晶体的结构及性质电子教案.ppt

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1、晶体的结构及性质3．与堆积方式有关的计算3.1相关物质原子、分子离子的空间占有率的计算3.2有关晶体类型和堆积方式的判断3.3有关点阵形式的判断和配位数的计算3.4堆积--填隙模型中，有关四面体、八面体、立方体空隙的计算和判断3.5粒子间距离的计算以及晶胞参数的计算3.6原子坐标4．与密度有关的计算5、化学式的确定6、氢键7、物质结构和性质一．晶胞构建题型例题1【01-5】：今年3月发现硼化镁在39K呈超导性可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫

2、饼干，一层镁一层硼地相间，图5—l是该晶体微观空间中取出的部分原于沿C轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。由图5—l可确定硼化镁的化学式为：画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。解答[1]MgB2[2]例题2题目：SiC具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，已成为一种重要的工程材料。其晶体具有六方ZnS型结构，晶胞参数为a=308pm，c=505

3、pm，已知C原子的分数坐标为0，0，0和；Si原子的分数坐标为和。（1）按比例画出SiC六方晶胞；（2）每个晶胞中含有SiC个。（3）晶体中Si的堆积型式是。C填充的空隙类型是。（4）列式计算C—Si键长。解答（1）SiC六方晶胞解答（2）每个晶胞中含有2个SiC。（3）Si原子作六方最密堆积，C原子填充在Si围成的四面体空隙中。（4）由（1）中晶胞图可以看出，Si-C键长为：例题3丙酮在己烷和三氟甲烷中易溶解，其中中溶解的热效应较大，因为。三氟甲烷三氟甲烷分子结构中－CF3是一个强吸电子基团，故C

4、原子上的H也几乎成了裸露的质子，这样，三氟甲烷与丙酮形成了氢键，从而导致丙酮在三氟甲烷中溶解时，产生的热效应较大。三．原子坐标相关题型例题4：甲烷水合物（nCH4·46H2O）是一种具有重要经济价值的化合物，在海洋深处蕴藏量非常大，是未来的重要能源之一。它的晶体结构可看作由五角十二面体〔512〕和十四面体〔51262〕共面连接堆积形成。在立方晶胞中，〔512〕的中心处在顶角和体心位置；〔51262〕中心位置坐标为（0，1/4，1/2）、（0，3/4，1/2）、（1/2，0，1/4）、（1/2，0，3

5、/4）、（1/4，1/2，0）、（3/4，1/2，0）共计6个。它们彼此共用六角形面连成柱体，再和五角十二面体共面连接。右图所示出甲烷水合物中水骨架的结构。甲烷水合物晶胞结构（1）CH4分子由于体积较小，可包合在这两种多面体中，若全部充满时，确定晶胞的组成（即n值）。（2）已知该晶胞参数a＝1180pm，计算1m3甲烷水合物晶体中可释放CH4的体积（标准状况下）。（3）有的文献中报导开采1m3的甲烷水合物晶体可得到164m3的甲烷气体，请根据③的结果给出合理的解释。解答：（1）8CH4·46H2O或

6、n＝8（2）按晶体的理想组成和晶胞参数，可算得晶胞体积V和晶胞中包含CH4的物质的量n（CH4）：V（晶胞）＝a3＝(1180pm)3＝1.64×109pm3＝1.64×10－27m3n(CH4)＝＝1.33×10－23mol1m3甲烷水合物晶体中含CH4的物质的量为：n＝×1.33×10－23mol＝8.11×103mol它相当于标准状态下的甲烷气体体积：V＝8.11×103×22.4m3×10-3＝182m3（3）文献报导值比实际值小，说明甲烷分子在笼形多面体中并未完全充满，即由于它的晶体中CH

7、4没有达到理想的全充满的结构。（实际上甲烷水合物晶体结构形成时，并不要求〔512〕全部都充满CH4分子，它的实际组成往往介于6CH4·46H2O和8CH4·46H2O之间。）四．堆积方式相关题型例题5：研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则：[1]第二层离子有个，离中心离子的距离为，它们是离子。[2]已知在晶体中Na+离子的半径为116pm，CI-离子的半径为167pm，它们在

8、晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。[3]纳米材料的表面原子占总原于数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。[4]假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。解答[1]12，，钠离子[2]V晶胞=[2(116pm+167pm)]3=181106pm3V离子=4(4/3)(116pm)3+