Question

【題目】下面是一些晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)下圖為金剛石晶胞，則1個(gè)金剛石晶胞含有_________個(gè)碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a，根據(jù)硬球接觸模型，則r=_________a。

(2)下圖為鈦酸鋇晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，該晶體經(jīng)X—射線分析得出，重復(fù)單位為立方體，頂點(diǎn)位置被Ti4+所占據(jù)，體心位置被Ba2+所占據(jù)，棱心位置被O2-所占據(jù)。

①在該物質(zhì)的晶體中，每個(gè)Ti4+周圍與它距離最近且相等的Ti4+有_____個(gè)，它們的空間構(gòu)型為_____。O2-的鋇配位數(shù)是______。

②若將Ti4+置于晶胞的體心，Ba2+置于晶胞頂點(diǎn)，則O2-處于立方體的______位置。

(3)PbS是一種重要的半導(dǎo)體材料，具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如下圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X—射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得PbS的晶胞參數(shù)為a=0.594nm。

①已知坐標(biāo)參數(shù)：A(0，0，0)，B(，，0)，則C 的坐標(biāo)參數(shù)為 ________ 。

②PbS晶體的密度為______ gcm-3。(列出計(jì)算式即可)

Answer 1

【答案】8 6 正八面體 4 面心 (，， )

【解析】

(1)利用均攤法計(jì)算；

(2)①晶胞頂點(diǎn)位置上的Ti4+與其上、下、左、右、前、后的6個(gè)Ti4+最鄰近且距離相等；以棱上的O2-為參照點(diǎn)，與O2-最鄰近且距離相等的Ba2+位于每個(gè)晶胞的體心；

②若將Ti4+置于晶胞的體心，Ba2+置于晶胞頂點(diǎn)，則O2-處于立方體的面心；

(3)①由A、B坐標(biāo)參數(shù)，可知A為坐標(biāo)系原點(diǎn)，坐標(biāo)系面xOy為晶胞下底面，坐標(biāo)系面xOz為晶胞左側(cè)面，坐標(biāo)系面yOz為晶胞后平面，C為位于晶胞體心，到各面的距離相等；

②均攤法計(jì)算晶胞中Pb2+、S2離子數(shù)目，計(jì)算晶胞中離子總質(zhì)量，晶體密度＝晶胞質(zhì)量÷晶胞體積。

(1)晶胞中頂點(diǎn)微粒數(shù)為：8×=1，面心微粒數(shù)為：6×=3，體內(nèi)微粒數(shù)為4，共含有8個(gè)碳原子；位于晶胞內(nèi)部的四個(gè)碳原子處于八分之一晶胞的中心，因此，晶胞的體對(duì)角線長(zhǎng)度與四個(gè)碳原子直徑相同，即a=8r，r=a；

(2)①由晶體結(jié)構(gòu)，晶胞頂點(diǎn)位置上的Ti4+與其上、下、左、右、前、后的6個(gè)Ti4+最鄰近且距離相等；若將它們連接起來(lái)，則形成一個(gè)正八面體；每個(gè)晶胞含有一個(gè)Ba2+，O2-位于晶胞的棱上，被4個(gè)晶胞共用，與它最鄰近且距離相等的Ba2+位于晶胞的體心，則O2-的鋇配位數(shù)是4；

②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)Ti4+周圍有6個(gè)O2-，若Ti4+位于晶胞的體心，Ba2+位于晶胞的頂點(diǎn)，則O2-處于立方體面心上；

(3)①由A、B坐標(biāo)參數(shù)，可知A為坐標(biāo)系原點(diǎn)，坐標(biāo)系面xOy為晶胞下底面，坐標(biāo)系面xOz為晶胞左側(cè)面，坐標(biāo)系面yOz為晶胞后平面，C為位于晶胞體心，到各面的距離相等，結(jié)合B(，，0)，則C的坐標(biāo)參數(shù)為(，，)；

②晶胞中Pb2+離子數(shù)目＝1+12×=4、S2離子數(shù)目＝8×+6×=4，晶胞中離子總質(zhì)量=g，晶體密度==g/cm3。