几种常见晶体结构分析.docxVIP

XY+ － － + +－++ －+ － －+ + + +8－+ －胞） 于 位晶胞中平均 X Y + － － + + － + + － + － － + + + + 8 － + － 胞） 于 位 晶胞中平均 Cl 个数：8×8 + 6×2 ＝ 4；晶胞中平均 Na 个数：1 + 12×4 ＝ 4 因此 NaCl 的一个晶胞中含有 4 个 NaCl（4 个 Na 和 4 个 Cl ）。 几种常见晶体结构分析 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按 一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下： 离子数目的计算：在每一个结构单元（晶 置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同， 一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中所 1 占的份额为8，棱上的微粒属于该单元中所占的 1 份额为4，面上的微粒属于该单元中所占的份额 1  图 1  中 ，处 不同 图 2 NaCl 晶体 为2，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为 1。 1.氯化钠晶体中每个 Na 周围有 6 个 Cl ，每个 Cl 周围有 6 个 Na ，与一个 Na 距离最 近且相等的 Cl － 围成的空间构型为正八面体。每个 Na + 周围与其最近且距离相等的 Na + 有 12 个。见图 1。 1 1 1 2.氯化铯晶体中每个 Cs 周围有 8 个 Cl ，每个 Cl 周围有 8 个 Cs ，与一个 Cs 距离最近且相等的 Cs 有 6 个。晶胞中平均 Cs 个数： 1 1；晶胞中平均 Cl 个数：8× ＝ 1。  因此 CsCl 的一个晶胞中含有 1 个 CsCl（1 个 Cs 和 1 个 Cl ）。 【例题 1】现有四种晶体，其离子排列方式如下图所示，其中化学 式正确的是 图 3 CsCl 晶体 B  A  E F  Z B A AB  2 EF  2 XY  3 Z AB A B C D 点拨：均摊法确定某些晶体的化学式的方法： 均摊法是指每个晶体中平均拥有的离子数目。例如立方晶体中粒子个数比的求法： 1 ①处于顶点的粒子，同时为 8 个晶胞共有，每个粒子有 8 属于该晶胞； 1 ②处于棱上的粒子，同时为 4 个晶胞共有，每个粒子有 4 属于该晶胞； 1 ③处于面上的粒子，同时为 2 个晶胞共有，每个粒子有 2 属于该晶胞； ④处于晶胞内的粒子，则完全属于该晶胞。 对于非长方体或正方体晶胞中粒子对晶胞的贡献看具体情况而定。如石墨晶体，晶胞每 1 一层内碳原子排列成正六边形，其顶点对六边形的贡献为 3 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个 C 原子以共价键 与 4 个 C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。由共价键构成 的最小环结构中有 6 个碳原子，不在同一个平面上，每个 C 原子被 12 个六元环共用，每 C—C 键共 6 个环，因此六元环中的平均 C 原子 1 1 1 数为 6×12 ＝ 2 ，平均 C—C 键数为 6×6 ＝ 1。 C 原子数: C—C 键键数 ＝ 1:2； C 原子数: 六元环数 ＝ 1:2。 图 4 金刚石晶体 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C 被 Si 代替，C 与 C 之间插氧，即为 SiO 2 晶体，则 SiO 2 晶体中最小环为 12 环（6 个 Si，6 个 O）， 1 1  1 最小环的平均 Si 原子个数：6×12 ＝ 2；平均 O 原子个数：6×6 ＝ 1。 即 Si : O＝ 1 : 2，用 SiO2 表示。 在 SiO2 晶体中每个 Si 原子周围有 4 个氧原子，同时每个氧原子结合 2 个硅原子。一个 Si 原子可形成 4 个 Si—O 键，1mol Si 原子可形成 4mol Si—O 键。 但是由此有许多学生认为二氧化硅晶体结构中一个最小的环是由 8 个原子构成的。实际 上，在二氧化硅晶体中每个硅原子与周围的四个氧 原子的成键情况与金刚石晶体中的碳原子与周围的 其它碳原子连接的情况是相同的。即每个硅原子与 周围的四个氧原子构成一个正四面体。只是每个氧 原子又处在由另一个硅原子为中心的一个正四面体 上。即每个氧原子为两个硅氧四面体共用。如上图 所示。从此图中可以明确看出，构成二氧化硅晶体 结构的最小环是由 12 个原子构成的椅式环，注意 图中∠O－Si－O=109°28′。【例题 2】（2010 年 全国卷）下面关于 SiO2 晶体网状结构的叙述正确的 是 ．最小的环上，有 3 个 Si 原子和 3 个 O 原子 ．最小的环上，Si 和 O 原子数之比为 1 : 2 ．最小的环上，有