吉林 趙鑫光 張承罡

“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”選考考點
——晶胞結(jié)構(gòu)相關(guān)計算的突破

在2017年的全國新課標(biāo)化學(xué)學(xué)科高考考試大綱中規(guī)定：高考化學(xué)的選考內(nèi)容包括“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”“有機化學(xué)基礎(chǔ)”兩個模塊，其中“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”模塊由于其命題具有較強的規(guī)律性，受到很多考生的青睞?？v觀幾年來的高考試題可以發(fā)現(xiàn)，晶胞結(jié)構(gòu)及其相關(guān)計算是該模塊中的必考知識點，這部分內(nèi)容較為抽象且理論性強，本文旨在總結(jié)相關(guān)知識點的基礎(chǔ)之上，幫助學(xué)生認(rèn)識其本質(zhì)和規(guī)律，從而提高分析問題和解決問題的能力。

一、晶胞中粒子數(shù)的計算方法——均攤法

當(dāng)原子位于晶胞的體內(nèi)(通常是體心)時，則該原子完全屬于這個晶胞。

二、常見的晶胞結(jié)構(gòu)和晶胞中粒子間的距離

1.氯化鈉(NaCl)晶胞

2.氯化銫(CsCl)晶胞

3.立方硫化鋅(ZnS)晶胞

4.氟化鈣(CaF2)晶胞

5.干冰(CO2)晶胞

6.金剛石(C)晶胞

7.二氧化硅(SiO2)晶胞

將金剛石中的C原子換成Si原子，每兩個Si原子中間加一個O原子，就得到了SiO2的晶胞(圖中大球代表Si原子，小球代表O原子)。晶胞中Si原子與O原子個數(shù)比為1∶2。最小環(huán)上有12個原子(6個Si原子和6個O原子)。1 mol SiO2晶體中，Si—O鍵數(shù)目為4 mol。

8.石墨(C)的層狀結(jié)構(gòu)

石墨是具有層狀結(jié)構(gòu)的混合型晶體，層內(nèi)存在金屬鍵、共價鍵，層間存在范德華力；層內(nèi)每個C原子與3個C原子連接，構(gòu)成六邊形，其鍵長、鍵角相等，每個六邊形平均占有2個C原子，C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為2∶3。

三、幾種典型的堆積方式的原子空間利用率的計算

原子的空間利用率η等于晶胞中原子所占的總體積與晶胞體積之比。

1.簡單立方堆積

設(shè)原子半徑為R，由于原子在晶胞棱的方向上相切，可以計算出晶胞參數(shù)：a=b=c=2R，α=β=γ=90°。每個晶胞中包含一個原子。

2.體心立方堆積

3.面心立方最密堆積

4.六方最密堆積

5.金剛石型堆積

長春吉大附中實驗學(xué)校)