Выписываем: ключевые слова; неизвестные слова; непонятные слова.

Ключевые слова:

Кристаллическая решетка (пространственная решетка) – это схема, отражающая закономерность (периодичность) расположения материальных частиц (атомов, ионов, молекул) в кристаллической структуре вещества.

Кристаллические решётки ве ществ -это упорядоченное расположение частиц (атомов, молекул, ионов) в строго определённых точках пространства.

Кристаллическая решетка – это структура с геометрически правильным расположением частиц в пространстве.

Узлы кристаллической решётки - это точки размещения частиц.

В зависимости от типа частиц, расположенных в узлах кристаллической решётки, и характера связи между ними различают 4 типа кристаллических решёток: ионные, атомные, молекулярные, металлические.

Структурный тип кристаллической решетки определяется формой элементарного геометриче­ского тела, многократное повторение которого по трем пространственным осям (x, y, z) образует решетку данного кристал­лического тела.

Структуры кристаллов, принадлежащих к одному структурному типу, одинаковы до подобия.

Структурный тип в кристаллографии определяет относительное расположение частиц (атомов или атомных групп) в кристалле, без указаний абсолютных расстояний между ними. Чтобы описать конкретную структуру, надо указать структурный тип и параметры структуры.

В настоящее время выделено уже более тысячи структурных типов, однако они охватывают лишь несколько процентов известных кристаллических структур.
В международной классификации по группам структур принята следующая классификация:
А - элементы;
В - соединения типа АВ (например, NaCl, CsI);
С - соединения типа AB₂ (CaF₂, TiO₂);
D - соединения типа AnBm (Al₂O₃);
E - соединения, образованные больше, чем двумя сортами атомов без радикалов или комплексных ионов (например, CuFeS);
F -структуры соединений с двух- или трехатомными ионами (KCNS, NaHF₂);
G - соединения с четырехатомными ионами (CaCO₃, NaClO₃);
H - соединения с пятиатомными ионами (CaSО₄ ^. 2H₂O, CaWO₄);
L - сплавы;
S -силикаты.
Разновидности типов внутри группы различаются номерами.

Различные кристаллографические системы отличаются друг от друга формой элементарной ячейки: соотношениями между длинами ребер a, b и c и углами α, β и γ между гранями

Кубическая система - это система, в которой элементарная ячейка представляет собой куб.

Кубическая объемно-центрированная кубическая (ОЦК)

(1 атом на ячейку) (2 атома на ячейку)

гексагональная плотноупакованная (ГП) (6 атомов на ячейку)  

гранецентрированная кубическая (ГЦК)

(4 атома на ячейку)

Основные типы кристаллических решеток металлов

Элементарной ячейке NaCl соответствует гранецентрированная кубическая упаковка: в центре каждой грани куба есть частица.

Ячейке кристалла CsCl соответствует объемноцентрированная кубическая упаковка: частица находится в центре куба.

Параметр решетки - это рас­стояние между атомами по ребру эле­ментарной ячейки.

Параметры куби­ческих решеток характеризуются длиной ребра куба и обозначаются буквой а.

Параметры решетки измеряется в нанометрах (1 нм = 10^-9 м = 10 Å).

Координационное число ионов - это число ближайших соседних частиц данного атома

В ОЦК решетке (а)атом А (в центре) находится на наиболее близ­ком равном расстоянии от восьми атомов, расположенных в вершинах куба, т. е. координационное число этой решетки равно 8 (К8).

В ГЦК решетке (б) атом А (на грани куба) находится на наиболее близком равном расстоянии от четырех атомов /, 2, 3, 4, расположенных в вершинах куба, от четырех атомов 5, 6, 7, 8, расположенных на гранях куба, и, кроме того, от четырех атомов 9, 10, 11, 12, принадлежащих располо­женной рядом кристаллической ячейке. Атомы 9, 10, 11, 12 симметричны атомам 5, 6, 7, 8. Таким образом, ГЦК решетки координацион­ное число равно 12 (К12).

радиус иона

плотность вещества

4.Уясняем задачу:

Определите, к какому структурному типу кристаллической решетки кубической системы (тип СsС1, NaCl или ZnS) относится оксид бария BaO, если известны радиусы ионов и плотность вещества:

Rкат =1,36·10_-10м, R ^аниона=1,40·10-10м, ρ = 6,022 г/см₃. Укажите координационное число ионов.

Решение. Перечисленные структурные типы отличаются числом формульных единиц в элементарной кубической ячейке (соответственно 1, 4, 4) и соотношением параметра элементарной ячейки (ребра куба) а и межионного расстояния (кратчайшего расстояния) d.

По исходным данным можно определить межионное расстояние d и затем рассчитать параметр элементарной ячейки для всех трех вариантов. По известному параметру элементарной ячейки рассчитываем плотность вещества и сравниваем с приведенным в условии задачи значением. Находим структурный тип по совпадению рассчитанного и заданного значения плотности.

Найдем межионное расстояние d = R_кат + R _аниона =1,36 + 1,40 = 2,76·10_-10м.

Рассчитаем параметр элементарной ячейки а:

для структурного типа CsCl (объемноцентрированный куб) - а = 2 d / = 2х2,76/1,732 = 3,187·10^-10 м;

для структурного типа NaCl (примитивный куб) - а = 2 d = 2·2,76 =5,52·10_-10м;

для структурного типа ZnS (алмазоподобная решетка) - а =4 d / = 4·2,76/1,732 = = 6,374·10_-10м.

Рассчитываем плотность вещества по формуле ρ = m/V = (ZM)/(N_Aa ₃), где Z – число формульных единиц, M – молярная масса вещества,

N_A – число Авогадро, a ₃ – объем кубической элементарной ячейки:

для структурного типа CsCl -

ρ = 1·0,15334кг/моль / [6,02·10₂₃ моль_-1· (3,187·10_-10м)₃] = 7864 кг/м₃ = 7,864 г/см₃;

для структурного типа NaCl -

ρ = 4·0,15334 кг/моль / [6,02·10₂₃моль_-1· (5,52·10_-10м)₃] = 6053 кг/м₃ = 6,053 г/см₃;

для структурного типа ZnS -

ρ = 4·0,15334 кг/моль / [6,02·10₂₃моль_-1· (6,374·10_-10м)₃] =2369 кг/м₃= 2,369 г/см₃.

Рассчитанное значение плотности совпадает с заданным только в случае структурного типа NaCl, для которого координационные числа катиона и аниона равны 6.

Дата добавления: 2015-08-20