Главная / Кристаллохимия / Ответы на тесты (5)

Ответы на тесты (5)

5.1. Опишите основные структурные типы ионных кристаллов. Каковы координационные числа ионов в этих веществах?

1. NaCl – атомы натрия в вершинах кубической ячейки и в центрах всех граней; атомы хлора в центре ячейки и серединах всех ребер. КЧ = 6 (октаэдр).

2. СsCl – атомы хлора в вершинах кубической ячейки, атом цезия в центре. КЧ = 8 (куб).

3. CaF2 (флюорит) – атомы кальция в вершинах кубической ячейки и в центрах всех ее граней; атомы фтора в центрах всех восьми октантов. КЧ (Са) = 8 (куб); КЧ (F) = 4 (тетраэдр).

4. Li2O (антифлюорит) – атомы кислорода в вершинах кубической ячейки и в центрах всех ее граней; атомы лития в центрах всех восьми октантов. КЧ (Li) = 4 (тетраэдр); КЧ (О) = 8 (куб).

5.2. Чем различаются структура вюртцита и сфалерита?

Сфалерит – кубическая плотнейшая упаковка атомов серы; атомы цинка занимают половину тетраэдрических пустот. Структурный класс: Z = 4

Вюртцит – гексагональная плотнейшая упаковка атомов серы, атомы цинка занимают половину тетраэдрических пустот. Структурный класс: P6M1, Z = 2 (6M, 3M; 6M, 3M).

5.3. Каков характер кристаллической структуры Cu2O? Какова координация атомов в этом веществе?

Характер структуры: каркасная гетеродесмическая. КЧ (Cu) = 2 (диэдр); КЧ (O) = 4 (тетраэдр).Структура Cu2O – пример катенана в кристаллохимии: решетки атомов меди и кислорода «продеты» одна в другую.

5.4. Назовите известные модификации SiO2, укажите их сингонию и соотношение с модификациями углерода.

Кристобалит – кубическая сингония; идеализированная структура кристобалита может быть получена добавлением атомов кислорода на середины всех связей в алмазе и последующим подобным увеличением элементарной ячейки. В реальных кристаллах кристобалита атомы кислорода несколько сдвинуты из идеальных положений так, что валентный угол Si-O-Si становится меньше 1800.

Тридимит – гексагональная сингония; идеализированная структура тридимита может быть получена добавлением атомов кислорода на середины всех связей в лонсдейлите и последующим подобным увеличением элементарной ячейки. В реальных кристаллах тридимита атомы кислорода несколько сдвинуты из идеальных положений так, что валентный угол Si-O-Si становится меньше 1800.

Кварц – кубическая сингония; тетраэдры SiO4 соединены через вершины и находятся в вершинах и центре ячейки. Существуют две оптически активные модификации из-за возможности существования осей 31 или 32.

Стишовит – тетрагональная сингония; изоструктурен рутилу (TiO2).

5.5. Укажите важнейшие различия структур СО2 и SiO2.

CO2 – молекулярные кристаллы, состоящие из линейных молекул CO2, расположенных в вершинах кубической ячейки. Структура: гетеродесмическая, островная.

SiO2 – существует в нескольких модификациях: кварц, кристобалит, тридимит. Структуры всех этих соединений состоят из тетраэдров SiO4 и не являются молекулярными.

5.6. Какое строение имеют кристаллы льда? Сколько водородных связей образует молекула воды в этих кристаллах? Как эти связи расположены?

Существует две модификации льда, структуры которых можно получить из структур кристобалита и тридимита. Атомы кислорода занимают позиции атомов кремния; атомы водорода несколько ближе к одному из атомов кислорода, нежели к другому. Поэтому структура становится островной гетеродесмической. Водородные связи – четыре на молекулу – соединяют «острова» в кристалле. Эти связи направлены вдоль направлений связей О–Н в молекулах.

5.7. Чем похожи и в чем различаются структуры BN и графита?

Сходства: обе структуры гетеродесмические, слоистые; слои состоят из правильных шестичленных колец.

Различия: в BN слои располагаются параллельно друг другу; в графите имеется двухслойная упаковка, соседние слои непараллельны.

5.8. Приведите примеры островных кристаллических структур из числа простых и бинарных веществ.

Простые вещества: Cl2, S8.

Бинарные соединения: H2O, CO2, углеводороды.

5.9. Приведите примеры цепочечных кристаллических структур бинарных соединений АХ и XY.

PdCl2, BeCl2, SiS2.

5.10. Приведите примеры слоистых кристаллических структур АХ и ХY.

CuCl2, BN, MoS2, CdI2.

5.11. Приведите примеры гомодесмических (монолитных) структур AX и XY с ковалентными связями.

ReO3, ZnS (сфалерит), SiO2 (кристобалит, тридимит, кварц).

5.12. Опишите мотив заполнения пустот в корунде Al2O3.

Атомы кислорода образуют гексагональную плотнейшую упаковку; атомы алюминия систематически занимают 2/3 октаэдрических пустот: в направлении, перпендикулярном к плотнейшим слоям, две занятые пустоты чередуются с одной незанятой. В плоскости, параллельной плоскостям слоев, атомы алюминия образуют шестичленные кольца, в центре которых располагается пустота.

5.13. Приведите примеры кристаллических структур АХ, где металл имеет координационный многогранник в виде:

А) Октаэдра – NaCl, Al2O3.

Б) Тетрагональной дипирамиды – CuCl2, HgCl2.

В) Тригональной призмы – MoS2, CdI2.

5.14. Приведите примеры структур AX, где атомы металла координированы по:

А) Тетраэдру – ZnS, Li2O.

Б) Квадрату – PdCl2, CuO.