) 和
R(sigma)，两者都应该越低越好。对于高冗余度的数据，前面的菜单中推荐选择[P]，计算Rrim和Rpim，而不是Rmerge。Rrim和Rpim考虑了冗余度的影响，因而更加代表数据的真实质量。
在我们的这个例子中，总体来说数据质量很好。但是在，最高的分辨率壳层（0.80-0.78 A），数据完整度有些问题。其它的分辨率壳层完整度基本上都将近100%，冗余度大于4，平均的信噪比也没有低于5。通常随着分辨率的升高，数据质量会逐渐下降，但是如果在某个分辨率壳层突然降低，类似于gap，最好将高分辨率壳层的数据截取掉，因为它们太弱了，会影响数据质量。
Note the great value differences - especially for completeness, redundancy and R(sigma) - in the third-last line of the table. To truncate the data at 0.8 A, go back with [enter] and select option [H] (apply high/low resolution cutoffs):
Set the high resolution limit to 0.80 Angstrom, the low resolution limit is not changed - confirm ([inf] -> >[enter]).
再看统计表格时，我们会看到数据质量指标的显著提升(last line, whole resolution range inf-0.80):
注意，通常情况下，数据已经足够好，不需要截取。一般情况下，我们仍然追求最高可能的分辨率。如果要发表一个通常的小分子结构，分辨率通常要接近0.83A。
此时，一个新的界面打开，在这个界面你可以使用选项[M]来进行合并数据，或者使用[W]来写出数据。不过这些都不是程序推荐的。
我们可以回到前面的主界面，使用option [E]. 注意我们也可在这里改变波长，使用选项[R].
为SHELXT准备指令文件
这里，我们还需要做一件事情：生成SHELXT解析结构需要的指令文件。为了产生该文件，我们需要告诉程序该结构中，期望有的元素类型。如果这里出错了并不是很严重，尽管给出所有可能的元素类型比你指定了多少原子数目更重要。
The type and number of possibly present atoms is given after choosing option [C] (define unit-cell contents) -> [enter]:
程序会要求一定的分子式，这里一些基团的简写也是允许的。
输入C20 H20, 假装我们不知道该结构的分子式。当然在真实的情况下，最好输入所有你知道的化合物的信息，例如产物的分子式。既然我们要使用SHELXT，因而它的真实数目并不重要，我们甚至可以将所有元素种类的数目都写为1，但是元素类型一定需要。
[enter]回到主界面，在信息栏会显示出新的信息:
在矩阵一行下面，你会发现晶系，空间群，laue群的信息。下面会有分子式，以及以此为基础，衍生出的量化信息: 分子量，Z值，晶体密度，原子体积，以及一个晶胞中所有的电子数F(000)，最后给出的是Mu（计算出的吸收系数）。
这时选择 [F] -> [enter]产生INS文件。后面XPREP可以生成一个相同名字的HKL文件。因此，为了防止覆盖掉原始文件，我们最好给它另外一个名字。比如这里我们使用momo.
这里，请特别注意NOT [enter]!给它一个新的名字，从而避免覆盖原始的HKL文件。否则你可能丢失一些信息。
SHELXS format is confirmed ([enter]), since SHELXT can read both
formats.
这里INS文件momo.ins的文本内容会自动显示出来: 第一行通常是结构的title (TITL): momo in space group P212121。在cell一行中(CELL) ，首先是X射线波长，然后是晶胞参数。
在下面的ZERR行中，会列出Z值以及晶胞参数相应的误差 (estimated by XPREP to be 0.02%)。
LATT 定义了晶格类型，1代表primitive cell。如果结构是非中心对称的，在该数字前面会加一个“-”号。
SYMM行中列出的是相关的对称操作。但是在SYMM中，基本的对称操作（x，y，z）不会给出,中心对称以及带心晶格的对称操作也不会列出, 因为SHELX程序会通过LATT code读取这些信息。
在SFAC后面，会列出可能的原子类型。通过原子类型，程序会计算原子的散射因子。这对于结构解析和修正是十分重要的。
在UNIT后面，给出的对应每个原子类型，相应的原子数目。
TREF指定了结构解析的方法 (see next chapter)。
HKLF 4是标准的HKL文件格式, 列出结构因子的平方 (like in the unmerged starting file - see beginning of this chapter)。
END终止指令。
The following question, if a new HKL-file should be saved, should be answered with yes in this case [Y] -> [enter] since we truncated the data.
原则上只有数据被XPREP改变时，yes才是必须的。可能的改变包括，新的分辨率范围，晶胞参数的改变（由于空间群的转变，晶轴排列的变化）或者数据是合并得到的。但是实际上，所有的数据我们都通常选择yes，从而产生于INS文件名字相一致的HKL文件。
You have now finished the preparations for the structure solution and created two new files for SHELXT. Leave XPREP with main menu option [Q]
-> [enter]
建议: XPREP操作的每一步都会保存在.prp文件中。它和读取的HKL 文件有相同的名字。在本例子中，是momo_unmerged.prp 。所以假设你并没有记录下来所有的东西，或者可能需要重新运行XPREP，为了避免丢失这些信息，最好给你的prp文件重命名一下。
SHELX Tutorial
使用 SHELXT解析结构
SHELXT解析结构的方法是dual-space algorithm。如果一个数据能够扩展到P1空间群，那么这种方法是最好的。在必要的时候，程序还能够估计缺失的数据，而且能够扩展分辨率。
SHELXT在P1空间群找到的相位，可以被用来测试在给定laue群下所有可能的空间群。哪个空间群下，相位最一致，该空间群就会被选择做进一步的双空间循环解析，同时会考虑相应的对称性。
SHELXT会将独立的电子密度的峰值整合在一起，分配最合适的原子类型。如果峰值大于给定的重原子元素类型，程序还会给出推荐的元素。
然后SHELXT会进行一次各向同性的精修。同时如果结构是非中心对称的空间群，程序还会计算Flack参数，并且会根据需要反转结构。不仅如此，SHEXLT还会考虑到原子的连通性，尽可能地将完整的分子呈现出来，并位于单胞的中央。这就大大提高了用户对解析的结果正确与否的判断。
SHELXT程序可以通过命令shelxt momo运行。两个具有相同名字的文件需要调用：HKL文件和INS文件(As described in XPREP). INS文件中初始的空间群只作为定义Laue群。
在Shelxle中，我们可以将shelxt或者XT（Bruker copyright）配置到external program中。这样我们就可以打开ins文件，直接运行shelxt。如下图显示：
之前的直接法和Patterson法使用的指令TREF和PATT不再被SHELXT 使用（它们只给旧程序SHELXS使用）。SHELXT通常使用迭代的方法，包括Patterson法。然后计算方程会在实空间和倒易空间之间修改。在倒易空间中，修改的目标是和衍射点强度尽可能地吻合，而在实空间中，电子密度被修改为正值，并且让原子之间不会太近，小于正常的键长。因而这种方法也被称为dual-space method。
Dual-space method是基于原子性的推测来解析结构的。因而SHELXT需要原子级别的分辨率才能成功。而对于严重的无序的结构或者孪晶的结构，SHELXT可能会有问题。
If you would like to know more about the theoretical details of SHELXT please read the open access paper, which should also be cited if SHELXT was used: G. M. Sheldrick, Acta Cryst. (2015). A71, 3-8.
程序运行后会生成如下信息:
晶体结构解析基本步骤
晶体结构解析基本步骤 Steps to Crystallographic Solution (基于SHELXL97结构解析程序的SHELXTL软件，尚需WINGX和DIAMOND程序配合) 注意：每一个晶体数据必须在数据所在的目录(E:\STRUCT)下建立一子目录(如E:\STRUCT\AAA)，并将最初的数据备份一份于AAA目录下的子目录ORIG，形成如右图所示的树形结构。 一. 准备 1. 对IP收录的数据, 检查是否有inf、dat和f2(设为sss.f2, 并更名为sss.hkl)文件; 对CCD 收录的数据, 检查是否有同名的p4p和hkl(设为sss.hkl)文件 2. 对IP收录的数据, 用EDIT或记事本打开dat或inf文件, 并于记录本上记录下相关数据(下面所说的记录均指记录于记录本上)： ⊕从% crystal data项中，记下晶胞参数及标准偏差(cell)；晶体大小(crystal size)；颜色(crystal color)；形状(crystal habit)；测量温度(experiment temperature)； ⊕从total reflections项中，记下总点数；从R merge项中，记下Rint＝?.???? % (IP收录者常将衍射数据转化为独立衍射点后传给我们); ⊕从unique reflections项中，记下独立点数 对CCD收录的数据, 用EDIT或记事本打开P4P文件, 并于记录下相关数据： ⊕从CELL和CELLSD项中，记下晶胞参数及标准偏差; ⊕从CCOLOR项中，记下晶体颜色; 总点数；从CSIZE项中，记下晶体大小; ⊕从BRA V AIS和SYMM项中，记下BRA V AIS点阵型式和LAUE群 3. 双击桌面的SHELXTL图标(打开程序), 呈 4. New, 先在“查找范围”选择数据所在的文件夹(如E:\STRUCT\AAA), 并选择衍射点数据文件(如sss.hkl),?单击Project Open,?最后在“project name”中给一个易于记忆和区分的任务名称(如050925-znbpy). 下次要处理同一结构时, 则只需Project 在任务项中选择050925-znbpy便可 5. 单击XPREP , 屏幕将显示DOS式的选择菜单: ⊕对IP收录的数据, 输入晶胞参数后回车(下记为
第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计
第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计 一、教学目标 1、知识与技能 （1）知道获得晶体的几种途径 （2）理解晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 （3）初步学会确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 2、过程与方法 （1）收集生活素材，结合已有知识和生活经验对晶体与非晶体进行分类 （2）学生通过观察、实验等方法获取信息 （3）学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工 3、情感态度与价值观 （1）培养学生科学探究的方法 （2）培养学生的动手能力、观察能力、自主学习的能力，保持对生活中化学的好奇心和探知欲，增强学生学习化学的兴趣。 二、教学重点 1、晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 2、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 三、教学难点 1、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 四、教学用品 课前学生收集的各种固体物质、玛瑙耳坠和水晶项链、蜂巢、晶胞实物模型、乒乓球、铁架台、酒精灯、蒸发皿、圆底烧瓶、碘、水、多媒体等 五、教学过程 １．新课导入： ［教师］上课前，我已经请同学们收集了一些身边的固体物质，大家都带来了吗？（学生：带来了）你们都带来了哪些固体呢？（学生七嘴八舌，并展示各自的固体）［教师］同学们带来的固体物质可真是琳琅满目啊！但是，我们每个人可能只带了几样，想知道别人收集了哪些固体物质吗？（学生：想）下面我们请前后四个同学组成一个小组，然后互相交流一下收集的各种固体物质，并讨论如何将这些固体物质进行分类呢？ ［分组讨论］互相交流各自所带的物品，并分类（教师进行巡视） ［教师］：请这组同学将你们带来的固体和交流的结果汇报一下。 ［学生汇报］：（我们讨论后觉得将粗盐、明矾、樟脑丸分为一类；塑料、玻璃片、橡胶分为另一类。教师追问：你们为什么会这样分呢？生：根据这些有规则的几何外形，而另一些没有。） ［教师总结］这组同学收集的物品很丰富，并通过组内讨论确定了分类依据，然后进行了恰当的分类。其实，同学们也许没有留心观察，我们身边还有许多美丽的固体，当然也有的可能是我们日常生活中不易接触到的。下面，我们就一起欣赏一下这些美丽的固体。 ［视频投影］雪花放大后的形状、烟水晶、石膏、毒砂、绿柱石、云母等晶体实物（并配以相应的解说，给学生了解到这些固态物质都有规则的几何外形。） ［教师讲述］我们就将这些有规则几何外形的固体称之为晶体，而另一些没有规则几何外形的固体称之为非晶体。 ［板书］一、晶体与非晶体 设计意图：课前请同学收集身边的固态物质，然后在课堂上展示，并分组交流讨论，最后进行分类，并在课堂上汇报。这样从学生身边的固体入手，直观、简洁地引入课题，潜移默化
晶体结构解析的过程XP
晶体结构解析的过程 (2010-06-10 16:49:31) 转载 分类：晶体解析 标签： 杂谈 1、挑选直径大约为0.1–1.0mm的单晶。 CCD的准直管直径有0.3mm，0.5mm，0.8mm；分别对应得晶体大小是0-0.3mm, 0.3-0.5mm, 0.5-0.8mm. 2、选择用铜靶还是钼靶？ 铜靶要求θmax〉=66度，最大分辨率是0.77埃 钼靶要求θmax〉=25度，最大分辨率是0.36埃 3、用smart程序收集衍射数据：得到大约一千张倒易空间的衍射图像，300M 大小。其中matrix图像45张，分成三组，每组15张，用以判定晶体能否解析。 4、用saint程序还原衍射数据：得到很多文件，但是只有三个文件是我们需要的：-ls，p4p，raw。 -ls文件中包含有最大的和最小的θ角，有效地精修衍射点数目。好像不同的机器或者还原程序得到的文件不同，有的是hkl，abs。 5、用shelxtl程序处理上述数据，并画出需要的图形。 5.1 装好shelxtl程序，新建一个project，输入要建立工程的名字，然后打开要解析的p4p或者raw文件。 5.2 用xprep程序确立空间群，建立指令文件 这个过程基本上是一直按回车键的过程（除了在要输入化学成分的时候改动一下和在是否建立指令文件的时候输入Y即可），一般不会出错。如果出错，那就要重新对空间群进行指认（出错可能是出现在下面的精修过程中）。 一般Mean（I/sigma）〉2才可以，越大越好。
得到ins，hkl，pcf三个重要数据文件。 其中ins文件：包含分子式，空间群等信息； hkl文件：包含的是衍射点的强度数据； pcf文件：记录了晶体物理特征，分子式，空间群，衍射数据收集的条件以及使用的相关软件等信息。 5.3 选择要解析的方法：直接法（TREF）还是帕特深法（PATT）？ 如果晶体中含有重原子如金属原子，那就要用PATT法；如果晶体中没有原子量差异特别大的原子，就用TREF法。默认的方法是直接法。 5.4 用xs程序解析粗结构 得到res文件：包含了ins文件的内容和所有的Q峰信息。 5.5 用xp程序与xl程序完成原子的指认，付利叶加氢或理论加氢，画图等。 达到比较好的结果标准： A 化学上合理（键长、键角、价态） B R1 <0.08（0.06），wR2 <0.18（0.16），goof=S=1+-0.2(1.00) C R(int)<0.1,R(singma)<0.1 D Maximum=0.000 5.5.1 原子的指认 打开xp 输入fmol
晶体学基础知识点及思维导图教学内容
晶体学基础知识点及 思维导图
HOMEWORKS 知识点 晶体结构Crystal structure 点阵结构Lattice 晶胞Unit cells 晶系Crystal systems 布拉菲格子The Bravais lattices 点群 point group 空间群space group
关系Relationships/思维导图Mind mapping
具体中文解释 粒子抽象成点，形成了点阵结构，而这些点连接起来就形成了晶格，可以说点阵和晶格具有同一性，但区别于点阵具有唯一性，晶格不具有。同样我们需要区别“lattice”的意义 它在这应该准确的代表点阵结构而不是单单的点阵，点阵结构是具体的客观存在的而点阵是人为抽象出来的，相比于点阵对应的点阵点，点阵结构对应的就是结构基元。 晶胞堆砌成了点阵结构，晶胞又具有晶胞参数和晶胞内容两方面，也就是说可以这么表示晶胞=点阵格子+结构基元。根据晶胞的晶胞参数我们可以把晶体的结构从宏观上分为七个方面，也就是七大晶系.七大晶系结合晶胞类型产生了14种Bravais晶格 点群表示的是晶体中所包含所有点对称操作的（旋转、反应、反演）的集合。（晶体的宏观性质不变)。点群描述了分子结构和晶体的宏观对称性（后来老师讲点群只是对于结构基元里的原子的对称排布，我个人后来查阅思考了一下，这是局限的，点群所描述的对称性正是可以描述宏观的晶格以及肉眼可见 的晶体的对称性，所以它才被 引为宏观对称性。） 微观对称元素：点阵、滑移面、旋转轴（无数阶次） 而晶体的宏观对称元素和微观对称元素在内的全部对称元素的一种组合就构成晶体的一种微观对称类型也就是空间群，它反应的是内部微观结构的对称性（结构基元内部原子）或者是微观的晶胞堆积方式的不同。 晶体的宏观对称性就是晶体微观对称性的宏观表现。 晶系与对称的关系：七种晶系从宏观的对称操作来看，有旋转、反射、反演，这些构成的是32种点群。而晶系必须符合平移操作（晶体对称定律的要求），结合平移我们限定了它有14种Bravais 格子。再结合微观对称元素，就会得到230种空间群。
整理晶体结构解析步骤
晶体结构解析步骤Steps to Crystallographic Solution (基于SHELXL97结构解析程序和DOS版SHELXTL画图软件。在DOS下操作) 注意：1. 每一个晶体数据必须在D:/STRUCT下建立一子目录(如D:\STRUCT\AAA)，并将最初的数据备份一份于AAA目录下的子目录ORG; 2. 此处用了STRUCT.BA T批文件，它存在于C:\根目录下，内有path= c:\nix; c:\exe; d:\ struct; c:\windows\system32 (struct为工作目录，exe为SHELXL97程序，nix为SHELXTL画图) 3. 在了解DOS下操作之后，可在WIN的WINGX界面下进行结构解析工作，画图可用XP 或DIAMOND软件进行。 一. 准备 1. 检查是否有inf、dat和f2(设为sss.f2)文件 2. 用EDIT或记事本打开dat或inf文件, 并于记录本上记录下相关数据(下面所说的记录均指记录于记录本上)： ⊕从% crystal data项中，记下晶胞参数及标准偏差(cell)；晶体大小(crystal size)；颜色(crystal color)；形状(crystal habit)；测量温度(experiment temperature)； ⊕从R merge项中，记下Rint＝?.???? %； ⊕从total reflections项中，记下总点数； ⊕从unique reflections项中，记下独立点数 3. 双击桌面的DOS图标(或Win2000与WinNT的“命令提示符”) 4. 键入STRUCT(属于命令，大小写均可。下同) 5. 进入欲处理的数据所在的文件夹(上面的1~2工作也可在这之后进行) 6. 键入XPREP sss.f2 (屏幕显示DOS的选择菜单) 7. 选择[4]，回车(下记为) 8. 输入晶胞参数(建议在一行内将6个参数输入，核对后) 9. 一系列运行(对应的操作动作均为按)之后，输入分子式(如, Cu2SO4N2C4H12。此分子式仅为估计之用。注意：反应中所有元素都应尽可能出现，以避免后续处理的麻烦) 10. 退出XPREP运行之前，机器要求输入文件名，此时一定要输入文件名，且不与初始的文件名同名。另外，不要输入扩展名。如可输入aaa 11. 检查是否产生有PRP、PAR和INS文件(PRP文件内有机器对空间群确定的简要说明) 12. 更名：REN aaa.f2 aaa.hkl 13. 用EDIT或记事本打开aaa.ins文件，在第二~三行中，用实际的数据更改晶胞参数及其偏差(注意：当取向改变了，晶胞参数也应随之对应)，波长用实际波长。 二．解结构 14. 键入SHELXS aaa或XS aaa，(INS文件中, TREF为直接法，PATT为Pattersion法) 15. XP，(进入XP程序)(可能产生计算内址冲突问题，注意选择处理) 16. READ or REAP aaa (aaa.res 为缺省值，若其它文件应是文件名.扩展名，如aaa.ins) 17. FMOL, (不要H原子时，为FMOL LESS $H，或FMOL后，KILL $H, ) (读取各参数，屏幕上显示各原子的键合情况) 18. MPLN/N, (机器认为最好取向) 19. PROJ, (随意转动，直至你认为最理想取向)
。高中化学晶体的结构与性质知识点及相关例题讲解
高中化学晶体的结构与性质知识点及相关例题 讲解 自然界中的固体可以分为两种存在形式：晶体和非 晶体。晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的 固体。晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排 列，从而使晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，而且具 有固定的熔点和规则的几何外形。 一、晶体 固体可以分为两种存在形式：晶体和非晶体。 晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数 是晶体。气体、液体和非晶体在一定条件下也可转变为晶体。 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的 固体。晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排 列，从而使晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，而且具 有固定的熔点和规则的几何外形。 二、晶体结构 1．几种晶体的结构、性质比较 2．几种典型的晶体结构： （1）NaCl晶体（如图1）：每个Na+周围有6个Cl-，每个Cl-周围有6个Na+，离子个数比为1：1。 （2）CsCl晶体（如图2）：每个Cl-周围有8个Cs+，每个Cs+周围有8个Cl-；距离Cs+最近的且距离相等的Cs+
有6个，距离每个Cl-最近的且距离相等的Cl-也有6个，Cs+和Cl-的离子个数比为1：1。 （3）金刚石（如图3）：每个碳原子都被相邻的四个碳原子包围，以共价键结合成为正四面体结构并向空间发展， 键角都是109o28'，最小的碳环上有六个碳原子。 （4）石墨（如图4、5）：层状结构，每一层内，碳原子以正六边形排列成平面的网状结构，每个正六边形平均拥有 两个碳原子。片层间存在范德华力，是混合型晶体。熔点比 金刚石高。 （5）干冰（如图6）：分子晶体，每个CO2分子周围紧邻其他12个CO2分子。
XRD,以及晶体结构的相关基础知识
XRD,以及晶体结构的相关基础知识(ZZ) Theory 2009-10-25 17:55:42 阅读355 评论0 字号：大中小 做XRD有什么用途啊，能看出其纯度?还是能看出其中含有某种官能团？ X射线照射到物质上将产生散射。晶态物质对X射线产生的相干散射表现为衍射现象，即入射光束出射时光束没有被发散但方向被改变了而其波长保持不变的现象，这是晶态物质特有的现象。 绝大多数固态物质都是晶态或微晶态或准晶态物质，都能产生X射线衍射。晶体微观结构的特征是具有周期性的长程的有序结构。晶体的X射线衍射图是晶体微观结构立体场景的一种物理变换，包含了晶体结构的全部信息。用少量固体粉末或小块样品便可得到其X射线衍射图。 XRD（X射线衍射）是目前研究晶体结构(如原子或离子及其基团的种类和位置分布，晶胞形状和大 小等)最有力的方法。 XRD 特别适用于晶态物质的物相分析。晶态物质组成元素或基团如不相同或其结构有差异，它们的衍射谱图在衍射峰数目、角度位置、相对强度次序以至衍射峰的形状上就显现出差异。因此，通过样品的X射线衍射图与已知的晶态物质的X射线衍射谱图的对比分析便可以完成样品物相组成和结构的定性鉴定；通过对样品衍射强度数据的分析计算，可以完成样品物相组成的定量分析； XRD还可以测定材料中晶粒的大小或其排布取向（材料的织构）...等等，应用面十分普遍、广泛。 目前XRD主要适用于无机物，对于有机物应用较少。 关于XRD的应用，在[技术资料]栏目下有介绍更详细的文章，不妨再深入看看。 如何由XRD图谱确定所做的样品是准晶结构？XRD图谱中非晶、准晶和晶体的结构怎么严格区分？ 三者并无严格明晰的分界。 在衍射仪获得的XRD图谱上，如果样品是较好的"晶态"物质，图谱的特征是有若干或许多个一般是彼此独立的很窄的"尖峰"（其半高度处的2θ宽度在0.1°~0.2°左右，这一宽度可以视为由实验条件决定的晶体衍射峰的"最小宽度"）。如果这些"峰"明显地变宽，则可以判定样品中的晶体的颗粒尺寸将小于300nm，可以称之为"微晶"。晶体的X射线衍射理论中有一个Scherrer公式，可以根据谱线变宽的量估算晶粒在 该衍射方向上的厚度。 非晶质衍射图的特征是：在整个扫描角度范围内（从2θ 1°~2°开始到几十度）只观察到被散射的X 射线强度的平缓的变化，其间可能有一到几个最大值；开始处因为接近直射光束强度较大，随着角度的增加强度迅速下降，到高角度强度慢慢地趋向仪器的本底值。从Scherrer公式的观点看，这个现象可以视为由于晶粒极限地细小下去而导致晶体的衍射峰极大地宽化、相互重叠而模糊化的结果。晶粒细碎化的极限就是只剩下原子或离子这些粒子间的"近程有序"了，这就是我们所设想的"非晶质"微观结构的场景。非晶质衍射图上的一个最大值相对应的是该非晶质中一种常发生的粒子间距离。
晶体解析与精修—其他文件
晶体解析与精修—其他文件 name.res—结果文件(results file)：xs、xl、refine产生的文件 name.lst—列表文件(listing file)：记录xs、xl、refine过程和结果的文件 《Crystal Structure Refinement: A Crystallographer’s Guide to SHELXL》1一书中关于该文件描述摘录如下： A brief summary of the progress of the structure refinement appears on the console, and a full listing is written to a file name.lst, which can be printed or examined with any text editor. After each refinement cycle a file name.res is (re)written. The .res file is similar to the .ins file, but has updated values for all refined parameters. It may be copied or edited to name.ins for the next refinement run (Figure 1). Figure 1. File organization in SHELXL. 《晶体结构精修——晶体学者的SHELXL软件指南》2一书中相关翻译如下： 结构精修过程的简要总结会出现在命令行窗口，而完整的叙述则写入name.lst文件，该文件可用任意文本编辑器打印和检查。每一轮精修后会产生name.res文件。它与.ins文件相似，不过所有用于精修的参数都被刷新了。name.res文件可以被拷贝或者编辑，保存成name.ins文件进入下一轮精修(Figure 1)。 name.fcf—结构因子文件 name.pcf—记录仪器型号、晶体外观等的文件 name.p4p—记录晶胞参数等的文件，与hkl联用可以省去手动输入晶胞参数的麻烦 name.tex—xcif生成的晶体结构报表文件 name.rtf—xcif生成的晶体结构报表文件，可用word打开 name_tables.html—Olex2生成的晶体结构报表文件，可用浏览器打开 name.abs—记录吸收校正信息的文件(Bruker仪器) name._ls—其中可以找到所用衍射点和Tmax及Tmin等数据(Bruker仪器) name.cif_old—记录仪器型号、晶胞参数及晶体外观等的文件(Rigaku仪器) CrystalClear.cif—记录仪器型号、晶胞参数及晶体外观等的文件(Rigaku仪器)
晶体解析的步骤
晶体解析的步骤 Steps to Crystallographic Solution (基于SHELXL97结构解析程序和DOS版SHELXTL画图软件。在DOS下操作) 注意： 1. 每一个晶体数据必须在D:/STRUCT下建立一子目录(如D:\STRUCT\AAA)，并将最初的数据备份一份于AAA目录下的子目录ORG; 2. 此处用了STRUCT.BAT批文件，它存在于C:\根目录下，内有path= c:\nix; c:\exe; d:\ struct; c:\windows\system32 (struct为工作目录，exe为SHELXL97程序，nix为SHELXTL 画图) 3. 在了解DOS下操作之后，可在WIN的WINGX界面下进行结构解析工作，画图可用XP 或DIAMOND软件进行。 一. 准备 1. 检查是否有inf、dat和f2(设为sss.f2)文件 2. 用EDIT或记事本打开dat或inf文件, 并于记录本上记录下相关数据(下面所说的记录均指记录于记录本上)： ⊕从% crystal data项中，记下晶胞参数及标准偏差(cell)；晶体大小(crystal size)；颜色(crystal color)；形状(crystal habit)；测量温度(experiment temperature)； ⊕从R merge项中，记下Rint＝?.???? %； ⊕从total reflections项中，记下总点数； ⊕从unique reflections项中，记下独立点数 3. 双击桌面的DOS图标(或Win2000与WinNT的“命令提示符”) 4. 键入STRUCT(属于命令，大小写均可。下同) 5. 进入欲处理的数据所在的文件夹(上面的1~2工作也可在这之后进行) 6. 键入XPREP sss.f2 (屏幕显示DOS的选择菜单) 7. 选择[4]，回车(下记为
结构精修 三个主要步骤
结构精修 由直接法或帕特森方法得到的结构解往往已经非常令人满意了，但坐标并不非常精确，一部分甚至全部的原子类型的归属也是不正确的（如果全然出错），而且结构的细节会丢失（H-原子，无序，溶剂分子等）。 前一种解决方案中的原子位置并不是衍射实验的直接结果，而是对由测得的密度和“以某种方法确定的”相位计算得出的电子密度函数的解释。 更好的相位可以由原子的位置计算得出，这就为有着更高精度的电子密度函数的重新确定提供了条件。而依据这样得到的新的电子密度图，我们可以得出更精确的原子位置，从而进一步得到更精确的相位角，依此类推。在这样的循环中，我们对原子模型进行了调整：原子类型得到了修正，丢失的原子得以提出，等等。 我们把这样的整个过程称为结构精修。 结构精修：三个主要步骤 对Fo-Fc图的精密检验有助于提出新原子，除去“问题”原子。 只要找到了所有的非氢原子，原子就可以进行各项异性精修。 只要模型各向异性化了，氢原子的位置就能确定或计算得出。
结构精修：电子密度图 不同种类电子密度图： Fo 图：由基于观察到的结构的计算，结合由原子模型计算出的相位进行加工得到。这种图反映的是观察到的电子密度；它的精确度很大程度上取决于相位的精确度。 Fc 图：由基于原子模型算出的结构因素和相位计算得到。这种图反映的是只根据原子模型得到的电子密度。 Fo- Fc 图：两种图的差异。在模型与实验得到的密度相符合的地方趋近于零，在模型中“该有原子却没有”的地方有很大的正值，在模型中“不该有原子却有”的地方有很大的负值。Fo- Fc 图中较小的正值或负值指向原子类型归属不正确的地方。 结构精修：电子密度图 F O -F C F O 图 模型：一个Cp 环 对电子密度图的检查说明说明当前这个配体不是一个Cp 环，但实际上是一个Cp *环。
晶体结构,配合物结构知识点与习题1-1
晶体结构 一、基本概念（The Basic Concepts ）： 1．晶体（Crystals ）： (1)物质的质点（分子、离子或原子）在空间有规则地排列而成的、具有整齐外形的、以多面体出现的固体物质，称为 晶体。 (2) 晶体有同质多象性 由同样的分子（或原子）可以以不同的方式堆积成不同的晶体，这种现象叫做同质多象性。但 同一种物质的气态、液态只存在一种结构。 (3) 晶体的几何度量和物理效应常随方向不同而表现出量上的差异，这种性质称为各向异性。 2．晶格（Crystal lattices ） (1) 以确定位置的点在空间作有规则的排列所具有一定的几何形状，称为晶体格子，简称为晶格。 Fig. 8.10 The 14 Bravais unit cells 3．晶胞（Unit cells ） (1) 在晶格中，含有晶体结构，具有代表性的最小单元，称为单元晶胞，简称晶胞。 (2) 在晶胞中的各结点上的内容必须相同。 (3) 晶胞参数 晶胞参数：a 、b 、c 、α、β、γ (4) 分数坐标 用来表示晶胞中质点的位置 例如： 简单立方 立方体心 立方面心 (0, 0, 0) , (0, 0, 0), ( 21,21,21) (0, 0, 0) (21,21,0), (21,0,21), (0,21,2 1 ) 在分数坐标中，绝对不能出现1，因为1即0。这说明晶胞是可以前后、左右、上下平移的。等价点只需要一个坐标来表 α βγb c a
118 示即可，上述三个晶胞中所含的质点分别为1、2、4，所以分数坐标分别为1组、2组和4组。 (5) 晶面指数 晶面在三维空间坐标上的截距的倒数（h 、k 、l ）来表示晶体中的晶面，称为晶面指数，如立方晶系中 (100),(110),(111)面分别为 (100) (110) (111) l Fig. 8.12 Selected planes and their Miller indices for cubic system 用X-ray 的衍射可以测量晶体中的面间距，2d ·sin θ = n ·λ。 d －晶体的面间距，θ－衍射角，n －衍射级数，λ－X-ray 的波长。 对于立方晶系，面间距（d ）晶胞参数(a )之间的关系式： 222l k,h,/l k h a d ++= 4．根据晶体中质点内容的不同，晶体可分类成：金属晶体（metallic crystals ）、离子晶体(ionic crystals)、原子晶体(atomic crystals)、分子晶体(molecular crystals)、混合晶体(mixture crystals) 二、金属键与金属晶体（Metallic Bond and Metallic Crystals ） 1．金属键理论（Metallic bond ） (1) 改性的共价键理论 (2) 能带理论（band theory ）（以分子轨道理论为基础） (a) 能带理论的基本要点 (i) 按照分子轨道理论，把整个金属晶体看作一个大分子，把金属 中能级相同的原子轨道线性组合（原子轨道重叠）起来，成为整个金属晶体共有的若干分子 轨道，合称为能带(energy band)，即金属晶体中的n 个原子中的每一种能量相等的原子轨道重叠所形成的n 个分子轨道，称为一个 能带； Fig. 8.15 Bands of molecular orbitals in a metal crystal. Fig 8.14 Arrangement of atoms in a lithium crystal
晶体解析步骤(精)
1挑选直径大约为0.1–1.0mm的单晶。 CCD的准直管直径有0.3mm，0.5mm，0.8mm；分别对应得晶体大小是0-0.3mm, 0.3-0.5mm, 0.5-0.8mm. 2 选择用铜靶还是钼靶 铜靶要求θmax〉=66度，最大分辨率是0.77埃 钼靶要求θmax〉=25度，最大分辨率是0.36埃 3 用smart程序收集衍射数据 得到大约一千张倒易空间的衍射图像，300M大小。其中matrix图像45张，分成三组，每组15张，用以判定晶体能否解析。 4 用saint程序还原衍射数据 得到很多文件，但是只有三个文件是我们需要的：-ls，p4p，raw。 -ls文件中包含有最大的和最小的θ角，有效地精修衍射点数目。 好像不同的机器或者还原程序得到的文件不同，有的是hkl，abs。 5 用shelxtl程序处理上述数据，并画出需要的图形。 5.1 装好shelxtl程序，新建一个project，输入要建立工程的名字，然后打开要解析的p4p 或者raw文件 5.2 用xprep程序确立空间群，建立指令文件 这个过程基本上是一直按回车键的过程（除了在要输入化学成分的时候改动一下和在是否建立指令文件的时候输入Y即可），一般不会出错。如果出错，那就要重新对空间群进行指认（出错可能是出现在下面的精修过程中）。 一般Mean（I/sigma）〉2才可以，越大越好。 得到ins，hkl，pcf三个重要数据文件。 其中ins文件：包含分子式，空间群等信息； hkl文件：包含的是衍射点的强度数据； pcf文件：记录了晶体物理特征，分子式，空间群，衍射数据收集的条件以及使用的相
关软件等信息。 5.3 选择要解析的方法：直接法（TREF）还是帕特深法（PA TT）？ 如果晶体中含有重原子如金属原子，那就要用PATT法；如果晶体中没有原子量差异特别大的原子，就用TREF法。默认的方法是直接法。 5.4 用xs程序解析粗结构 得到res文件：包含了ins文件的内容和所有的Q峰信息。 5.5 用xp程序与xl程序完成原子的指认，付利叶加氢或理论加氢，画图等。 达到比较好的结果标准： A 化学上合理（键长、键角、价态） B R1 <0.08（0.06），wR2 <0.18（0.16），goof=S=1+-0.2(1.00) % C R(int)<0.1,R(singma)<0.1 D Maximum=0.000 5.5.1 原子的指认 打开xp 输入fmol = 出现一系列的Q峰信息。每次打开xp后都要先输入此命令。 输入pick 进入Q峰之间连接的结构体系中。 根据化学经验（键长，键角以及连接方式）和自己晶体的预测的结构，对Q 峰进行取舍。 取舍完毕后，进行原子的命名。当闪点在某个原子上时，从键盘上输入要命名的原子的符号，然后回车；闪点就会跳到下一个要命名的Q峰上。当闪点在某个Q峰上时，如果直接回车，会删掉此原子，用backspace可以复原；如果直接敲空格键，闪点会跳到下一个Q峰上。 敲“/”键，保存命名结果，退出；敲“esc”键，不保存结果，退出。 输入pers
用xshell进行晶体结构解析和精修
用xshell进行晶体结构解析和精修本教程以Olex2软件自带的Co(II)的配合物为样本，其结构如下： 一、打开应用程序 双击“xshell.exe”打开xshell应用程序 该程序初始界面如下图所示： 二、打开晶体数据 打开方式1：菜单栏File下拉菜单第一个菜单Load
打开方式2：XShell Main Toolbar的第一个按钮 打开方式3：快捷组合键“Ctrl+L” 以以上三种方式中的任意一种点击Load，在弹出的对话框中选择要打开的文件，并打开该文件，如下图所示：
打开后如下图所示，蓝色区域显示的是化合物的结构，右下角是Q峰条 三、结构解析 1．Q峰的显示 将Q峰条处的“”用鼠标拉至最左端，让左边蓝色界面中的Q峰数目减少至0个，如下图所示：
可以看到，系统默认固定下了中心金属Co，并将其命名为Co1，以及三个S原子，并将其命名为S2，S3，S4 2. 结构的放大与缩小 在XShell Main Toolbar中最后有两个按钮，如上图所示，可以将蓝色界面显示的结构放大和缩小以便查看局部结构和全局结构 3. 不相连结构的单独显示 当结构中有不连在一起的多个单独结构时，可以只显示其中某个单独结构，比如当前状态下Co1是一个单独结构，S3是一个单独结构，S2-S4是一个单独结构。比如我要显示S2-S4这个单独结构，可以将鼠标放在S2-S4结构中的任意原子或者键上，当鼠标变为白色十字时(如下左图所示)，单击鼠标右键，在弹出的菜单(如下右图所示)中点击“Associate Connected Atoms”即可单独显示S2-S4独立结构： 单独显示的S2-S4独立结构：
晶体结构与性质知识总结(完善)
3-1、晶体的常识 一、晶体和非晶体 1、概述——自然界中绝大多数物质是固体，固体分为和两大类。 2、对比——
* 自范性——晶体能自发地呈现多面体外形的性质。本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。 * 晶体不因颗粒大小而改变，许多固体粉末用肉眼看不到规则的晶体外形，但在显微镜下仍可看到。 * 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当，熔融态物质凝固速率过
快常得到粉末或没有规则外形的块状物。 * 各向异性——晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个方向上的性质是不同的 二、晶胞 1、定义——描述晶体结构的基本单元。 2、特征—— （1）习惯采用的晶胞都是体，同种晶体所有的晶胞大小形状及内部的原子种类、个数和几何排列完全相同。 （2）整个晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 <1> 所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙； <2> 所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 3、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式——均摊法分析晶胞与粒子数值的关系 （1）处于内部的粒子，属于晶胞，有几个算几个均属于某一晶胞。 （2）处于面上的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 （3）处于90度棱上的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。
（4）处于90度顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于60度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于120度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 4、例举 三、分类 晶体根据组成粒子和粒子之间的作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。 3-2、分子晶体和原子晶体 一、分子晶体 1、定义——只含分子的晶体。 2、组成粒子——。 3、存在作用——组成粒子间的作用为（），多原子分子内部原子间的作用为。 * 分子晶体中定含有分子间作用力，定含有共价键。 * 分子间作用力于化学键。 4、物理性质 （1）熔沸点与硬度——融化和变形只需要克服，所以熔沸点、
晶体结构分析讲义(上)
晶体结构分析 主讲人：吴文源 2010.5
1.Shelxtl 使用流程 ※解析原始文件有hkl文件（或raw文件），包含衍射数据；p4p文件，包含晶胞参数 ※为一个晶体的数据建立project，该项目下所有文件具有相同的文件名；一旦在XPREP 中发生hkl文件的矩阵转换，则需要输出新文件名的hkl等文件，因此要建立新的project。※首先运行XPREP，寻找晶体的空间群 ※然后运行XS，根据XPREP设定的空间群，寻找结构初解 ※在Xshell中观察初解是否合理，如不合理，需重回XPREP中设定其他的空间群 2.Xshell 使用流程 ※找出重原子或者确定性大的原子 ※找出其余非氢原子 ※精修原子坐标 ※精修各项异性参数 ※找到氢原子(理论加氢或差值傅里叶图加氢) ※反复精修，直到wR2等指标收敛。最后的R1<0.06(0.08) wR2<0.16(0.18) ※通过HTAB指令寻找氢键，判定氢的位置是否合理，并且将相关氢键信息通过HTAB和EQIV指令写进ins文件中 ※将原子排序(sort) 3.cif 文件生成和检测错误流程 ※在步骤1、2完成后，在ins文件中加入以下三条命令 bond $H conf acta ※此时生成了cif和fcf文件，将cif文件拷贝到planton所在文件夹中检测错误，也可以通过如下在线检测网址：https://www.wendangku.net/doc/b65400763.html,/services/cif/checkcif.html ※根据错误提示信息，修改或重新精修，将A、B类错误务必全部消灭，C类错误尽量消灭。 4.Acta E 投稿准备流程 投稿前，请务必切实做好如下工作： ※按步骤1、2、3解析晶体并生成相应cif和fcf文件。 ※准备结构式图(Chemical structural diagram)、分子椭球图(Molecular ellipsoid diagram)和晶胞堆积图(Packing diagram)，最好是pdf格式。 ※按要求撰写文章的文字部分，填写cif中相应段落，注意格式要求！ _publ_section_title 题目 _publ_section_abstract 摘要 _publ_section_related_literature 相关文献 _publ_section_comment 评论 _publ_section_exptl_prep 制备方法 _publ_section_exptl_refinement 精修说明 _publ_section_references 参考文献 _publ_section_figure_captions 插图说明 _publ_section_table_legends 表格说明 _publ_section_acknow ledgements 致谢 ※将cif中需要填写的其他部分（在cif的标准空白样本中以！标注）全部完成，并再次检查整个cif文件格式和内容。
晶体的常识(晶胞)教学设计
教学设计]第三章第一节晶体的常识（晶胞） 江苏省如东高级中学张霞 教学设想 从教材看，本章首先从人们熟悉的固体出发，把固体分为晶体和非晶体两大类，引出了晶体的特征和晶胞的概念。晶胞是描述晶体结构的基本单元，是研究晶体结构的最基本概念，教科书利用图片、比喻等方式介绍了晶体与晶胞的关系，并通过例子介绍了如何计算晶胞中所含的原子数。 本教案选择《晶胞》作为学生自主学习的课题，试图利用多媒体课件和形象比喻等教学方式，使学生建构起晶胞的概念，通过动手制作晶胞模型并把自己制作的晶胞模型拼凑成晶体模型，体会晶胞与晶体之间的关系；再以课本上的问题设置矛盾，通过学生自学讨论，教师的适当点拨，总结归纳出一个晶胞中平均所含粒子个数的计算方法，在此过程中，提升学生的空间想象能力。 一、教学目标分析 知识与技能 1．了解晶体与晶胞的关系，体会由晶胞“无隙并置”构成晶体的过程。 2．通过自学讨论，掌握不同晶胞中平均所含粒子个数的计算方法。 过程与方法 1．运用多种教学媒体，借助形象的比喻，帮助学生建构抽象的空间结构。 2．知道研究晶体结构的一般方法。 情感态度和价值观 1、进一步形成求真务实、勤于思考的科学态度；形成敢于质疑、勇于创新的科学精神。 二、教学内容分析 对本节教学内容的处理方法：利用多媒体演示若干晶体和晶胞，组织学生讨论晶体与晶胞的关系，动手制作晶胞模型，引导学生建立以晶胞为基本结构研究晶体的思想，结合课本图3-7铜晶胞，展示实物模型，提出问题：为什么说一个晶胞里只含4个铜原子？学生自学、讨论并归纳出立方晶胞中平均所含粒子个数的计算方法，然后设置问题：如果为三棱柱晶胞或者六棱柱晶胞，又该如何计算？举一反三，巩固了学生对空间结构的理解和计算。最后利用课本学与问与课后习题3，进行训练反思。
蛋白结构解析流程概要
结构解析和修正流程 以下是我总结的晶体结构解析方法： I 分子置换法 使用condition：目标蛋白A有同源蛋白结构B，同源性30%以上。 用到的软件及程序： HKL2000, CCP4, COOT, Phenix, CNS, 解析过程：收集数据（X-RAY）--> hkl2000 处理数据--> 置换前数据处理分子置换（ccp4 Molecular Replacement--MR） -->COOT手工修正，氨基酸序列调换 -->phenix refine--coot 手工修正 phenix refine。。。__拉氏构象图上outlier为0为之，且R-free，R-work达到足够低的值。 -->phenix 加水refine （溶剂平滑）。。。（若修正过程中有bias 最好也用CNS修正一下）II 同晶置换法--硒代蛋白 使用condition：目标蛋白没有同源结构。 用到的软件及程序：HKL2000, CCP4, COOT, Phenix, CNS, 解析过程：收集数据（X-ray 硒代蛋白及母体蛋白）--> hkl2000处理数据-->ccp4 程序包搜索搜索硒信号（gap），相位确定 -->搭模 --->以硒代数据得到的pdb为模型和母体高分辨数据得到的mtz进行分子置换--> 后面修正过程与分子置换相似。 各步骤介绍： I .hkl2000：将x-ray 收集的图像编译转化为数字信息，得到的关键文件有.sca和.log ，log文件会给出hkl2000 处理的过程记录，sca文件是最终处理的输出文件。sca文件包含晶体的空间群等信息。带有可以被转化为电子密度图的信息。评价hkl2000处理是否成功的参数有数据完整度，最高分辨率等，一般希望处理出在完整度允许的情况下最高分辨率的数据。 分子置换前处理：ccp4 软件包 a. data reduction，即将sca文件转换为mtz文件。用imported integrated data。 b. cell content analysis 这个是晶体中蛋白聚集体数的分析，通过分析晶体含水量得到一个晶胞内的蛋白分子数。用mtz文件进行。含水量在40%-60%之间时对应得n即为正确值。这个聚集体数会在mr中使用。 II. model 选取：进行分子置换的model为已知的同源蛋白结构或硒代得到的pdb，对model的要求是越接近球形越好。一般用单体。从pdb库中下载了pdb后可以用vim编辑，选取自己想要的那一段做model。 III. 分子置换：ccp4 软件包 MR 以选取好的model.pdb为模板，对mtz文件进行分子置换，这时要修改的程序参数为在晶体中寻找的model的个数，及分子量，model的个数通过