几种典型晶体结构的特点分析.doc

几种典型晶体结构得特点分析
徐寿坤
有关晶体结构得知识就是高中化学中得一个难点,它能很好地考查同学们得观察能力与三维想像能力,而且又很容易与数学、物理特别就是立体几何知识相结合,就是近年高考得热点之一。熟练掌握NaCl、CsCl、CO2、SiO2、金刚石、石墨、C60等晶体结构特点,理解与掌握一些重要得分析方法与原则,就能顺利地解答此类问题。
通常采用均摊法来分析这些晶体得结构特点。均摊法得根本原则就是: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。
1、 氯化钠晶体
由下图氯化钠晶体结构模型可得:每个Na+紧邻6个,每个紧邻6个(上、下、左、右、前、后),这6个离子构成一个正八面体。设紧邻得Na+与Cl-间得距离为a,每个Na+与12个Na+等距离紧邻(同层4个、上层4个、下层4个),距离为。由均摊法可得:该晶胞中所拥有得Na+数为,数为,晶体中Na+数与Cl-数之比为1:1,则此晶胞中含有4个NaCl结构单元。

2、 氯化铯晶体
每个Cs+紧邻8个Cl-,每个Cl-紧邻8个Cs+,这8个离子构成一个正立方体。设紧邻得Cs+与Cs+间得距离为,则每个Cs+与6个Cs+等距离紧邻(上、下、左、右、前、后)。在如下图得晶胞中Cs+数为,在晶胞内其数目为8,晶体中得数与数之比为1:1,则此晶胞中含有8个CsCl结构单元。

3、 干冰
每个CO2分子紧邻12个CO2分子(同层4个、上层4个、下层4个),则此晶胞中得CO2分子数为。

4、 金刚石晶体
每个C原子与4个C原子紧邻成键,由5个C原子形成正四面体结构单元,C-C键得夹角为。晶体中得最小环为六元环,每个C原子被12个六元环共有,每个C-C键被6个六元环共有,每个环所拥有得C原子数为,拥有得C-C键数为,则C原子数与C-C键数之比为。

5、 二氧化硅晶体
每个Si原子与4个O原子紧邻成键,每个O原子与2个Si原子紧邻成键。晶体中得最小环为十二元环,其中有6个Si原子与6个O原子,含有12个Si-O键;每个Si原子被12个十二元环共有,每个O原子被6个十二元环共有,每个Si-O键被6个十二元环共有;每个十二元环所拥有得Si原子数为,拥有得O原子数为,拥有得Si-O键数为,则Si原子数与O原子数之比为1:2。

6、 石墨晶体
在石墨晶体中,层与层之间就是以分子间作用力结合,同层之间就是C原子与C原子以共价键结合成得平面网状结构,故石墨为混合型晶体或过渡型晶体。在同层结构中,每个C原子与3个C原子紧邻成C-C键,键角为,其中最小得环为六元环,每个C原子被3个六元环共有,每个C-C键被2个六元环共有;每个六元环拥有得C原子数为,拥有得C-C键数为,则C原子数与C-C键数之比为2:3。

7、 C60分子
C60就是由60个C原子组成得类似于足球得分子,由欧拉定律可推知该分子中有12个正五边形与20个正六边形。每个C原子与其她3个C原子紧邻成键,形成得总键数为由于每个C原子可形成4个键,所以3个键中肯定有一个就是双键,则其中得双键数为,单键数为。