氯化钠晶胞

发布日期:2022/10/25 9:58:35

一、从立方最密堆积到NaCl晶胞

许多金属（例如铜等）的晶体结构可看着等径圆球进行立方最密堆积形成，这种结构称为面心立方。在立方最密堆积结构中，有两种空隙：四面体空隙和八面体空隙。四面体空隙由一个顶角原子与三个面心原子围成，空隙数目为8，是面心立方原子数4的2倍；而八面体空隙由六个面心原子围成，空隙数目为4，与面心立方原子数4相同。

NaCl的结构可看着大的Cl-离子按立方最密堆积排列，小的Na+填在八面体的空隙之中。这就不难理解晶胞中Na+数目就是八面体的空隙数，即4个，而Cl-数目即为面心立方原子数目，亦为4个，每个NaCl晶胞拥有4个“NaCl”微粒。与Na+紧邻的Cl-有6个，与Cl-紧邻的Na+有6个，即NaCl晶体的配位数为6，而与每个Cl-最近邻的Cl-为12个。

图1 氯化钠晶胞

图2 氯化钠晶格

二、晶体结构数据分析的意义

NaCl型的结构具有广泛性，已知有400多种组成比为1∶1的化合物采用这种结构型式，例如，碱金属卤化物与氢化物，碱土金属氧化物和硫化物等。

这些化合物晶体的结构数据，对了解物质的结构和性质有着重要的意义。例如：

（1）计算离子半径

现在比较通用的有效离子半径，就是根据实验测定的离子晶体中离子间的接触距离数据进行推导的。例如配位数为6的NaCl晶胞中阴阳离子是紧密接触的，但阴离子之间接触不良，各位观看演示，所以晶胞参数是阴、阳离子核间距的2倍，这样可以计算某些离子半径，例如，由NaH的晶胞参数（a＝488pm）得知Na+与H-间的接触距离为244pm，已知Na+的半径为102pm（光学法测定），即可推知H-在NaH晶体中的半径为142pm。

（2）离子键的强度与化合物的熔点

碱土金属氧化物MO主要由M2+和O2-之间的静电作用力结合而成。静电作用力和离子所带的电荷的乘积成正比，和离子间的接触距离成反比。对于碱土金属氧化物M2+和O2-都是2价化合物，离子所带电量相同，但M2+的半径由Mg2+→Ca2+→Sr2+→Ba2+依次增加，离子间的接触距离也依次增加。可以推断晶格能依次下降，离子键强度依次减弱，而熔点和硬度也将因而降低，实验结果完全符合这种推论。

三、从NaCl到CaC2的结构

CaC2的结构可由NaCl结构出发，以Ca2+置换Na+，以C22-置换Cl-，即得到CaC2结构。C22-中C—C键长为120pm，C22-离子呈哑铃状，在三维空间键轴和Z轴平行，使晶胞沿Z轴方向被拉长，较X、Y轴方向为长，晶体的对称性降为四方晶系，晶胞参数为a＝550pm，c＝638pm（NaCl晶胞参数a＝562.779pm）。