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:arrara43,34,43%02.68833364342234223364)34(33333rrVVArVrrV晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中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:rara22,42%05.7423121634413444216)22(33333rrVVArVrrV晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中arrarra83,38,8243%01.34163335123484348833512)38(33333rrVVArVrrV晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中二、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．Ti13C142、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540.0pm，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.CF4b.CH4c.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.BaTi8O12B.BaTi4O6C.BaTi2O4D.BaTiO38．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32NMcmB32NMcmA32MNcmD38NMcm9.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()ABCDOTiBa10.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.Mn4Bi311.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Ba2O2C.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．LaNi3C．LaNi4D．LaNi513.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.12C.24D.6014.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1.44×10-10m，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)19.36g·cm-315．一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________。Ba2+Ni原子La原子（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）162r3