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★声明：本文仅代表个人观点，笔者学识有限，资料整理过程中难免存在疏漏谬误，请不吝指正。 CIF中晶体密度的计算 | _exptl_crystal_density_diffrn | (numb) | | | Density values calculated from the crystal cell and contents. The units are megagrams per cubic metre (grams per cubic centimetre). | 根据晶胞及其内容物计算的密度值。单位为兆克每立方米（克每立方厘米）。 | | May appear in list containing _exptl_crystal_id. | 可能出现在包含_exptl_crystal_id的列表中。 | | The permitted range is 0.0→∞. | 允许范围为0.0到无穷大。 |
其计算公式（参阅“ConQuest用户指南和教程(中英文双语对照)：https://www.matstr.com/forum.php?mod=viewthread&tid=2069”）如下： Density = (1.66 x formula weight × Z) / unit cell volume 即 密度 = （1.66 × 分子量 × Z）/晶胞体积 以Olex2 [2]内置数据Sucrose[3]为例，用记事本的方式打开其CIF文件，找到其分子量为342.29（CIF中“_chemical_formula_weight”条目值，参阅推文“CIF核心词典-CHEMICAL_FORMULA”），如图1所示。 ▲图1 CIF中记录分子量的条目 其Z值（晶胞中包含的分子数目）为2（CIF中“_cell_formula_units_Z”条目值，参阅推文“CIF核心词典-CELL”），其晶胞体积为717.63（CIF中“_cell_volume”条目值，参阅推文“CIF核心词典-CELL”），如图2所示。 ▲图2 CIF中记录Z值和晶胞体积的条目 将其带入公式，计算得其密度为： 密度 = （1.66 × 342.29 × 2）/717.63 = 1.5835497401167732675612780959547 ≈ 1.584 查看CIF中记录晶体密度条目“_exptl_crystal_density_diffrn”，如图3所示，其值为1.584。 ▲图3 CIF中记录晶体密度的条目 根据公式“密度 = （1.66× 分子量 × Z）/晶胞体积”计算得到的晶体密度即为“晶体密度计算值”，CIF中“_exptl_crystal_density_diffrn”条目记录的晶体密度即为“晶体密度报告值”。 如图4所示，CheckCIF [4]验证报告中左侧Calculated一列中记录的“Dx, g cm–3”对应的就是CheckCIF服务系统根据公式计算得到的“晶体密度计算值”（红色箭头所指），右侧Reported一列中记录的“Dx, g cm–3”对应的就是CheckCIF服务系统直接从上传的CIF中读取“_exptl_crystal_density_diffrn”条目记录的“晶体密度报告值”（蓝色箭头所指）。 ▲图4 CheckCIF验证报告中显示的晶体密度计算值和报告值 如果手动编辑CIF中的晶体密度，例如将其改为2.584，则验证报告中首先观察到晶体密度的报告值与计算值不一致，如图5所示。 ▲图5 CheckCIF验证报告中晶体密度报告值与计算值不一致 ▲图6 晶体密度报告值与计算值不一致导致的A级警报 晶体结构 = 建模结构 + 未建模结构 其中建模结构就是CIF文件记录的结构模型，而未建模结构指的是利用PLATON程序中的SQUEEZE [5]例程或Olex2软件中的Solvent Mask [6]例程或其他类似功能程序挤压/遮掩（删除）的结构。 因为CIF文件只记录建模结构，所以如果一个晶体数据利用SQUEEZE或Solvent Mask等程序删除了部分结构，应当将所删除的结构添加到总分子式中，这样总分子式才能代表实际的晶体结构，否则就只能代表建模结构，如果不将其添加到总分子式中，则会触发相关审稿意见，参阅推文“Olex2中如何把溶剂遮掩内容添加到总分子式中(审稿意见)”。 相关视频： CIF中晶体密度的计算：https://www.bilibili.com/video/BV1XympBqEMs 参考文献 [1] (a)Hall, S. R.; Allen, F. H. Brown, I. D. The Crystallographic Information File(CIF): A New Standard Archive File for Crystallography. Acta Cryst. 1991, A47, 655–685. DOI:10.1107/S010876739101067X. (b) Hall, S. R. The STAR File: A New Formatfor Electronic Data Transfer and Archiving. J.Chem. Inf. Comput. Sci. 1991, 31, 326–333. DOI:10.1021/ci00002a020. (c) Hall, S. R.; Spadaccini, N. The STAR File:Detailed Specifications. J. Chem. Inf.Comput. Sci. 1994, 34, 505–508. DOI:10.1021/ci00019a005. [2] Dolomanov,O. V.; Bourhis, L. J.; Gildea, R. J.; Howard, J. A. K.; Puschmann, H. OLEX2: A Complete Structure Solution,Refinement and Analysis Program. J. Appl. Cryst. 2009, 42, 339–341. DOI: 10.1107/S0021889808042726. [3] (a)Jaradat, D. M. M.; Mebs, S.; Chęcińska, L.; Luger, P. Experimental ChargeDensity of Sucrose at 20 K: Bond Topological, Atomic, and IntermolecularQuantitative Properties. Carbohyd. Res.2007, 342, 1480–1489. DOI:10.1016/j.carres.2007.04.004. (b) Lee, T.; Chang, G. D. SucroseConformational Polymorphism: A Jigsaw Puzzle with Multiple Routes to a UniqueSolution. Cryst. Growth Des. 2009, 9, 3551–3561. DOI: 10.1021/cg900294d.(c) Kimura, F.; Kimura, T.; Oshima, W.; Maeyama, M.; Aburaya, K. X-rayDiffraction Study of a Pseudo Single Crystal Prepared from a Crystal Belongingto Point Group 2. J. Appl. Cryst. 2010, 43, 151–153. DOI:10.1107/S0021889809048006. (d) Reliable Structural Data from RietveldRefinements via RestraintConsistency. J. Appl. Cryst. 2015, 48, 1777–1784. DOI:10.1107/S1600576715018233. (e) Woińska, M.; Grabowsky, S.; Dominiak, P.M.; Woźniak, K.; Jayatilaka, D. Hydrogen Atoms Can Be Located Accurately andPrecisely by X-ray Crystallography. Sci.Adv. 2016, 2, e1600192. DOI: 10.1126/sciadv.1600192.(f) Lu, Y.; Gray, D. L.; Yin, L.; Thomas, L. C.; Schmidt, S. J. Unraveling theWide Variation in the Thermal Behavior of Crystalline Sucrose Using an EnhancedLaboratory Recrystallization Method. Cryst.Growth Des. 2018, 18, 1070−1081. DOI:10.1021/acs.cgd.7b01526. (g) Chick, C. N.; Misawa-Suzuki, T.; Suzuki,Y.; Usuki, T. Preparation and Antioxidant Study of Silver Nanoparticles ofMicrosorum Pteropus Methanol Extract. Bioorg.Med. Chem. Lett. 2020, 30, 127256. DOI:10.1016/j.bmcl.2020.127526. [4] (a) Spek, A. L. Single-CrystalStructure Validation with the Program PLATON.J. Appl. Cryst. 2003, 36, 7–13. DOI: 10.1107/S0021889802022112.(b) Spek, A. L. StructureValidation in Chemical Crystallography. ActaCryst. 2009, D65, 148–155. DOI:10.1107/S090744490804362X. (c) Spek, A. L. What Makes a Crystal Structure Report Valid? Inorg. Chim. Acta 2018, 470, 232–237. DOI:10.1016/j.ica.2017.04.036. (d) Spek, A. L. checkCIFValidation ALERTS: What They Mean and How to Respond. Acta Cryst. 2020, E76, 1–11. DOI: 10.1107/S2056989019016244. [5] Spek,A. L. PLATON SQUEEZE: A Tool for theCalculation of the Disordered Solvent Contribution to the Calculated StructureFactors. Acta Cryst. 2015, C71, 9–18. DOI:10.1107/S2053229614024929. [6] Spek,A. L.; van der Sluis, P. BYPASS: AnEffective Method for the Refinement of Crystal Structures Containing DisorderedSolvent Regions. Acta Cryst. 1990, A46, 194–201. DOI: 10.1107/S0108767389011189.
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