21.05.02 (С) С1.Б.27 "Кристаллография и минералогия" (Колегов П. П.)
Лабораторная работа № 6: Описание моделей структур кристаллов
Задание: дать описание кристаллической структуры выбранной модели.
-
Выделить элементарную ячейку. Определить сингонию и тип решетки Бравэ;
-
Подсчитать количество структурных единиц в одной элементарной ячейке;
-
Дать характеристику плотнейшей шаровой упаковке;
-
Определить координационное число.
-
Определить тип физико-химической связи.
Подсчет атомов в элементарной ячейке:
- Если центр атома совпадает с одной из вершин ячейки, то от такого атома данной ячейке принадлежит 1/8, так как в любой вершине параллелепипеда одновременно сходятся восемь смежных и параллельно ориентированных таких же параллелепипедов к которым в равной мере относится атом.
-
От атома, расположенного на ребре ячейки – 1/4.
-
От атома, лежащего на грани ячейки – 1/2.
-
Атом, находящийся внутри ячейки принадлежит ей целиком.
Правило распространяется на ячейку любых сингоний.
Пример.
Каменная соль (NaCl).
-
Структура состоит из двух гранецентрированных решеток, сдвинутых одна относительно другой на половину ребра ячейки (одна ячейка сложена ионами Na, другая - ионами Cl). Сингония кубическая.
-
Атомы Na и Cl располагаются по узлам гранецентрированной кубической решетки.
-
Хлор (Cl) - восемь атомов хлора располагаются по вершинам ячейки; от каждого такого атома к ячейке относится по 1/8; 1/8 умножить на 8 - получим один атом. Шесть атомов Cl лежат на гранях ячейки относится по 1/2; 1/2 умножить на 6 - получим 3 атома, таким образом одной ячейке принадлежат (1 + 3=4) четыре атома Cl.
-
Натрий (Na) - 12 атомов Na расположены по середине ребер ячейки, то есть 1/4 умножить на 12 - получим 3 атома. Один атом Na находится внутри ячейки и принадлежит ей целиком, таким образом 3 + 1=4 атома Na.
-
Всего получаем 4 (NaCl), где 4 - число структурных единиц.
-
Анионы Cl располагаются по узлам гранецентрированной решетки и по своему положению соответствуют закону плотнейшей кубической упаковки. Катиона Na занимают места октаэдрических пустот. Тетраэдрические пустоты - свободны.
-
Каждый ион Na окружен шестью ионами Cl, а каждый ион Cl - шестью ионами Na.
-
Координационные числа: Na - 6, Cl - 6.
-
Структура NaCl принадлежит к ионному типу физико-химической связи.
Структура каменной соли NaCl.