晶体结构与晶胞
A C B A
此种立方紧密堆积的前视图
ABC ABC 形式的堆积, 为什么是面心立方堆积?
我们来加以说明。
C B A
面心立方最密堆积分解图
面心立方紧密堆积 A
C B A
C B A
金属晶体中原子的 堆积方式
立方堆积
体心立方堆积
六方堆积
面心立方堆积
钋 型
钾 型
镁
铜
型
型
问题2:化学式确定
角:1/8;棱:1/4;面:1/2;心:1
晶 胞
配位数——化学式
4 4 CuO
【练习 4】:
在一个 TiO2 晶胞中(结构如图 4), 所包含的 O 原子数目为 4
【练习 5】: 图 5 为由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,
该分子的化学式是 Ti14C13 。
【练习 6】: 图 6 为氮元素与铁元素形成的一种化合物的 结构示意图,其中小黑色球代表 N 原子, 灰色球代表 Fe 原子,则该化合物的化学式
Si
O
180º
109º28´
共价键
小结:
1. 在SiO2晶体中,每个硅原子与 4个氧原子
结晶合体;中每硅个原氧子原与子 氧与 原子2 个个数硅之原比子是结合1:;2在S。iO2
2. 在SiO2 晶体中,每个硅原子形成 4 个共
价键;每个氧原子形成 2 个共价键;硅原子
个数与Si-O 共价键个数之比是 1:4 ;氧原 子个数与Si-O 共价键个数之比是 1:2 。
干冰的晶体结构
(1)二氧化碳分子的位置:在 晶体中截取一个最小的正方体, 正分方子体的的 中八心个,顶在点这都 个落正到方体CO的2 每个面心上还有一个CO2分子。
(2)每个晶胞含二氧化碳
分子的个数 8×1/8+6×1/2=4
(3)与每个二氧化碳分子等距离 且最近的二氧化碳分子有 12个
石墨属于混合晶体,是 层状结 构, C原子呈 sp2杂化; 晶 体中每个C原子被 3 个六 边形共用,平均每个环占有2 个碳原子。
六方最密堆积分解图
第三层的另一种排列 方式,是将球对准第一层 的 2,4,6 位,不同于 AB 两层的位置,这是 C 层。
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第四层再排 A,于是形成
A
ABC ABC 三层一个周期。 得
到面心立方堆积(A1型)。
C
B
12
6
3
54
配位数 12 。 ( 同层 6, 上下层各 3 )
,
12
6
3
54
1263源自54AB关键是第三层,对第一、二层来说,第三层可以有两种最 紧密的堆积方式。
第一种是将球对准第一层的球。 下图是此种六方 紧密堆积的前视图
12
A
6
3
54
B
A
于是每两层形成一个周期,
B
即 AB AB 堆积方式,形成六
A
方紧密堆积(A3型)。
配位数 12 。 ( 同层 6,上下层各 3 )
晶体中的几个疑难问题
问题1:金属晶体堆积形式
a:非密置型,缝隙为菱形
b:密置型,缝隙为三角形
这样得到的是简单立方堆积,自然界只有钋(Po)采 用这种排列.
这是非密置层另一种堆积方式,将上层金属填入 下层金属原子形成的凹穴中。
得到的是体心立方(A2)堆积,如金属K等。
第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1,3,5 位。 ( 或对准 2,4,6 位,其情形是一样的 )
解: 根据题给信息,一个钨晶体的晶胞中 有2个钨原子
则一个晶胞的质量
4r
a a≠2r
设晶胞的边长为a,则晶胞的体积V为a3
根据
得19.30=
易错点
解得a=3.16×10-8cm 设钨原子的半径为r ,则
(
)2+a2=(4r)2
r= =1.37×10-8cm
问题4:常见晶体中一些数据的理解
Cl-
晶体中碳原子数、碳环数 和碳碳单键数之比 为 2:1:3 。 晶体中存在的作用有:
共价键、金属键和范德华力
石墨
小结:
1、每个Cs+同时吸引 8 个 Cl-,每个Cl同时吸引 8 个Cs+,而Cs+数目与Cl-数目之 为 1:1 化学式为 CsCl
2、根据氯化铯的结构模型确定晶胞,并分析
其构成。每个晶胞中有 1 Cs+,有1 个
Cl-
3、在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的
Cs+有 6 个
金刚石的晶体结构
正八面体
Na+
小结:
1、每个Na+同时吸引 6 个 Cl-,每个 Cl-同时吸引 6 个Na+,而Na+数目与Cl数目之比为1:1 化学式为 NaCl
2、根据氯化钠的结构模型确定晶胞,并分 析其构成。每个晶胞中有 4 Na+, 有 4 个Cl-
3、在每个Na+周围与它最近的且距离相等 的Na+有 12 个
109º28´
金刚石晶胞
小结:
1:在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳
原子有多少个? 4个
2:在金刚石晶体中每个碳原子形成几个共价
键?
4个
3:在金刚石晶体中碳原子个数与C-C共价键
个数之比是多少?
1:2
4: 在金刚石晶体中最小碳环由几个碳原子来
组成?
6个
5.在金刚石晶胞中占有的碳原子数? 8个
二氧化硅的晶体结构
为 Fe2N 。
如下图所示为二维平面 晶体示意图,所表示的 化学式为AX3的是 ________。
问题3:利用晶胞进行计算的一个公式三个 关系式?
1.确定原子数及化学式; 2.计算原子半径、晶体密度、相对原子质量等; 3.求阿伏加德罗常数值。
金属钨晶体为体心立方晶格,如图所示, 实验测得钨的密度为19.30 g・cm-3, 原子的相对质量为183,假定金属钨原 子为等径的刚性球。 (1)试计算晶胞的边长; (2)试计算钨原子的半径。