晶体结构知识汇总及解题方法技巧
一、晶胞中质点得占有率
在一个晶胞结构中出现得多个原子,并不就是只为这一个晶胞所独立,而就是为多个晶胞共用,所以每一个晶胞只能按比例分摊。sSvFf。 分摊得根本原则:晶胞任意位置上得原子如果就是被n个晶胞所共有,则每个晶胞只能分得这个原子得
1。 n立方晶胞,顶点上得粒子占 棱上得粒子占 面上得粒子占 体心得粒子占
二、常见晶胞分析
1. NaCl型
⑴每个晶胞占有 个Na+, 个Cl-,即 个NaCl粒子
＋－－＋＋－
⑵每个Na周围有 个Cl,每个Cl周围有 个Na,与一个Na距离最近且相等得Cl
＋
围成得空间构型为 。每个Na周围与其最近且距离相等得Na＋有 个。
HVj3Y。 ⑶0、585g NaCl晶体(0、01mol)含有 个晶胞。
⑷若已知Na+与Cl-得最短距离为a cm,则NaCl晶体得密度为 。 2. CsCl型
⑴在CsCl晶体中,每个Cs+周围与之最接近得且距离相等得Cs+有 个,每个Cs+周围与之最接近得且距离相等得Cl-有 个。JWPni。 ⑵每个晶胞占有 个CsCl粒子。 3. 干冰型
在干冰晶体中,每个CO2分子周围与之最接近得且距离相等得CO2分子有 个。每个晶胞中含有 个CO2分子。KQu4Z。 4. 金刚石型
金刚石得网状结构中,,每个碳原子与其她4个碳原子等距离紧邻,含有由共价键形成得碳原
子环,其中最小得环上有6个碳原子,每个碳原子上得任意两个C—C键得夹角都就是109°28′,其中C原子个数:C—C个数= 。GO9j6。 5. 石英晶体
在二氧化硅晶体中,一个硅原子与4个氧原子形成4个共价键,1个氧原子与2个硅原子形成2个共价键,故Si原子与O原子数目之比为 。实际上,该晶体就是由硅原子与氧原子按1:2得比例组成得立体网状晶体,没有单个分子存在。在晶体中最小得环为十二元环,每个环占有6个Si原子与6个O原子。jm0hC。 6. 石墨晶体结构
石墨晶体就是一种混合型晶体,层内存在共价键,层间以范德华力结合,兼具有原子晶体、分子晶体得特征与特性。在层内,每个C原子与3个C形成C—C键,构成正六边形,键长相等,键角相等(均为120°);在晶体中,每个C原子参与3条C—C键得形成,而在每条键中得贡献只有一半,故每个正六边形平均只占有6×1／3=2个C原子,C原子个数与ptip9。 C—C键数之比为2:3。
三、常见题型
1. 根据晶体结构或晶胞结构示意图推断晶体得化学式
例1 现在四种晶体,其离子排列方式如下图所示,其中化学式正确得就是( )
例2 最近科学家发现一种由钛原子与碳原子构成得气态团簇分子,如图所示,顶角与面心得原子就是钛原子,棱得中心与体心得原子就是碳原子,则它得化学式就是: KeOTU。
2. 晶胞结构与晶体密度得计算
例3 如图就是CsCl晶体得晶胞,已知晶体中两个最近得Cs+核间距为a cm,氯化铯得质量为M,NA就是阿伏伽德罗常数,则氯化铯得密度为 fRkc6。
例4 在NaCl晶体中,Na＋与Cl－得最短平均距离为a cm,NaCl晶体得密度为b g·cm－3,则阿伏加德罗常数可表示为 0ACy2。 3. 分子内或晶体中化学键数目及多面体面数等得计算 例5 单质硼有无定形与晶体两种,参考下列数据: 熔点(K) 沸点(K) 硬度(Moh) 金刚石 ＞3 823 5 100 10 晶体硅 1 638 2 628 7、0 晶体硼 2 573 2 823 9、5 (1)晶体硼得晶体类型属于________晶体,理由就是_____________________。 (2)已知晶体硼得基本结构单元就是由硼原子组成得正二十面体(如图所示),其中含有二十个等边三角形与一定数目得顶角,每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及计算确定:bC0P7。
①该基本结构单元就是由________个硼原子构成得;其中B—B键得键角为________;所含B—B键得得数目就是________。WocGa。 ②若将晶体硼结构单元中得每一个顶角均削去,余下得部分就与C60晶体得结构相同,据此确定:C60就是由________个正六边形与________个正五边形构成。DJEMy。 ③硼酸分子得结构式为 与Al(OH)3得结构相似,已知0、01 mol硼酸与20 mL 0、5 mol·L－1得NaOH溶液反应得化学方程式为___ _____。
RHksk。 4. 晶体空间利用率得计算
晶体中原子空间利用率得计算,实质就是考查同学们得空间想象能力与几何计算能力。此类题目要运用数形结合得分析方法,一般要先画出金属晶体得侧面图,再用勾股定理计算。
nCojP。 (1)计算每个晶胞含有几个原子。
(2)找出原子半径r与晶胞边长a得关系。
(3)利用公式计算金属原子的空间利用率。金属原子的空晶胞含有原子的体积间利用率＝×100%。 晶胞体积
例6 某些晶体(Cu、Ag、Au)得原子按面心立方得形式紧密堆积,即在晶体结构中可以画出一个立方体得结构单元,金属原子处于立方体得八个顶点与六个侧面上,试计算这类金属晶体原子得空间利用率。juXNb。
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