答:最紧密堆积原理是建立在质点的电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的,故只适用于典型的离子晶体和金属晶体,而不能用最密堆积原理来衡量原子晶体的稳定性。另外,金刚石的单键个数为4,即每个原子周围有4个单键(或原子),由四面体以共顶方式共价结合形成三维空间结构,所以,虽然金刚石结构的空间利用率很低(只有34.01%),但是它也很稳定。
2-11证明等径圆球六方最密堆积的空隙率为25.9%。
答:设球半径为a,则球的体积为立方体晶胞体积:(2=1-74.1%=25.9%。
a)=163
3
,球的z=4,则球的总体积(晶胞),a,空间利用率=球所占体积/空间体积=74.1%,空隙率
2-12金属镁原子作六方密堆积,测得它的密度为1.74g/cm,求它的晶胞体积。 答:设晶胞的体积为V,相对原子质量为M,则晶胞体积
3
nm
2-13根据半径比关系,说明下列离子与O配位时的配位数各是多少?已知rO=0.132nm,4++
rSi=0.039nm,rK=0.131nm,rAl3+=0.057nm,rMg2+=0.078nm。
2—
2-
3
答:对于Si、K、Al、Mg来说,其4++3+2+
依次是0.295、0.99、0.43、0.59;依据正离子配
4+
+
3+
2+
位数与正负离子半径比的关系知配位数为:Si4;K8;Al6;Mg6。
2-14为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多? 答:石英同一系列之间的转变是位移性转变,不涉及晶体结构中键的破裂和重建,仅是键长、键角的调整、需要能量较低,且转变迅速可逆;而不同系列之间的转变属于重建性转变,都涉及到旧键的破裂和新键的重建,因而需要较的能量,且转变速度缓慢;所以石英不同系列之间的转化温度比同系列变体之间转化的温度要高的多。
2-15有效离子半径可通过晶体结构测定算出。在下面NaCl型结构晶体中,测得MgS和MnS的晶胞参数均为a=0.520nm(在这两种结构中,阴离子是相互接触的)。若CaS(a=0.567nm)、CaO(a=0.480nm)和MgO(a=0.420nm)为一般阳离子-阴离子接触,试求这些晶体中各离子的半径。
答:MgS中a=0.502nm,阴离子相互接触,a=2r-,∴rS=0.177nm;CaS中a=0.567nm,阴-阳离子相互接触,a=2(r++r-),∴rCa2+=0.107nm;CaO中a=0.408nm,a=2(r++r-),∴rO2-=0.097nm;MgO中a=0.420nm,a=2(r++r-),∴rMg2+=0.113nm。
2-
2-16氟化锂(LiF)为NaCl型结构,测得其密度为2.6g/cm,根据此数据计算晶胞参数,并将此值与你从离子半径计算得到数值进行比较。
答:设晶胞的体积为V,相对原子质量为M,对于NaCl型结构来说,其n=4,
3
则晶胞体积nm
3
则晶胞参数:, 根据离子半径计算:a=2(r++r-)=4.14nm∴2-
+
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