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晶体中微粒的配位数怎样分析?

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 晶胞配位数
晶体中微粒的配位数是晶体结构的一个重要方面,是指晶体中某个构成微粒所邻接的其他微粒的数目。 此处的“邻接微粒”在不同类别的晶体中有明显区别,在金属晶体中是指与之直接紧邻的金属阳离子,而在离子晶体中是指与之直接紧邻的异荷离子(同种电荷的离子不会直接紧邻)

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晶体中微粒的配位数是晶体结构的一个重要方面,是指晶体中某个构成微粒所邻接的其他微粒的数目。

此处的“邻接微粒”在不同类别的晶体中有明显区别,在金属晶体中是指与之直接紧邻的金属阳离子,而在离子晶体中是指与之直接紧邻的异荷离子(同种电荷的离子不会直接紧邻);在原子晶体中是指与之成键的原子;在分子晶体中是指与之直接紧邻的分子或存在氢键作用的分子。在以上晶体中,较常见的是金属晶体和离子晶体的配位数, 下面即以这两类晶体为例分析。

(1)金属晶体中微粒配位数的基本分析方法是从微粒的密堆积角度入手的。例如A3型最密堆积方式中的一个微粒,在其密置层中有6 个微粒与之紧邻,上方、下方密置层中各有3个微粒与之紧邻,所以配位数为12。

(2)应用更广泛的分析方法是首先从其晶胞的结构的角度找出全部紧邻微粒,再结合空间延伸的思路即可计算出其全部紧邻微粒数即配位数,但是同时要注意避免重复计算。

例如,以面心立方晶胞的顶点微粒为中心,在晶胞中与之近邻的是 三个面心位置的微粒。由于面心立方晶胞的顶点微粒被8个晶胞共 用,这三个面心位置的微粒恰好也被这8个晶胞中每两个晶胞共用,所 以指定晶胞实际占有这些紧邻微粒1/2×3 = 3/2个,面心立方晶胞的顶点微粒的全部紧邻微粒数,即配位数为3/2×8=12。以面心立方晶胞的顶点为原点,以晶胞的棱为坐标轴建立坐标系,在晶胞中与之近邻的是三个面心位置恰好处于三维坐标系的三个象限中,结合微粒在晶体中排列的周期性,不难想像12个象限中均有一个,所以其配位数 为12。

面心立方晶胞的配位数还可用面心的微粒为中心分析。面心的微粒被两个晶胞共用,与面心的微粒直接紧邻的是该面心所在的晶胞面的4个顶点(被前面指出的另一个晶胞共用),该面心所在的晶胞面的 4个相邻面的面心。指定晶胞实际占有这些紧邻微粒4 + 1/2×4 = 6 个,共用该面心的微粒另一个晶胞又实际占有紧邻微粒4 + 1/2 × 4 = 6 个,所以其配位数为6 + 6 = 12。

(3)离子晶体中微粒的配位数的分析除了上面的方法外,还有一种特殊方法:在已知一种离子的配位数的情况下,另一种离子的配位数与前一配位数恰好符合化学式中的个数比。例如:

在NaCl晶体中,Na的配位数为6,即有6个Cl与该Na紧邻; Cl的配位数为6,即有6个Na与该Cl紧邻,配位数之比6 : 6符合化学式中的比值1 : 1。

在ZnS晶体中,Zn2+的配位数为4,即有4个S2-与该Zn2+紧邻;S2-的配位数为4,即有4个Zn2+与该S2-紧邻,配位数之比4 :4符合化学式中的比值1 : 1。

在Li2S晶体中,Li的配位数为4,即有4个S2-与该Li紧邻; S2-的配位数为8,即有8个Li与该S2-紧邻。配位数之比8 : 4符合化学式中的比值2:1。

(责任编辑:化学自习室)
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