第三讲：晶体结构课件.ppt

1、.2晶体结构。晶胞。原子坐标。晶胞中原子数晶体结构。晶胞。原子坐标。晶胞中原子数目或分子数的计算及与化学式的关系。分子目或分子数的计算及与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。原晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。原子堆积与晶胞的关系。子堆积与晶胞的关系。晶体的堆积与填隙模晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型，如：型。常见的晶体结构类型，如：NaCl、CsCl、闪锌矿（、闪锌矿（ZnS）、萤石（）、萤石（CaF2），），低温石英，金刚石，石墨，硒、冰、干冰、低温石英，金刚石，石墨，硒、冰、干冰、尿素、方解石、钙铁矿、钾、镁、铜等。尿素、方解石、钙铁矿、钾、镁、铜等。红宝石

2、ruby Al2O3-Cr宏观晶体的形貌宏观晶体的形貌 立方立方晶体的宏观形貌石英玻璃非晶态又称玻璃态天然石英玻璃矿物照片天然石英玻璃矿物照片 晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列玻璃结构示意图BOSiM 熔融态析晶硫（单斜硫）S8 碘 I2 CuSO4 5H2O凝华 水溶液析晶晶体的显微照片晶体的显微照片.14 1晶体的基本概念晶体的基本概念晶体晶体：内部质点有序排列，有固定的几何外形（多面体形：内部质点有序排列，有固定的几何外形（多面体形状）和熔点，各向异性（不同方向硬度、导电性、解理性状）和熔点，各向异性（不同方向硬度、导电性、解理性等不同），自范性（等不同），自范性（非晶

3、体非晶体：内部质点无序排列，无固定的几何外形和熔点，：内部质点无序排列，无固定的几何外形和熔点，各向同性各向同性晶格晶格：组成晶体的质点（原子、分子、离子）以确定位置：组成晶体的质点（原子、分子、离子）以确定位置的点在空间作规则的排列，这些点群具有一定的几何形状的点在空间作规则的排列，这些点群具有一定的几何形状称为晶格（点阵）称为晶格（点阵）晶格结点晶格结点：每个质点在晶格中所占有的位置：每个质点在晶格中所占有的位置晶胞晶胞：晶格中含有晶体结构中具有代表性的最小重复单位：晶格中含有晶体结构中具有代表性的最小重复单位 晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而，蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人

4、为划定的。.16.17晶 胞 晶胞是晶体微观结构的基本单元。.18晶 胞 晶胞是晶体结构的基本单元。晶胞具有平移性。晶胞是晶体结构的基本单元。晶胞具有平移性。晶胞无缝隙并置构成宏观晶体晶胞无缝隙并置构成宏观晶体.19晶胞是人为划定的晶胞是人为划定的金属铜的晶体结构金属铜的晶体结构.20晶胞是“最小”的重复单元从晶体的微观结构中可取出最小的重复单元，它的基本特征是顶角相同，不能再小。.21同一种晶体可以取不同的晶胞，但习用晶胞有规定，是平行六面体（三维）和平行四边形（二维）.22同一个晶体似乎也可以取不同的习用晶胞.23石墨的二维晶胞举例石墨的二维晶胞举例所有晶胞中的原子排列是完全相同的 对于同

5、一种形状，晶胞是体积最小的.24二维晶胞的五种类型二维晶胞的五种类型“正当晶胞”是充分体现晶体微观结构对称性的晶胞晶胞中的原子计数晶胞中的原子计数1/8 1Cu Z=4 Z 晶胞中的原子数相当于化学式的倍数.26 晶胞：晶胞：晶体的最小重复单元晶体的最小重复单元，通过晶，通过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。由晶胞参数由晶胞参数a，b，c，表示，表示，a，b，c 为六面体边长，为六面体边长，分别是分别是bc，ca,ab 所所组成的夹角。组成的夹角。晶胞的两个要素：晶胞的两个要素：晶胞的大小与形状：晶胞的大小与形状：ABCDEFGH.27晶系：根据晶轴长短和夹角的

6、不同，晶体的分类 有七大晶系(布拉维系)：.28 棱柱体 棱锥体 棱柱体 棱锥体 立方晶系 四方晶系 a=b=c a=b c =90 =90.29 棱柱体 棱锥体 棱柱体 棱锥体 正交晶系 六方晶系 a b c a=b c 或=c =90 =90=120.30 单斜晶系 三斜晶系 三方晶系(菱方晶系)a b c a b c a=b=c =90 90 90 =90.31 素晶胞和复晶胞(体心、面心、底心)素晶胞 体心 面心 底心 立方晶胞中实有化学单元(原子、离子或分子)数的确定晶 格 点 类 型角顶边面心体心对一个单元晶胞的贡献1/81/41/21 六方晶胞中，角顶的贡献为1/6.32 晶胞的

7、内容：晶胞的内容：粒子的种类，数目及它在晶胞粒子的种类，数目及它在晶胞中的相对位置（中的相对位置（原子坐标原子坐标）。按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。按带心型式分类，将七大晶系分为按带心型式分类，将七大晶系分为14种种型式。例如，立方晶系分为型式。例如，立方晶系分为简单立方、体心简单立方、体心立方和面心立方立方和面心立方三种型式。三种型式。.33原子坐标原子坐标ABCDEFGHABCDEFGH（0，0，0）（1，0，1）（0，0，1）（0，1，1）（1，1，1）（0，1，0）（1，0，0）（1，1，0）体心体心（1/2，1/2，1/2）下面心下面心（1/

8、2，1/2，0）（1/2，1，1/2）右面心右面心.34晶系边长夹角晶体实例立方晶系a=b=c=900NaCl三方晶系a=b=c=900Al2O3四方晶系a=bc=900SnO2六方晶系a=bc=900,=1200AgI正交晶系abc=900HgCl2单斜晶系abc=900,900KClO3三斜晶系abc 900CuSO45H2O.35晶体的性质由晶胞的大小、形状和质点的种类晶体的性质由晶胞的大小、形状和质点的种类（分子、原子、离子）及它们之间的作用力决（分子、原子、离子）及它们之间的作用力决定定物理性质组成粒子粒子间作用力熔沸点硬度熔融导电性例金属晶体原子离子金属键高低大小好Cr,K原子晶体

9、原子共价键高大差离子晶体离子离子键高大好NaCl分子晶体分子分子间力低小差干冰2SiO2.晶体类型晶体类型.36 （1）金属晶体）金属晶体 结点质点：原子或正离子结点质点：原子或正离子质点间作用力：金属鍵质点间作用力：金属鍵通性：硬度较高；一般熔点、沸点高、低挥发性；通性：硬度较高；一般熔点、沸点高、低挥发性；电和热的良导体；延展性好电和热的良导体；延展性好结构特点：结构特点：紧密堆积紧密堆积密堆积的定义密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，

10、能充分利用空粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。尽可能降低，而结构稳定。.38金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种：金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种：六方密堆积六方密堆积(Hexgonal close Packing)；面心立方密堆积面心立方密堆积(Face-centred Cubic clode Packing)；体心立方堆积体心立方堆积(Body-centred Cubic Packing)。思考：金属晶体密度晶胞中金属

11、原子质量和思考：金属晶体密度晶胞中金属原子质量和/金属原金属原子体积和？子体积和？.39.40六方最密堆积的四面体空隙六方最密堆积的四面体空隙.41.42 （2）离子晶体）离子晶体 结点质点：正、负离子结点质点：正、负离子质点间作用力：离子鍵质点间作用力：离子鍵通性：略硬；熔点、沸点高；低挥发性；易溶于水，难溶通性：略硬；熔点、沸点高；低挥发性；易溶于水，难溶于非极性溶剂；熔融态或水溶液能导电；热的不良导体；于非极性溶剂；熔融态或水溶液能导电；热的不良导体；延展性差延展性差 .43离子晶体：密堆积空隙的填充。离子晶体：密堆积空隙的填充。阴离子：阴离子：大球，密堆积，形成空隙。大球，密堆积，形成

12、空隙。阳离子：阳离子：小球，填充空隙。小球，填充空隙。规则：规则：阴阳离子相互接触稳定；阴阳离子相互接触稳定；配位数大，稳定。配位数大，稳定。离子晶体的特征结构离子晶体的特征结构.44密堆积层间的两类空隙密堆积层间的两类空隙四面体空隙：四面体空隙：一层的三个球一层的三个球与上或下层密与上或下层密堆积的球间的堆积的球间的空隙。空隙。八面体空隙：八面体空隙：一层的三个球一层的三个球与错位排列的与错位排列的另一层三个球另一层三个球间的空隙。间的空隙。.45半径比半径比(r+/r-)规则：规则：NaCl晶体晶体其中一层横截面：其中一层横截面：22)22(2)4(rrr414.0/rr1 r令.4641

13、4.0/rr理想的稳定结构理想的稳定结构(NaCl)rr/配位数配位数构型构型0.225 0.414 4ZnS 型型0.414 0.732 6NaCl 型型0.732 1.00 8CsCl 型型 半径比规则半径比规则.47几种典型结构型式几种典型结构型式(一一)NaCl型型立方面心晶格立方面心晶格 1个个Na+配位配位6个个Cl-1个个Cl-配位配位6个个Na+Cl-占立方体的占立方体的8个角、个角、6个面心个面心 8(1/8)+6(1/2)=4Na+占立方体的占立方体的12条棱，条棱，12(1/4)+1=4 正负离子数比为正负离子数比为1 1.48 Cl-围成两种空隙，八面体空隙（围成两种空

14、隙，八面体空隙（112 1/4=4)和四面和四面体空隙（体空隙（8），），Na+占据所有的八面体空隙。占据所有的八面体空隙。.49 CsCl型型 简单立方晶格简单立方晶格 1个个Cs+配位配位8个个Cl-1个个Cl-配位配位8个个Cs+Cl-占立方体的占立方体的8个角，个角，8(1/8)=1 Cs+占体心，占体心，11=1 正负离子数比为正负离子数比为1 1几种典型结构型式几种典型结构型式(二二)Cl-围成立方体空隙围成立方体空隙1，Cs+占据立方体空隙。占据立方体空隙。.50几种典型结构型式几种典型结构型式(三三)立方立方ZnS型型 S2-位于立方面心晶格位于立方面心晶格 1个个S2-配位配

15、位4个个Zn2+1个个Zn2+配位配位4个个S2-S2-占立方体的占立方体的8个角、个角、6个面心，个面心，8(1/8)+6(1/2)=4 4个个Zn2+位于晶胞内位于晶胞内 正负离子数比为正负离子数比为1 1 .51 S2-围成两种空隙，八面体空隙（围成两种空隙，八面体空隙（112 1/4=4)和四面和四面体空隙（体空隙（8），），Zn2+占据其中占据其中4个四面体空隙。个四面体空隙。4个个Zn2+围围成一个四面体。成一个四面体。.52 CaF2型型 F-位于立方面心晶格位于立方面心晶格 1个个F-配位配位4个个Ca2+1个个Ca2+配位配位8个个F-几种典型结构型式几种典型结构型式(四四)

16、F-占立方体的占立方体的8个角、个角、6个面心、个面心、12条棱和条棱和1个体心个体心 8(1/8)+6(1/2)+12(1/4)+1=8 4个个Ca2+位于晶胞内位于晶胞内 正负离子数比为正负离子数比为1 2.53 F-围成围成8个立方体，其中有个立方体，其中有4个立方体空隙被个立方体空隙被4个个Ca2+占据占据正离子数：负离子数：立方体空隙数正离子数：负离子数：立方体空隙数1 2：2阳离子占据空隙分数阳离子占据空隙分数1/2.54 （3）原子晶体）原子晶体 结点质点：原子结点质点：原子 质点间作用力：共价鍵质点间作用力：共价鍵 通性：硬度高；通性：硬度高；熔点、沸点高；无挥发性；熔点、沸点

17、高；无挥发性；大多数溶剂中难溶；大多数溶剂中难溶；通常情况下不导电；通常情况下不导电；热的不良导体；热的不良导体；延展性差延展性差 .55金刚石结构金刚石结构：配位数为配位数为4，空间利用率为，空间利用率为34.01%，不是密堆积。这种，不是密堆积。这种堆积方式的存在因为原子间存在着有方向性的共价键力。堆积方式的存在因为原子间存在着有方向性的共价键力。如如Si、Ge、Sn等。边长为等。边长为a的单位晶胞含半径的单位晶胞含半径的球的球8个。个。ar83.56 （4）分子晶体）分子晶体 结点质点：分子结点质点：分子 质点间作用力质点间作用力：分子间作用力分子间作用力(范德华力范德华力)：分子间的微

18、弱作用力：分子间的微弱作用力 无饱和性、方向性无饱和性、方向性 氢鍵氢鍵：已与电负性大的原子以共价鍵结合的氢原子，：已与电负性大的原子以共价鍵结合的氢原子，又与另一个电负性大的原子之间形成的较弱的鍵又与另一个电负性大的原子之间形成的较弱的鍵 实质是静电作用力，具有饱和性和方向性实质是静电作用力，具有饱和性和方向性通性：硬度小；熔点、沸点低；高挥发性；通性：硬度小；熔点、沸点低；高挥发性；极性相似的溶剂中易溶；极性相似的溶剂中易溶；不导电；热的不良导体；延展性差不导电；热的不良导体；延展性差 .57几种典型结构型式几种典型结构型式 干冰干冰(CO2)结构结构 范德华力型范德华力型每个晶胞中每个晶

19、胞中CO2的数目为的数目为每个每个CO2周围距离最近且周围距离最近且相等的相等的CO2分子有分子有个个1281/8+61/24.58 冰冰(H2O)结构结构 氢鍵型氢鍵型 四面体骨架结构四面体骨架结构.59空间利用率的计算空间利用率的计算 空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。整个晶体空间中所占有的体积百分比。球体积球体积 空间利用率空间利用率=100%晶胞体积晶胞体积.6041 單位晶格含單位晶格含有有 2 個原子個原子 21881單位晶格個數單位晶格個數.61(1)晶格邊長晶格邊長a與原子半徑與原子半徑r邊長為

20、邊長為 a邊長為邊長為 a斜邊長為斜邊長為 a2.6223arra4343(2)晶格邊長晶格邊長a與原子半徑與原子半徑r邊長為邊長為 a對角邊長為對角邊長為 a=4r3斜邊長為斜邊長為 a2.63求求(A2)体心立方晶胞体心立方晶胞中金属原子的中金属原子的空间利用率空间利用率 （2）原子半径）原子半径r 与晶胞边长与晶胞边长a 的关系：的关系：勾股定理勾股定理：2a 2 +a 2 =(4r)2 底面对角线平方底面对角线平方 垂直边长平方垂直边长平方 斜边平方斜边平方 得：得：a43rr16a322（3）=晶胞含有原子的体积晶胞含有原子的体积/晶胞体积晶胞体积 100%=%68%100a)a43

21、(342ar3423333（1）计算）计算每个晶胞含有几个原子每个晶胞含有几个原子:1 +8 1/8 =2.64A3A3型（六方）最型（六方）最密堆积的空间利密堆积的空间利用率计算用率计算 解：解：A3堆积的一个六方晶胞a120ocaa120oca.65在在A3型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是平行四边形，各边长平行四边形，各边长a=2r，则平行四边形的面积：，则平行四边形的面积：平行六面体的高：平行六面体的高：22360sinaaaSaaah3623622的四面体高边长为.6633228236223raaaV晶胞)2(3423个球晶胞中有球rV%05

22、.74%100晶胞球VV.67求求(A1)面心立方晶胞面心立方晶胞的空间利用率的空间利用率 解解：晶胞边长为：晶胞边长为a，原子半径为，原子半径为r.据勾股定理：据勾股定理：a 2+a 2 =(4r)2 a=2.83 r 每个每个面心立方晶胞含原子数目面心立方晶胞含原子数目：8 1/8+6 =4 8个顶点各个顶点各1个原子，为个原子，为8个晶胞共享个晶胞共享；6个面心，各个面心，各1个原子，为个原子，为2个晶胞共享个晶胞共享.%=(4 4/3 r 3)/a 3 =(4 4/3 r 3)/(2.83 r)3 100%=74%.68 81個原子共個原子共 8 個個 21個原子共個原子共 6 個個單

23、位晶格分析圖單位晶格分析圖(3).692單位晶格個數單位晶格個數 單位晶格含單位晶格含有有 4個原子個原子 4621881.70arra4242邊長為邊長為 a斜邊長為斜邊長為 a4r2邊長為邊長為 a晶格邊長晶格邊長a與原子半徑與原子半徑r.71空间占有空间占有率率空间占有率从字面上来理解是个很简单的概念，就是指微粒体空间占有率从字面上来理解是个很简单的概念，就是指微粒体积在晶胞体积中的百分含量。积在晶胞体积中的百分含量。左图是氯化钠晶胞。有人认为对左图是氯化钠晶胞。有人认为对于于NaCl晶体，查出晶体，查出rNa+、rCl-，求，求出一个出一个NaCl晶胞的体积及质量，晶胞的体积及质量，不

24、就求出密度了吗不就求出密度了吗?我们发现，即我们发现，即使离子是紧密排列的，但它们是使离子是紧密排列的，但它们是球形，还是有空隙，故不能这样球形，还是有空隙，故不能这样求解。既然其中有空隙，我们是求解。既然其中有空隙，我们是否可以再去研究一下原子（离子）否可以再去研究一下原子（离子）的空间占有率呢的空间占有率呢?.72我们假定其中同种微粒大小一样，并为紧密堆砌的球体。已知我们假定其中同种微粒大小一样，并为紧密堆砌的球体。已知在晶体中在晶体中Na离子的半径为离子的半径为116pm，Cl离子的半径为离子的半径为167pm，求离子占据整个晶体空间的百分数。（即空间占有率）求离子占据整个晶体空间的百分

25、数。（即空间占有率）晶胞体积晶胞体积V2(116pm167pm)3181106pm3 离子体积离子体积 v4x(4/3)(116pm)34x(4/3)(167pm)3104106 pm3 v/V57.5%由上述解题过程可知，在计算时离子体积是按球形体积来计算由上述解题过程可知，在计算时离子体积是按球形体积来计算而离子的个数是按晶胞中的个数而算，最后离子的体积比上晶而离子的个数是按晶胞中的个数而算，最后离子的体积比上晶胞的体积，就是空间占有率了。胞的体积，就是空间占有率了。六、晶体结构的表达及应用一般晶体结构需给出：一般晶体结构需给出：晶系；晶系；晶胞参数；晶胞参数；晶胞中所包含的原子或分子数晶

26、胞中所包含的原子或分子数Z Z；特征原子的坐标。特征原子的坐标。七、密度计算晶体结构的基本重复单位是晶胞，只要将一个晶晶体结构的基本重复单位是晶胞，只要将一个晶胞的结构剖析透彻，整个晶体结构也就掌握了。胞的结构剖析透彻，整个晶体结构也就掌握了。利用晶胞参数可计算晶胞体积利用晶胞参数可计算晶胞体积(V)，根据相对分子，根据相对分子质量质量(M)、晶胞中分子数、晶胞中分子数(Z)和和Avogadro常数常数N，可，可计算晶体的密度计算晶体的密度：NVMZ.75 定义：定义：在标准状态下，按下列化学反在标准状态下，按下列化学反应计量式使离子晶体变为气体正离子和气应计量式使离子晶体变为气体正离子和气态

27、负离子时所吸收的能量称为晶格能，用态负离子时所吸收的能量称为晶格能，用U 表示。表示。-1molkJ786U4.晶格能晶格能MaXb(s)aMb+(g)+bXa-(g)-1molkJ786rHm(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+例如：rHm.761.Born-Haber循环循环(g)Br)s(K)l(Br212K(g)Br(g)U(g)Br212(g)K+KBr(s)+升华焓电离能气化热键能21电子亲和能fHmrHm,1rHm,2rHm,3rHm,4rHm,5rHm,6.77则：U=689.1kJmol-1=89.2kJmol-1rHm,1=418.8kJmol-1rHm,2=15.5k

28、Jmol-1rHm,3=96.5kJmol-1rHm,4=-324.7kJmol-1rHm,5=-689.1kJmol-1rHm,6=295.3kJmol-1fHm上述数据代入上式求得：rHm,5rHm,6+rHm,1rHm,2rHm,3rHm,4fHm+=.78影响晶格能的因素：影响晶格能的因素：离子的电荷离子的电荷(晶体类型相同时晶体类型相同时)离子的半径离子的半径(晶体类型相同时晶体类型相同时)晶体的结构类型晶体的结构类型 离子电子层结构类型离子电子层结构类型Z，U 例：U(NaCl)U(CaO).79 离子电荷数大离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶离子半径小的离子晶体晶格能大格能大,

29、相应表现为熔点高、硬度大等性能。相应表现为熔点高、硬度大等性能。NaCl型离子晶体Z1Z2r+/pmr-/pmU/kJmol-1熔点/oC硬度NaFNaClNaBrNaIMgOCaOSrOBaO1111222211112222959595956599113135136181195216140140140140920770733683414735573360309199280174766228002576243019233.22.52.52.55.54.53.53.3晶格能对离子晶体物理性质的影响：晶格能对离子晶体物理性质的影响：.80 例例1.-羧乙基锗倍半氧化物羧乙基锗倍半氧化物(即即Ge-

30、132)是与人体健康有关的是与人体健康有关的最重要的有机锗化合物。其片层结构如图。每个结构相同的基团都最重要的有机锗化合物。其片层结构如图。每个结构相同的基团都是由六个锗原子和六个氧原子构成的十二元环，每个锗原子还同时是由六个锗原子和六个氧原子构成的十二元环，每个锗原子还同时与三个氧原子相连结，形成可以任意延伸的片层，每个锗原子连接与三个氧原子相连结，形成可以任意延伸的片层，每个锗原子连接一个羧乙基一个羧乙基(CH2CH2COOH)，各片层间存在相互作用，连结成，各片层间存在相互作用，连结成三维网状结构。三维网状结构。(1)每个正六边形平均每个正六边形平均拥有拥有 个锗原子，个锗原子，个个氧原

31、子。氧原子。(2)试写出试写出Ge-132的化的化学式学式 。.81 解：每个单独的正六边形中解：每个单独的正六边形中有有6个锗原子，每个锗原子被个锗原子，每个锗原子被3个个正六边形共用，分摊到每个正六正六边形共用，分摊到每个正六边形中，锗原子数为：边形中，锗原子数为：6/3=2。每个单独的正六边形中，每个单独的正六边形中，有有6个氧原子，每个氧原子被个氧原子，每个氧原子被2个个正六边形共用，分摊到每个正六正六边形共用，分摊到每个正六边形中，氧原子数为：边形中，氧原子数为：6/2=3。化学式是指结构中的最小单元化学式是指结构中的最小单元(本题为每个正六边形本题为每个正六边形)中的各种中的各种基

32、团和各种原子的个数比。在每个正六边形中，除分摊到基团和各种原子的个数比。在每个正六边形中，除分摊到2个锗原个锗原子和子和3个氧原子外，每个锗原子上还连接一个羧乙基，因此，个氧原子外，每个锗原子上还连接一个羧乙基，因此，Ge-132的化学式为的化学式为 (GeCH2CH2COOH)2O3 或或Ge2C6H10O7.822.以以 代表氧原子，以代表氧原子，以 代表钴原子，画出代表钴原子，画出CoO2 层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。可资参层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。可资参 考的范例是：石墨的二维晶胞是下图中用粗线考的范例是：石墨的二维晶胞是下图中用粗线 围拢的平行四边形。围拢的平行四边形。

33、.833.最近发现了一种由钛原子和碳原子形成的气态团最近发现了一种由钛原子和碳原子形成的气态团簇分子，如图。顶点和面心（黑球）的原子是簇分子，如图。顶点和面心（黑球）的原子是Ti原子，棱心和体心（黄球）是碳原子，求该团簇原子，棱心和体心（黄球）是碳原子，求该团簇的化学式。的化学式。答案：该团簇的化学式为：Ti14C13.844.某一立方晶系晶体,晶胞的顶点位置全为A占据,棱心为B占据,体心为C占据。写出此晶体的化 学组成;写出A、B、C的分数坐标;ABC.85简单立方堆积简单立方堆积简单立方堆积方式：简单立方堆积方式：A.A形成简单立方晶胞，空间利用率较低形成简单立方晶胞，空间利用率较低525

34、2 ，金，金属钋（属钋（PoPo）采取这种堆积方式。）采取这种堆积方式。.86金刚石结构金刚石结构：配位数为配位数为4，空间利用率为，空间利用率为34.01%，不是密堆积。这种，不是密堆积。这种堆积方式的存在因为原子间存在着有方向性的共价键力。堆积方式的存在因为原子间存在着有方向性的共价键力。如如Si、Ge、Sn等。边长为等。边长为a的单位晶胞含半径的单位晶胞含半径的球的球8个。个。ar83.87 例例5(1998年化学竞赛题年化学竞赛题)锇的名称源自拉丁文，原义锇的名称源自拉丁文，原义“气味气味”，这是由于锇的，这是由于锇的粉末会被空气氧化为有恶臭的粉末会被空气氧化为有恶臭的OsO4(代号代

35、号A，熔点，熔点40，沸点沸点130)。A溶于强碱转化为深红色的溶于强碱转化为深红色的OsO4(OH)2-离离子子(代号代号B)，向含向含B的水溶液通入氨，生成的水溶液通入氨，生成C，溶液的颜，溶液的颜色转为淡黄色。色转为淡黄色。C十分稳定。十分稳定。C是是A的等电子体的等电子体，其中锇其中锇的氧化态仍为的氧化态仍为+8。红外图谱可以检出分子中某些化学鍵。红外图谱可以检出分子中某些化学鍵的振动吸收。红外谱图显示的振动吸收。红外谱图显示C有一个四氧化锇所没有的有一个四氧化锇所没有的吸收。吸收。C的含钾化合物是黄色的晶体，与高锰酸钾类质的含钾化合物是黄色的晶体，与高锰酸钾类质同晶同晶。(1)给出给

36、出C的化学式。的化学式。(2)给出给出A、B、C最可能的立体结构。最可能的立体结构。.88 解：解：(1)C是是OsO4(OH)2 2-与与NH3的反应产物，的反应产物，说明说明C中含有中含有N元素元素 C是是OsO4的等电子体，的等电子体，Os的价态又没有变化，说明的价态又没有变化，说明Os 周围的原子数没有变化，可能是周围的原子数没有变化，可能是N原子取代了原子取代了O原子原子 而每取代一个将增加一个负电荷而每取代一个将增加一个负电荷 C的含钾化合物与的含钾化合物与KMnO4类质同晶，说明该化合物有类质同晶，说明该化合物有 K+C-的形式，即的形式，即C带一个负电荷，只有一个带一个负电荷，

37、只有一个N原子取原子取 代了代了O原子原子 因此，因此，C的化学式应为的化学式应为OsO3N-.89 (2)判断三种分子的构型判断三种分子的构型 A(OsO4)：价层电子总数：价层电子总数=8+0=8 价层电子对数目价层电子对数目=8/2=4 成鍵电子对数目成鍵电子对数目=4 孤电子对数孤电子对数=4-4=0 查表知，为正四面体查表知，为正四面体 B(OsO4(OH)22-)：价层电子总数价层电子总数=8+12+2=12 价层电子对数目价层电子对数目=12/2=6 成鍵电子对数目成鍵电子对数目=6 孤电子对数孤电子对数=6-6=0 查表知，为八面体查表知，为八面体 (因因6个化学鍵不同，不会是正八面体个化学鍵不同，不会是正八面体)C(OsO3N-)：价层电子总数价层电子总数=8-1+1=8 价层电子对数目价层电子对数目=8/2=4 成鍵电子对数目成鍵电子对数目=4 孤电子对数孤电子对数=4-4=0 查表知，应为四面体，因查表知，应为四面体，因Os周围的原子不同，周围的原子不同，4个化学个化学 鍵不同，故不会是正四面体。鍵不同，故不会是正四面体。