應(yīng)用Ｆｌａｓｈ軟件解析晶體結(jié)構(gòu)習(xí)題一例

〔關(guān)鍵詞〕 Flash軟件；解析；晶體結(jié)構(gòu)

〔中圖分類號(hào)〕 G633.8〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 C

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2007）08（Ａ）—0056—02

一、題目

（高中化學(xué)競賽模擬題)石墨能與熔融金屬鉀作用，形成石墨間隙化合物，K原子填充在石墨層間，比較常見的石墨間隙化合物有青銅色的CxK（見下面的平面圖形，圖中“●”表示C原子，“○”表示K原子)，鋼青色的C24K、深藍(lán)色的C36K、黑色的C48K、C60K等。

（1） 青銅色的CxK中x=。

（2） 計(jì)算CxK中最近兩個(gè)K原子之間的距離為石墨C—C鍵長的

倍。

（3）若考慮CxK的立體圖形，CxK化合物具有層狀結(jié)構(gòu)，層與層間原子的排列方式是：一層中的碳原子恰好位于另一層中的碳原子之上；而金屬原子位于層之間、六棱柱中心處。金屬原子為鉀時(shí)，層間距為5．4埃；純凈石墨的層間距是3．34埃，而在同一層中的碳原子間的距離很短，等于1．41埃。在化合物CxK中，堿金屬的狀態(tài)是陽離子還是中性原子？請通過計(jì)算說明（已知K原子半徑為2．35埃，K+半徑為1．33埃)。

（4）CxK能否導(dǎo)電？它的導(dǎo)電性與石墨相比哪個(gè)強(qiáng)？

（5）如何由CxK得到C24K、C36K、C48K、C60K呢？

二、題目分析

1． 按工具欄內(nèi)的Flash快捷啟動(dòng)圖標(biāo)，打開工作界面，關(guān)閉菜單內(nèi)的其他支菜單（只留下工具欄)，并設(shè)置場景大小為寬：900xp，高：2280xp，使工作界面較大（如圖1）。

2．選擇多邊形工具，打開工具設(shè)置，將邊數(shù)設(shè)置為6，繪制六邊形，并按Ctrl+G快捷鍵將其組合（圖2）。

3．畫出平面圖層用畫圓工具畫一個(gè)小圓并組合，然后按Ctrl+鼠標(biāo)右鍵，復(fù)制并移動(dòng)六邊形，拼湊出圖3。

4． （1）用均推法計(jì)算每個(gè)K原子周圍的C原子數(shù)：如圖4以中心K原子標(biāo)為O，其周圍六個(gè)K原子分別標(biāo)為A、B、C、D、E、F，則每三個(gè)K原子構(gòu)成一個(gè)三角形，其中包含四個(gè)C原子，以O(shè)為中心共有六個(gè)三角形，包含了4×6=24個(gè)C原子，因?yàn)槊克膫€(gè)C原子被三個(gè)K原子包圍，故屬于每個(gè)K原子的C原子占三分之一：24× =8個(gè)，即青銅色CxK中x=8。

（2）假設(shè)Ｃ—Ｃ鍵長為“1”，如圖5構(gòu)建Rt△abc，則ab= = = ；AB=4ab=4× =2 ，即CxK中兩個(gè)最近的K原子間的距離是石墨中Ｃ—Ｃ鍵長的2 倍。

（3）由于K原子的配位多面體是六角棱柱體（如圖6，放大后如圖7），位于兩層間的K原子應(yīng)分別與上層和下層的6個(gè)碳原子相切。假定純石墨層間的距離為碳原子半徑的2倍（如圖8，放大后如圖9），則當(dāng)K原子填充其中時(shí)，金屬配合物中的K原子會(huì)推壓各層而遠(yuǎn)離開一定距離（如圖10，放大后如圖11），這一距離可從簡單的幾何圖形推算。橫斷面穿過六邊形的長對角線部分，是一個(gè)矩形（如圖12，放大后如圖13）。金屬原子K的直徑加上純石墨中的層間距離應(yīng)該等于這個(gè)矩形的對角線，此矩形的兩邊分別為石墨六邊形的對角線和CxK結(jié)構(gòu)中的層間距離。若為中性K原子，dK°= =7．53埃；若為鉀的陽離子，可計(jì)算得dK+= =5．30埃，該值與實(shí)驗(yàn)值接近，因此CxK中K為K+。

（4）由于CxK中鉀為K+，鉀的價(jià)電子均在石墨層間，可增強(qiáng)石墨的導(dǎo)電性，所以其導(dǎo)電性比石墨強(qiáng)。

（5）由于C24K、C36K、C48K和C60K都是在CxK的基礎(chǔ)上缺掉了中心K原子，若每兩層有一個(gè)K層，則導(dǎo)致化學(xué)配比為C24K，若每三層有一個(gè)K層，則為C36K，依次類推……（如圖14-17)。

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