常见晶胞模型

离子晶体 氯化钠晶体 1 NaCl 晶胞中每个 Na 等距离且最近的 Cl 即 Na 配位数 为 6 个 NaCl 晶胞中每个 Cl 等距离且最近的 Na 即 Cl 配位数 为 6 个 2 一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的 Na 4 个 占有的 Cl 4 个 3 在该晶体中每个 Na 周围与之最接近且距离相等的 Na 共有 12 个 与每个 Na 等距离且最近的 Cl 所围成的空间几何构型为 正八面体 CsCl 晶体 注意 右侧小立方体为 CsCl 晶胞 左侧为 8 个晶胞 1 CsCl 晶胞中每个 Cs 等距离且最近的 Cl 即 Cs 配位数 为 8 个 CsCl 晶胞中每个 Cl 等距离且最近的 Cs 即 Cl 配位数 为 8 个 这几个 Cs 在空间构成的几何构型为正方体 2 在每个 Cs 周围与它最近的且距离相等的 Cs 有 6 个 这几个 Cs 在空间构成的几何构型为正八面体 3 一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的 Cs 1 个 占有的 Cl 1 个 CaF2晶体 1 Ca2 立方最密堆积 F 填充在全部 四面体空隙中 2 CaF2晶胞中每个 Ca2 等距离且最近的 F 即 Ca2 配位数 为 8 个 CaF2晶胞中每个 F 等距离且最近的 Ca2 即 F 配位数 为 4 个 3 一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的 Ca2 4 个 占有的 F 8 个 ZnS 晶体 1 1 个 ZnS 晶胞中 有 4 个 S2 有 4 个 Zn2 2 Zn2 的配位数为 4 个 S2 的配位数为 4 个 Si O 原子晶体 金刚石 金刚石晶胞 金刚石晶胞分位置注释 1 金刚石晶体 a 每个金刚石晶胞中含有 8 个碳原子 最小的碳环为 6 元环 并且不在同一平面 实 际为椅式结构 碳原子为 sp3杂化 每个 C 以共价键跟相邻的 4 个 C 结合 形成 正四面体 键角109 28 b 每个碳原子被 12 个六元环共用 每个共价键被 6 个六元环共用 c 12g 金刚石中有 2mol 共价键 碳原子与共价键之比为 1 2 2 Si 晶体 由于 Si 与碳同主族 晶体 Si 的结构同金刚石的结构 将金刚石晶胞中的 C 原子全部换 成 Si 原子 健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞 3 某些非金属化合物 SiO2 SiC 金刚砂 BN 氮化硼 Si3N4等 例如 SiC 将金刚石晶胞中的一个 C 原子周围与之连接的 4 个 C 原子全部换成 Si 原 子 键长稍长些便可得到 SiC 的晶胞 其中晶胞的 8 个顶点和 6 个面心为 Si 原子 4 个互 不相邻的立方体体心的为 C 原子 反之亦可 a 每个 SiC 晶胞中含有 4 个硅原子 含有 4 个碳原子 b 1mol SiC 晶体中有 4 mol Si C 共价键 4 SiO2 晶体 在晶体硅的晶胞中 在每 2 个 Si 之间插入 1 个 O 原子 便可得到 SiO2晶胞 a 每个硅原子都采取 sp3杂化 与它周围的 4 个氧原子所形成的空间 结构为 正四面体 型 SiO2晶体中最小的环为 12 元环 b 每个 Si 原子被 12 个十二元环共用 每个 O 原子被 6 个 十二元环共用 c 每个 SiO2晶胞中含有 8 个 Si 原子 含有 16 个 O 原子 d 1mol Si O2晶体中有 4 mol 共价键 5 晶体硼 已知晶体硼的基本结构单元是由 B 原子构成的正二十面体 其中有 20 个等边三角形的面和一 定数目的顶点 每个顶点各有一个 B 原子 通过观察图形及推算 可知此结构单元是由 12 个 B 原子构成 其中 B B 键间的夹角是 60 假设将晶体硼结构单元中每个顶角均削去 余下部分的结构与 C60相同 则 C60由 12 个正五边形和 20 个正六边形构成 分子晶体 1 CO2晶体 以 CO2为例 如右图为干冰晶体的晶胞 立方体的 面心 和 顶点 各 有一个 CO2分子 因此 每个晶胞中有 4 个 CO2分子 在干冰晶体中 每个 CO2分子距离最接近且相等的 CO2分子有 12 个 象这种在分子晶体中作用力只是范德华力 以一个分子为中心 其周围通常可以有 12 个紧邻的分子的特征称为 分子密堆积 若将 CO2分子换成 O2 I2或 C60等分子 干冰的晶体结构就 变成了 O2 I2或 C60的晶体结构 C60晶胞 I2单质 2 水分子 冰中 个水分子与周围 个水分子形成氢键 所以 1 mol 水拥有的氢键数目为 2NA 3 白磷晶体 分子式为 P4 124g 白磷形成的 P P 键数目是 6 NA 金属晶体 堆积模型堆积模型简单立方简单立方体心立方堆积体心立方堆积六方最密堆积 六方最密堆积 A3 面心立方最密堆积面心立方最密堆积 A1 典型代表典型代表PoNa K FeMg Zn TiCu Ag Au 空间利用率空间利用率52 68 74 74 配位数配位数681212 晶晶 胞胞 混合型晶体 1 石墨晶体 石墨晶体是层状结构 层与层之间是以石墨晶体是层状结构 层与层之间是以 范德华力范德华力 结合 同一层内结合 同一层内 C 原子与原子与 C 原子以原子以 共价键共价键 结合成平面网状 每一层碳原子排结合成平面网状 每一层碳原子排 列成六边形 则碳原子采用列成六边形 则碳原子采用 sp2 杂化 未成对电子形成杂化 未成对电子形成 大大 键 键 石墨晶体中石墨晶体中 C 原子数与原子数与 C C 键数之比是键数之比是 2 3 其中每个正六边 其中每个正六边 形占有的形占有的 C 原子数平均为原子数平均为 2 个 个 2 石墨的层状结构如下图 2 所示 图中 7 个六元环实际占有的碳原子数是 14 若该层状结构可由很 多个平行四边形无隙并置得到 每个平行四边形实际占有 2 个碳原子 请在图中画出一个这样的平行四边 形 3 石墨能与熔融金属钾作用 形成蓝色的 C24