晶体结构的分析与计算

晶体结构的分析与计算---Cl----Na+---Cs+---Cl-Sio（一）．晶体中结构单元微粒实际数目的计算、离子晶体化学式的确定例1.在氯化钠晶胞中，实际的钠离子和氯离子各有多少个？Na+Cl-位于顶点的微粒，晶胞完全拥有其1/8。位于面心的微粒，晶胞完全拥有其1/2。位于棱上的微粒，晶胞完全拥有其1/4。位于体心上的微粒，微粒完全属于该晶胞。例题晶胞中的氯离子数=12×+1=441钠离子数=8×+6×=4。8121即钠离子与氯离子个数比为4:4=1:1，故氯化钠的化学式为NaCl1.根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）练习AB化学式：AB2.写出下列离子晶体的化学式YXCaOTi该晶体的化学式为XY2(或Y2X)该晶体的化学式为CaTiO3练习3.1987年2月，朱经武（PaulChu）教授等发现钇钡铜氧化合物在90K温度下具有超导性。若该化合物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式可能是。A．YBa2CuO7-XB．YBa2Cu2O7-XC．YBa2Cu3O7-XD．YBa2Cu4O7-XBaOYCuC练习4.最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示：顶点和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是（）Ti14C13练习--Ti--C（二）、晶体中距离最近的微粒数的计算：例2.在氯化钠晶体(如图)中，与氯离子距离最近的钠离子有个；与氯离子距离最近的氯离子＿个。Na+Cl-a例题我们可以选定中心的氯离子作为基准，则与氯离子距离最近的钠离子位于立方体六个面的面心上，他们之间的最近距离为a/2氯离子间的最近距离为，共有12个a22设立方体的边长为a，6125.在干冰晶体中，平均每个晶胞（如图）占有CO2分子的个数为____，与二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有个。练习412干冰晶体例3.分析石墨结构中碳原子数与碳碳键数目比。故正六边形中的碳碳键数为6×1/2=3，例题（三）．晶体中化学键数目的计算解析：我们可以先选取一个正六边形此结构中的碳原子数为6一个碳原子被三个六元碳环共用，正六边形中的碳原子数为6×1/3=2。六边形中的任一条边（即碳碳键）均被2个正六边形共用，所以碳原子数与碳碳键数目比为2:3。6.金刚石结构中，一个碳原子与个碳原子成键，则每个碳原子实际形成的化学键为个；amol金刚石中，碳碳键数为mol。练习422a(四)．综合计算例4：（99年全国高考题）中学教材图示了氯化钠的晶体结构，它向三维空间伸得到完美的晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与氯化钠相同，Ni2+与最近距离的O2-为a×10-8cm，计算晶体的密度。(NiO的摩尔质量为74.7g/mol)例题38)10(27.74cmaNgANi2+O2-我们可以选取最小的单元，这个单元中Ni2+和O2-的其体积为（a×10-8cm）3，个数均为4×1/8=1/2，则1mol氧化镍晶体其体积应为2NA（a×10-8cm）3，质量为74.7g，故氧化镍晶体的密度为1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家.C60分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;②C60分子只含有五边形和六边形;③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30.请回答下列问题:(1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是____________,理由是:________________________________________________________.(2)试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_______________,并简述其理由：________________________________________________________.(3)通过计算,确定C60分子所含单键数.C60分子所含单键数为___________.金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高.(答出“金刚石属原子晶体”即可)金刚石因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60(只要指出“C60含30个双键”即可,但答“因C60含有双键”不行)可能可由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90C60分子中单键为:90-30=60C60分子是形如球状的多面体，如图，该结构的建立是基于如下考虑：①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键②C60分子只含有五边形和六边形。C70分子也可制得，它的分子模型可以与C60同样考虑而推知。通过计算确定C70分子中五边形和六边形数。作业