怎么判断共价晶体(常见共价晶体)

5. 典型共价晶体的结构分析,我来为大家科普一下关于怎么判断共价晶体?下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!

怎么判断共价晶体(常见共价晶体)

怎么判断共价晶体

5. 典型共价晶体的结构分析

(1)金刚石

金刚石的晶体结构,从其共价键三维骨架结构中截取一个立方体就是金刚石的晶胞

属于金刚石晶胞的碳原子数,顶点:8×1/8=1,面心:6×1/2=3,体内:4,共八个。

每个碳原子都采取sp3杂化,被相邻的四个碳原子包围,以共价键对称地与相邻的四个碳原子结合,形成正四面体结构,被包围的碳原子处于正四面体的中心,正四面体向空间发展,彼此连接形成共价三维骨架结构。

晶体中的最小碳环由六个碳原子组成,且不在同一平面内

晶体中每个碳原子都参与了四条C-C的形成,在每条键中的贡献只有一半,故晶体中碳原子数目与C-C数目之比为1:2。

二氧化硅晶体

二氧化硅晶体可看成是在晶体硅(结构类似于金刚石)的每个Si-Si中插入一个氧原子而形成的,每个硅原子和四个氧原子相结合形成四个共价键,同时每个氧原子与两个硅原子相结合形成两个共价键。

每个硅原子与相邻的四个氧原子以共价键相结合构成正四面体结构,硅原子在正四面体的中心,四个氧原子在正四面体的四个顶角,则每个正四面体占有一个完整的硅原子、两个氧原子。因此,二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1:(4×1/2)=1:2,其化学式为SiO2。

SiO2是自然界含量最高的固态二元氧化物,结构多样,最常见的是低温石英,低温石英包括遍布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗岩里的白色晶体以及透明的水晶

低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋向上的长链,而没有封闭的环状结构,这一结构决定它具有手性。

晶体硅、碳化硅晶体的结构与金刚石相似,晶体硅可看作是硅原子取代金刚石中碳原子的位置得到的,碳化硅晶体可看作是碳、硅交替排列形成的(存在以碳为中心,硅为顶点或以硅为中心,碳为顶点的正四面体结构)。

在二氧化硅晶体中,每个最小的环实际拥有的硅原子数为6×1/12=1/2,氧原子数为6×1/6=1。

在金刚石、晶体硅、碳化硅中,碳、硅均采取sp3杂化,最小的环均为六元环

要全面掌握金刚石晶体结构和性质,以金刚石为原型,可迁移分析晶体硅、碳化硅以及石英、氮化铝(AlN,晶体中每个铝原子与四个氮原子结合形成四个共价键)等晶体的结构特征和物理性质。

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