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晶胞结构
晶胞结构
一、金属晶体
2.钾型A2(体心立方堆积)堆积晶胞
钾型A2堆积晶胞是立方体心,因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r表示出来,即晶胞的边长a与r的关系为:
A2堆积的空间利用率的计算:
A2堆积用圆球半径r表示的晶胞体积为:
3.六方最密堆积
(4)A1(面心立方最密堆积)
A1是ABCABCABC······型式的堆积,从这种堆积中可以抽出一个立方面心点阵,因此这种堆积型式的最小单位是一个立方面心晶胞。
A1堆积晶胞是立方面心,因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r表示出来,即晶胞的边长a
与r的关系为:
A1堆积空间利用率的计算:
A1堆积用圆球半径r表示的晶胞体积为:
(5)A4堆积形成晶胞
A4堆积晶胞是立方面心点阵结构,因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r表示出来,即晶胞的边长a与r的关系为:
A4堆积的空间利用率的计算:
A4堆积用圆球半径r表示的晶胞体积为:
二、原子晶体
1.金刚石
立体网状结构,每个碳原子形成4个共价键,任意抽出2个共价键,每两个单键归两个六元环所有,而不是只归一个六元环所有(如图所示,红色的两个碳碳单键,可以构成蓝色和紫红色的两个六元环)。
每个碳原子连出4个共价键,任意抽出2个共价键能决定两个6元环,4个共价键总共能抽出6组。
所以6组碳碳键实际上可以构成12个六元环,所以一个碳归十二个六元环共用。
6×1/12=1/2
晶体中每个C原子和4个C原子形成4个共价键,成为正四面体结构,C原子与碳碳键个数比为1:
2,最小环由6个C原子组成,每个C原子被12个最小环所共用;平均每个最小环含有1/2个C原子。
每个C原子被4个碳碳键所共用;每个碳碳键含有2个C原子,平均每个碳碳键含有1/2个C原子。
故平均每个最小环含有1个碳碳键
2.SiO2
晶体中的最小环为十二元环,其中有6个Si原子和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
三、分子晶体
(1)只有范德华力,无分子间氢键-分子密堆积(每个分子周围有12个紧邻的分子,如:
C60、干冰、I2、O2)----晶胞结构都属于面心立方
(2)有分子间氢键-不具有分子密堆积特征(如:
HF、冰、NH3)
(与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个)
四、离子晶体
练习:
1、最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态分子,如右图所示。
顶角和面心的原于是钛原子,棱的中心和体心的原子是碳原子,则它的分子式是()
A.TiCB.Ti4C4C.Ti14C13D.Ti13C14
2、硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm—(含B、O、H三种元素)的球棍模型如右下图所示:
①在Xm—中,硼原子轨道的杂化类型有;配位键存在于4-5原子之间(填原子的数字标号);
m=2(填数字)。
②硼砂晶体由Na+、Xm—和H2O构成,它们之间存在的作用力有ADE。
A.离子键B.共价键C.金属键
D.范德华力E.氢键
【解析】①1,3,5,6代表氧原子,2,4代表B原子,2号B形成3个键,则B原子为SP2杂化,4号B形成4个键,则B原子为SP3杂化;B一般是形成3个键,4号B形成4个键,其中1个键很可能就是配位键,配位键存在4号与5号之间。
观察模型,可知Xm—是(H4B4O9)m—,依据化合价H为+1,B为+3,O为—2,可得m=2,
这问有一定难度,思维能力,空间能力要求比较高。
②钠离子与Xm—形成离子键,结晶水分子间存在氢键和范德华力题目是问钠离子、Xm—、水分子之间的作用力,而不是硼砂晶体中的作用力,可能会多选B。
3、下列关于金属及金属键的说法正确的是________。
a.金属键具有方向性与饱和性
b.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用
c.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
d.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
解析
(1)金属键没有方向性和饱和性,a错;金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用,b对;金属导电是因为在外加电场作用下发生定向移动,c错;金属具有光泽是因为自由电子能够吸收并放出可见光,d错。
4、ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。
立方ZnS晶体结构如下图所示,其晶胞边长为,其密度为(列式并计算),a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为pm(列式表示)。
5、肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。
N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4的晶体内不存在__________(填标号)
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.范德华力
6、图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是_________(填标号)。
a.CF4 b.CH4 c.NH4+ d.H2O
【解析】N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,可见它是离子晶体,晶体内肯定不存在范德华力。
要形成氢键,就要掌握形成氢键的条件:
一是要有H原子,二是要电负性比较强,半径比较小的原子比如F、O、N等构成的分子间形成的特殊的分子间作用力。
符合这样的选项就是c和d,但题中要求形成4个氢键,氢键具有饱和性,这样只有选c。
7、钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。
钛酸钡晶体的结构示意图为右图,它的化学式是()
A.BaTi8O12
8.食盐晶体如右图所示。
在晶体中,表示Na+,表示Cl。
已知食盐的密度为g/cm3,NaCl摩尔质量Mg/mol,阿伏加德罗常数为N,则在食盐晶体里Na+和Cl的间距大约是()
A
cmB
cm
A
cmD
cm
9.现有四种晶体,其离子排列方式如图所示,其中化学式不属AB型的是()
ABCD
10.磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。
右图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图,则该晶体物质的化学式可表示为()
A.Mn2BiB.MnBiC.MnBi3D.Mn4Bi3
11.钡在氧气中燃烧时的得到一种钡的氧化物晶体,起结构如下图所示,有关说法正确的是()
A.该晶体属于离子晶体
B.晶体的化学式为Ba2O2
C.该晶体晶胞结构与CsCl相似
D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个
12.据报道,某种合金材料有较大的储氢容量,其晶体结构的最小单元如右图所示。
则这种合金的化学式为()
A.LaNi6B.LaNi3
C.LaNi4D.LaNi5
13.石墨能与熔融金属钾作用,形成石墨间隙化合物,钾原
子填充在石墨各层碳原子中。
比较常见的石墨间隙化合物
是青铜色的化合物,其化学式可写作CxK
其平面图形见下图,则x值为:
()
A.8B.12
14.金晶体是面心立方体,立方体的每个面5个金原子紧密堆砌(如图其余各面省略),金原子半径为×10-10m,Au的摩尔质量为197g/mol.求:
(1)金晶体中最小的一个立方体含有__________个金
属原子。
(2)金的密度为_________g·cm-3。
答案:
(1)4
(2)g·cm-3
15.一种离子晶体的晶胞如右图其中阳离子A以
表示阴离子B以
表示。
(1)每个晶胞种含A离子的数目为________,含B离子数目为________。
(2)若A的核外电子排布与Ar相同,B的电子排布与Ne相同,则该离
子化合物的化学式是___________________;
(3)阳离子周围距离最近的阴离子数为_____,阴离子周围距离最近的阳离子数_____。
(4)已知A的离子半径为rm,则该晶胞的体积是___________m3。
答案:
(1)4、8
(2)CaF2(3)8、4(4)16
r3
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