幾種常見晶體結(jié)構(gòu)分析.doc

幾種常見晶體結(jié)構(gòu)分析一、氯化鈉、氯化銫晶體離子晶體由于離子鍵無飽和性與方向性，所以離子晶體中無單個(gè)分子存在。陰陽離子在晶體中按一定的規(guī)則排列，使整個(gè)晶體不顯電性且能量最低。離子的配位數(shù)分析如下：圖2 NaCl晶體圖1離子數(shù)目的計(jì)算：在每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元（晶胞）中，處于不同位置的微粒在該單元中所占的份額也有所不同，一般的規(guī)律是：頂點(diǎn)上的微粒屬于該單元中所占的份額為，棱上的微粒屬于該單元中所占的份額為，面上的微粒屬于該單元中所占的份額為，中心位置上（嚷里邊）的微粒才完全屬于該單元，即所占的份額為1。1.氯化鈉晶體中每個(gè)Na+周圍有6個(gè)Cl，每個(gè)Cl周圍有6個(gè)Na+，與一個(gè)Na+距離最近且相等的Cl圍成的空間構(gòu)型為正八面體。每個(gè)Na+周圍與其最近且距離相等的Na+有12個(gè)。見圖1。晶胞中平均Cl個(gè)數(shù)：8 + 6 4；晶胞中平均Na+個(gè)數(shù)：1 + 12 4 圖3 CsCl晶體因此NaCl的一個(gè)晶胞中含有4個(gè)NaCl（4個(gè)Na+和4個(gè)Cl）。2.氯化銫晶體中每個(gè)Cs+周圍有8個(gè)Cl，每個(gè)Cl周圍有8個(gè)Cs+，與一個(gè)Cs+距離最近且相等的Cs+有6個(gè)。晶胞中平均Cs+個(gè)數(shù)：1；晶胞中平均Cl個(gè)數(shù)：8 1。因此CsCl的一個(gè)晶胞中含有1個(gè)CsCl（1個(gè)Cs+和1個(gè)Cl）?！纠}1】現(xiàn)有四種晶體，其離子排列方式如下圖所示，其中化學(xué)式正確的是ABABXZYXY3ZFEEF2ABAB2 A B C D點(diǎn)撥：均攤法確定某些晶體的化學(xué)式的方法：均攤法是指每個(gè)晶體中平均擁有的離子數(shù)目。例如立方晶體中粒子個(gè)數(shù)比的求法：處于頂點(diǎn)的粒子，同時(shí)為8個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子有屬于該晶胞；處于棱上的粒子，同時(shí)為4個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子有屬于該晶胞；處于面上的粒子，同時(shí)為2個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子有屬于該晶胞；處于晶胞內(nèi)的粒子，則完全屬于該晶胞。對于非長方體或正方體晶胞中粒子對晶胞的貢獻(xiàn)看具體情況而定。如石墨晶體，晶胞每一層內(nèi)碳原子排列成正六邊形，其頂點(diǎn)對六邊形的貢獻(xiàn)為圖4 金剛石晶體二、金剛石、二氧化硅原子晶體1.金剛石是一種正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。每個(gè)C原子以共價(jià)鍵與4個(gè)C原子緊鄰，因而整個(gè)晶體中無單個(gè)分子存在。由共價(jià)鍵構(gòu)成的最小環(huán)結(jié)構(gòu)中有6個(gè)碳原子，不在同一個(gè)平面上，每個(gè)C原子被12個(gè)六元環(huán)共用，每CC鍵共6個(gè)環(huán)，因此六元環(huán)中的平均C原子數(shù)為6 ，平均CC鍵數(shù)為6 1。C原子數(shù): CC鍵鍵數(shù) 1:2； C原子數(shù): 六元環(huán)數(shù) 1:2。 2.二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，C被Si代替，C與C之間插氧，即為SiO2晶體，則SiO2晶體中最小環(huán)為12環(huán)（6個(gè)Si，6個(gè)O），最小環(huán)的平均Si原子個(gè)數(shù)：6 ；平均O原子個(gè)數(shù)：6 1。即Si : O 1 : 2，用SiO2表示。在SiO2晶體中每個(gè)Si原子周圍有4個(gè)氧原子，同時(shí)每個(gè)氧原子結(jié)合2個(gè)硅原子。一個(gè)Si原子可形成4個(gè)SiO鍵，1mol Si原子可形成4mol SiO鍵。但是由此有許多學(xué)生認(rèn)為二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)中一個(gè)最小的環(huán)是由8個(gè)原子構(gòu)成的。實(shí)際上，在二氧化硅晶體中每個(gè)硅原子與周圍的四個(gè)氧原子的成鍵情況與金剛石晶體中的碳原子與周圍的其它碳原子連接的情況是相同的。即每個(gè)硅原子與周圍的四個(gè)氧原子構(gòu)成一個(gè)正四面體。只是每個(gè)氧原子又處在由另一個(gè)硅原子為中心的一個(gè)正四面體上。即每個(gè)氧原子為兩個(gè)硅氧四面體共用。如上圖所示。從此圖中可以明確看出，構(gòu)成二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)的最小環(huán)是由12個(gè)原子構(gòu)成的椅式環(huán)，注意圖中OSiO=10928?！纠}2】（2010年全國卷）下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是A最小的環(huán)上，有3個(gè)Si原子和3個(gè)O原子B最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為1 : 2C最小的環(huán)上，有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子D存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個(gè)頂角解析：二氧化硅是原子晶體，結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)狀，存在硅氧四面體結(jié)構(gòu)，硅處于中心，氧處于4個(gè)頂角，在SiO2晶體中，每6個(gè)Si和6個(gè)O形成一個(gè)12元環(huán)（最小環(huán)），所以C選項(xiàng)正確，A、B、D選項(xiàng)均錯(cuò)誤。答案：C三、干冰分子晶體圖7 CO2晶體干冰晶體是一種立方面心結(jié)構(gòu)，立方體的八個(gè)頂點(diǎn)及六個(gè)面的中心各排布一個(gè)CO2分子，晶胞是一個(gè)面心立方。一個(gè)晶胞實(shí)際擁有的CO2分子數(shù)為四個(gè)（均攤法），每個(gè)CO2分子周圍距離相等且最近的CO2分子共有12個(gè)。分子間由分子間作用力形成晶體。每個(gè)CO2分內(nèi)存在共價(jià)鍵，因此晶體中既有分子間作用力，又有化學(xué)鍵，但熔、沸點(diǎn)的高低由分子間的作用力決定，重要因素是相對分子質(zhì)量，因此當(dāng)晶體熔化時(shí)，分子內(nèi)的化學(xué)鍵不發(fā)生變化。每個(gè)結(jié)構(gòu)單元中含CO2分子數(shù)目為：8 + 6 4四、石墨混合型晶體圖8 石墨的結(jié)構(gòu)石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)有無數(shù)個(gè)正六邊形，同層碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，晶體中CC的夾角為120,層與層之間的作用力為范德瓦爾斯力，每個(gè)C原子被六個(gè)棱柱共用，每六個(gè)棱柱實(shí)際占有的C原子數(shù)為2個(gè)。每個(gè)正六邊形擁有的C原子數(shù)為：6 2 ；每個(gè)C原子平均形成 個(gè)共價(jià)鍵，C原子數(shù)與CC鍵數(shù)之比為2 : 3。石墨的獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了它的獨(dú)特性質(zhì)，該晶體實(shí)際介于原子晶體、分子晶體、金屬晶體之間，因此具有各種晶體的部分性質(zhì)特點(diǎn)，是一種混合型晶體。如熔點(diǎn)高、硬度小、能導(dǎo)電等?！纠}3】 最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的化學(xué)式是：A. TiC B. Ti6C7 C. Ti14C13 D. Ti13C14【解析】由于是構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子結(jié)構(gòu)，而非晶胞結(jié)構(gòu)，故只需數(shù)出 Ti和C的數(shù)目，即可得它的化學(xué)式。答案：C點(diǎn)撥：解題時(shí)要看清題意，不要機(jī)械類比，不能把氣態(tài)團(tuán)簇分子當(dāng)成晶胞處理，而解出：Ti有：8 + 6 4個(gè)；C有：1+12 4個(gè)。而錯(cuò)選A?！纠}5】石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料（結(jié)構(gòu)示意圖如下），可由石墨剝離而成，具有極好的應(yīng)用前景。下列說法正確的是A.石墨烯與石墨互為同位素B.0.12g石墨烯中含有6.02*1022個(gè)碳原子C石墨烯是一種有機(jī)物D.石墨烯中的碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合【解析】同位素的研究對象是原子，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；0.12g石墨烯的物質(zhì)的量為0.01mol，所含碳原子個(gè)數(shù)為0.01NA，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；有機(jī)物一般含有碳、氫元素，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖示可知，石墨烯中碳原子間均為共價(jià)鍵結(jié)合，D選項(xiàng)正確。 答案：D五、固態(tài)金屬單質(zhì)金屬晶體金屬（除金屬汞外）在常溫下都是晶體，在金屬中，金屬原子好像許多硬球一樣一層一層緊密地堆積著。每個(gè)金屬原子周圍都有許多相同的金屬原子圍繞著。其實(shí)由于金屬原子的最外層電