幾種典型晶體結構的特點分析

2022-08-24 09:36:04 字數 1386 閱讀 8700

徐壽坤有關晶體結構的知識是高中化學中的乙個難點,它能很好地考查同學們的觀察能力和三維想像能力,而且又很容易與數學、物理特別是立體幾何知識相結合,是近年高考的熱點之一。熟練掌握nacl、cscl、co2、sio2、金剛石、石墨、c60等晶體結構特點,理解和掌握一些重要的分析方法與原則,就能順利地解答此類問題。

通常採用均攤法來分析這些晶體的結構特點。均攤法的根本原則是:晶胞任意位置上的原子如果是被n個晶胞所共有,則每個晶胞只能分得這個原子的1/n。

1. 氯化鈉晶體

由下圖氯化鈉晶體結構模型可得:每個na+緊鄰6個,每個緊鄰6個(上、下、左、右、前、後),這6個離子構成乙個正八面體。設緊鄰的na+與cl-間的距離為a,每個na+與12個na+等距離緊鄰(同層4個、上層4個、下層4個),距離為。

由均攤法可得:該晶胞中所擁有的na+數為,數為,晶體中na+數與cl-數之比為1:1,則此晶胞中含有4個nacl結構單元。

2. 氯化銫晶體

每個cs+緊鄰8個cl-,每個cl-緊鄰8個cs+,這8個離子構成乙個正立方體。設緊鄰的cs+與cs+間的距離為,則每個cs+與6個cs+等距離緊鄰(上、下、左、右、前、後)。在如下圖的晶胞中cs+數為,在晶胞內其數目為8,晶體中的數與數之比為1:

1,則此晶胞中含有8個cscl結構單元。

3. 乾冰

每個co2分子緊鄰12個co2分子(同層4個、上層4個、下層4個),則此晶胞中的co2分子數為。

4. 金剛石晶體

每個c原子與4個c原子緊鄰成鍵,由5個c原子形成正四面體結構單元,c-c鍵的夾角為。晶體中的最小環為六元環,每個c原子被12個六元環共有,每個c-c鍵被6個六元環共有,每個環所擁有的c原子數為,擁有的c-c鍵數為,則c原子數與c-c鍵數之比為。

5. 二氧化矽晶體

每個si原子與4個o原子緊鄰成鍵,每個o原子與2個si原子緊鄰成鍵。晶體中的最小環為十二元環,其中有6個si原子和6個o原子,含有12個si-o鍵;每個si原子被12個十二元環共有,每個o原子被6個十二元環共有,每個si-o鍵被6個十二元環共有;每個十二元環所擁有的si原子數為,擁有的o原子數為,擁有的si-o鍵數為,則si原子數與o原子數之比為1:2。

6. 石墨晶體

在石墨晶體中,層與層之間是以分子間作用力結合,同層之間是c原子與c原子以共價鍵結合成的平面網狀結構,故石墨為混合型晶體或過渡型晶體。在同層結構中,每個c原子與3個c原子緊鄰成c-c鍵,鍵角為,其中最小的環為六元環,每個c原子被3個六元環共有,每個c-c鍵被2個六元環共有;每個六元環擁有的c原子數為,擁有的c-c鍵數為,則c原子數與c-c鍵數之比為2:3。

7. c60分子

c60是由60個c原子組成的類似於足球的分子,由尤拉定律可推知該分子中有12個正五邊形和20個正六邊形。每個c原子與其他3個c原子緊鄰成鍵,形成的總鍵數為由於每個c原子可形成4個鍵,所以3個鍵中肯定有乙個是雙鍵,則其中的雙鍵數為,單鍵數為。

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