胡波原子晶体Word格式文档下载.docx
- 文档编号:15335893
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:120.16KB
胡波原子晶体Word格式文档下载.docx
《胡波原子晶体Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《胡波原子晶体Word格式文档下载.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
.晶体的最小重复单位是晶胞,晶胞一般为平行六面体(立方晶格为立方体)。
NaCl属立方面心晶格,在NaCl晶胞中8个顶点各有一个Na+(顶点处的微粒为8个晶胞共有),6个面心处各有一个Na+(面心处的微粒为两个晶胞共有),故我们说Na+形成立方面心晶格,而在该晶胞的12条棱的中点处各有一个Cl-(棱心处的微粒为4个晶胞共有),在该立方晶胞的体心处还有一个Cl-(立方体内的微粒为一个晶胞独有),故Cl-也形成立方面心晶格。
(1)按上述微粒数的计算规则,则一个NaCl晶胞中有_____个Na+,______个Cl-。
(2)KCl和NaCl的晶格型式相同。
已知Na+离子的半径是Cl-离子的0.5倍,而又是K+离子的0.7倍,计算:
KCl晶胞和NaCl晶胞的边长之比;
KCl和NaCl晶体的密度之比。
(3)将NaCl晶胞中的所有Cl-去掉,并将Na+全部换成C原子,再在每两个不共面的“小立方体”中心处各放置一个C原子便构成了金刚石的一个晶胞,则一个金刚石的晶胞中有________个C原子。
(4)计算金刚石的密度。
(已知C原子的半径为7.7×
10-11m)
(5)白硅石SiO2属AB2型共价键晶体。
若将金刚石晶胞中的所有C原子换成Si原子,同时在每两个相邻的Si原子(距离最近的两个Si原子)中心联线的中点处增添一个O原子,则构成SiO2晶胞,故SiO2晶胞中有_______个Si原子,______个O原子,离O原子最近的Si原子有_______个,离Si原子最近的O原子有______个。
(6)干冰(固态CO2)属于分子晶体。
若把每个CO2分子抽象为一个质点(微粒),则其晶胞也属于立方面心晶格,故一个干冰晶胞中有_____个CO2,在干冰分子中,原子之间靠_____________结合,CO2分子之间靠__________结合。
.下面是有关晶体的系列题目
(1)设想从CsCl晶格中除去一半Cs+离子,使Cl-周围成为四面体配位,这样得到的MX2是(化学式)结构。
(2)根据右图晶体结构,回答:
①写出该物质的晶胞类型
②写出该物质的化学简式
(大球用A表示,小球用B表示)
③中学化学学过这样类型的物质,请举一例写出其化学式,并说明其中键型和1中MX2相同吗?
(3)石墨是层状结构,
①在石墨中具有三种不同的作用力,除了共价键,其中可以解释始末的滑腻感,可以解释导电、传热的性质;
②石墨的化学式可以写成(C2)n,看右图,根据石墨化学式形式写出它的等电子体白石墨的化学式;
③正象石墨在高温高压下可转化成金刚石结构一样,白石墨在5×
106~9×
106kPa和1500~1800K下能转变为和ZnS相似的结构,称金刚硼,据测试其硬度金刚石(大于,小于,等于)
④为什么石墨导电而白石墨不导电呢?
.石墨的片层与层状结构如右图:
其中C—C键长为142pm,层间距离为340pm(1pm=10-12米)。
试回答:
(1)片层中平均每个六圆环含碳原子数为个;
在层状结构中,平均每个六棱柱(如ABCDEF—A1B2C3D4E5F6)含碳原子数个。
(2)在片层结构中,碳原子数、C—C键数、六元环数之比为。
(3)有规则晶体密度的求算方法:
取一部分晶体中的重复单位(如六棱柱ABCDEF—A1B2C3D4E5F6),计算它们的质量和体积,其比值即为所求晶体的密度,用此法可求出石墨晶体的密度为g/cm3(保留三位有效数字)。
.SiC是原子晶体,其结构类似金刚石,为C、Si两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构。
如右图所示为两个中心重合,各面分别平行的大小两个正方体,其中心为一Si原子,试在小正方体的顶点上画出与该Si最近的C的位置,在大正方体的棱上画出与该Si最近的Si的位置。
两大小正方体的边长之比为_______;
Si—C—Si的键角为______(用反三角函数表示);
若Si—C键长为acm,则大正方体边长为_______cm;
SiC晶体的密度为________g/cm3。
.已知金刚石中C-C键长为1.54×
10-10m,那么金刚石的密度为。
.磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料,这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜。
它是通过在高温氢气氛围下(>750℃)三溴化硼和三溴化磷反应制得。
BP按四面环绕的形式立方紧密堆积结构结晶,如右图所示。
(1)写出生成磷化棚的反应方程式
(2)画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式
(3)给出基于磷化硼化学式的晶胞总组成
(4)计算当晶胞晶格参数为478pm(即图中立方体的每条边长为478pm)时的磷化硼密度。
(5)计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离
.最简单的二元硼氮化合物可以通过下列反应合成:
B2O3(l)+2NH3(g)2BN(s)+3H2O(g)
反应产生的氮化硼的结构与石墨结构相类似,但上、下层平行,B、N原子相互交替(见图)。
层内B-N核间距为145pm,面间距为333pm。
请回答下列问题:
(1)试画出层状六方氮化硼的晶胞。
(2)写出晶胞中各原子的原子坐标。
(3)试计算层状六方氮化硼晶体的密度。
(4)在高压(60kbar)、高温(2000℃)下,层状六方氮化硼晶体可转化为立方氮化硼,它与金刚石有类似结构。
若立方氮化硼晶胞的边长为361.5pm,试计算立方氮化硼晶体中B-N键的键长。
.碳化硅(SiC)俗名“金刚砂”,有类似金刚石的结构和性质。
其空间结构中碳硅原子相间排列,右图所示为碳化硅的晶胞(其中●为碳原子,○为硅原子)。
已知:
碳原子半径为7.7×
10-11m,硅原子半径为1.17×
10-10m,SiC晶体密度为3.217g/cm3)
(1)SiC是晶体,碳、硅原子杂化类型都是,键角都是,三个碳原子和三个硅原子相间构成一个式(船、椅)六元环。
(2)如右图所示碳化硅晶胞,从立方体对角线的视角观察,画出一维空间上碳、硅原子的分布规律(注意原子的比例大小和相对位置,至少画两个周期)
(3)从与对角线垂直的平面上观察一层碳原子的分布,请在二维平面是画出碳原子的分布规律(用●表示,至少画15个原子,假设片层碳原子间分别相切);
计算二维空间上原子数、切点数和空隙数的比例关系
再考虑该片层结构的上下各与其相邻的两个碳原子片层。
这两个碳原子的片层将投影在所画片层的(原子、切点、空隙)上,且这两个片层的碳原子(相对、相错)
(4)如果我们以一个硅原子为中心考虑,设SiC晶体中硅原子与其最近的碳原子的最近距离为d,则与硅原子次近的第二层有个原子,离中心原子的距离是,它们都是原子。
(5)如果我们假设碳、硅原子是刚性小球,在晶体中彼此相切,请根据碳、硅原子半径计算SiC的密度,再根据理论值计算偏差,并对产生偏差的原因作一合理解释。
(6)估算SiC晶体的原子占据整个空间的百分数,只需给出一个在5%以内的区间。
.今年3月发现硼化镁在39K呈超导性,可能是人类对超导认识的新里程碑。
在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子是分层排布的,像维夫饼干,一层镁一层硼地相间,下图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影,白球是镁原子投影,黑球是硼原子投影,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。
(1)由下图可确定硼化镁的化学式为:
。
(2)在下图右边的方框里画出硼化镁的一个晶胞的透视图,标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子(镁原子用大白球,硼原子用小黑球表示)。
a=b≠c,c轴向上
.近来,碳的多晶体(特别是富勒烯,当然也包括石墨)的性质再次引起研究者的关注,因为它们在金属原子配合物中可以作为大配体,并使金属原子配合物具有不同寻常的电物理性能。
石墨与碱金属蒸气在高压下相互作用,形成了分子式为MC8的新化合物。
这些化合物具有层状结构,层与层间原子的排列方式是:
一层中的碳原子恰好位于另一层中的碳原子之上;
而金属原子位于层之间、六棱柱中心处(配位数为12)。
金属原子为钾时,层间距为560pm;
金属原子为铷时,层间距为540pm;
金属原子为铯时,层间距为590pm。
下表给出一些碱金属的原子和离子半径。
已知纯净石墨的层间距是334pm,而在同一层中的碳原子间的距离很短,等于141pm。
碱金属
原子半径(pm)
M+离子半径(pm)
钾
235
133
铷
248
148
铯
268
169
(1)在这化合物中,碱金属的状态是(阳离子还是中性原子)?
通过计算说明。
(2)假定钡原子半径为221pm,钡离子的半径是135pm。
金属原子为钡时,这类化合物的层间距可能是
(3)由钡原子所占据的碳原子构建的六棱柱的数目是六棱柱总数的
(4)这些化合物的导电性属于(金属、半导体或绝缘体)。
.石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,如右图所示,图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。
(1)该晶胞的碳原子个数。
(2)写出晶胞内各碳的原子坐标。
(3)已知石墨的层间距为334.8pm,C-C键长为142pm,计算石墨晶体的密度为。
石墨可用作锂离子电池的负极材料,充电时发生下述反应:
Li1-xC6+xLi++xe-→LiC6其结果是,Li+嵌入石墨的A、B层间,导致石墨的层堆积方式发生改变,形成化学式为LiC6的嵌入化合物。
(4)右图给出了一个Li+沿C轴投影在A层上的位置,试在右图上标出与该离子临近的其他6个Li+的投影位置。
(5)在LiC6中,Li+与相邻石墨六元环的作用力属何种键型?
(6)某石墨嵌入化合物每个六元环都对应一个Li+,写出它的化学式。
锂离子电池的正极材料为层状结构的LiNiO2。
已知LiNiO2中Li+和Ni3+均处于氧离子组成的正八面体体心位置,但处于不同层中。
(7)将化学计量的NiO和LiOH在空气中加热到770℃可得LiNiO2,试写出反应方程式
(8)写出LiNiO2正极的充电反应方程式。
(9)锂离子完全脱嵌时LiNiO2的层状结构会变得不稳定,用铝取代部分镍形成LiNi1-yAlyO2。
可防止理离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用,为什么?
C组
.层型石墨分子中C-C键长为142pm,试根据它的结构画出层型石墨分子的原子分布图,画出二维六方素晶胞,用对称元素的图示记号标明晶胞中存在的全部六重轴,并计算每一晶胞的面积、晶胞中包含的C原子数和C-C键数。
.具有六方ZnS型结构的SiC晶体,其六方晶胞参数为a=308pm,c=505pm。
已知C原子的分数坐标为0,0,0和2/3,1/3,1/2;
Si原子的分数坐标为0,0,0和2/3,1/3,1/8。
请回答或计算下列问题:
(1)按比例清楚地画出这个六方晶胞;
(2)晶胞中含有几个SiC?
(3)画出点阵型式,说明每个点阵点代表什么?
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 原子 晶体
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)