化学自习室移动版

    中学课本中列举了ＮａＣｌ、ＣｓＣｌ、金刚石、石墨、干冰、二氧化硅等典型晶体的结构示意图。它们的结构都是立体的，如何从平面图想像出三维实物的结构形态，这是解决有关问题的关键。
　　首先可以利用直观结构模型，逐步建立起准确、清晰的立体形象，提高空间想像力。
?　其次还需掌握基本的解题技巧：在晶体结构中切割一个基本结构单元，弄清该单元中点、边、面为多少个基本结构单元所共有，则这一个点、一条边、一个面对一个基本结构单元的贡献只能是它的10／ｎ（ｎ为共有的基本结构单元数）。
　　中学阶段所需掌握的几种晶体类型及有关问题：
　　一、ＮａＣｌ型（如图1）
　　1．在晶体中，每个Ｎａ^＋同时吸引6个Ｃｌ^－，每个Ｃｌ^－同时吸引着6个Ｎａ^＋，阴、阳离子数目之比是1∶1。
　　2．在晶体结构中，每个基本结构单元（小立方体）的8个顶点分别由4个Ｎａ^＋、4个Ｃｌ^－相邻占据，每个小立方体含Ｎａ^＋：（1／8）×4＝（1／2）个、含Ｃｌ^－：（1／8）×4＝（1／2）个。每个晶胞由8个小立方体构成，故每个晶胞有ＮａＣｌ微粒8×（1／2）＝4个。
　　3．在晶体中，经过立方体的中心Ｎａ^＋的平面有三个，每个平面的四个顶点上的Ｎａ^＋都同晶体中与中心Ｎａ^＋最接近且距离相等。所以，在晶体中，每个Ｎａ^＋周围与它最接近的距离相等的Ｎａ^＋的个数共有12个。同理，每个Ｃｌ^－周围与它最接近且距离相等的Ｃｌ^－的个数也有12个。

图1　NａＣｌ晶体	图2　ＣｓＣｌ晶体

　　二、ＣｓＣｌ型（如图2）
　　1．在晶体中，每个Ｃｌ^－吸引8个Ｃｓ^＋，每个Ｃｓ^＋吸引8个Ｃｌ^－，Ｃｓ^＋与Ｃｌ^－的个数比为1∶1。
　　2．每个基本结构单元中（小立方体）含Ｃｌ^－：（1／8）×8＝1个，含Ｃｓ^＋1个。
　　3．在晶体中，若以一个Cｓ^＋为原点作三维空间坐标系，以相邻最接近的Ｃｓ^＋间的距离为半径作球面与坐标系共有6个交点。所以，每个Ｃｓ^＋周围与它最接近且距离相等的Ｃｓ^＋的个数共有6个。同理，每个Ｃｌ^－周围与它最接近的且距离相等的Ｃｌ^－共有6个。
　　三、干冰型（如图3）
　　以晶型小立方体一个顶点为中心，相邻的三棱两两为边作截面（三个），根据晶体是由多个晶胞累积扩展的原则，可想像出来表示在晶胞图上与一个ＣＯ_２分子相邻且等距离的ＣＯ_２分子共有12个。

图3　干冰晶体

　　四、正四面体型
　　（金刚石、硅、二氧化硅）（如图4、图5）
　　1．金刚石晶体中，每个碳原子与4个相邻的碳原子形成4个Ｃ—Ｃ键。
　　2．在金刚石晶体中，由于一个碳原子所形成的4个键共有Ｃ?4?2＝6种两两相邻的组合，每个键可形成两个近似垂直的六元环，故每个碳原子最多可形成6×2＝12个六元环，一个六元环实际拥有6×（1／12）＝（1／2）个碳原子。

图4　金刚石晶体	图5　ＳｉＯ2晶体

　　3．在金刚石晶体中，固定一个Ｃ—Ｃ键，其余三键与该键有Ｃ?3?1＝3种两两相邻的组合，故一个C—C最多可形成3×2＝6个六元环，每个六元环拥有6×（1／6）＝1个Ｃ—Ｃ键。
　　4．硅晶体结构与金刚石晶体结构相同。
　　5．由上述推导过程可知：在二氧化硅晶体中，最小环为12元环（6个硅原子和6个氧原子），每个12元环实际拥有6×（1／12）＝（1／2）个硅原子，拥有（1／6）×6＝1个氧原子，故硅、氧原子个数比为1∶2。
　　五、石墨型（如图6）

图6　石墨晶体

　　1．石墨晶体为层状结构。每一层中碳原子排列成六边形，一个个六边形（六元环）排列成平面的网状结构，键角120°。
　　2．每一个碳原子都跟相邻的碳原子以共价键相结合。因此，每个六元环拥有碳原子（1／3）×6＝2个，每个环拥有Ｃ—Ｃ键（1／2）×6＝3个。
　　3．ｍｇ石墨中，正六边形数目为（ｍ／12）Ｎ_Ａ÷2＝（ｍＮ_Ａ／24）。