钠晶体(Na)的结构

实验目的

认识钠晶体的体心立方堆积,会计算晶胞中的原子数并判断配位数。

实验原理

金属晶体由金属阳离子和自由电子通过金属键形成。钠晶体为体心立方堆积:晶胞的8个顶点和体心各有1个Na原子。晶胞中Na原子数 = 8×1/8 + 1 = 2,每个Na原子周围紧邻8个Na原子,配位数为8,空间利用率约68%。

实验器材

• 钠晶体三维晶胞模型
• 晶胞顶点上的Na原子
• 晶胞体心的Na原子
• 晶胞的体对角线(原子沿此方向相切)

实验步骤

1. 旋转晶胞,从不同角度观察整体形状,确认是立方晶胞。
2. 找出位于8个顶点和体心的Na原子,区分两类位置。
3. 用均摊法计算晶胞中Na原子数:顶点占1/8,体心占1。
4. 选体心的Na原子,数出与它紧邻的原子个数,得到配位数。
5. 观察体对角线上相切的3个原子,体会√3a = 4r的关系。

实验现象与结论

晶胞为立方体,顶点和体心各有1个Na原子,每个晶胞含2个Na原子。体心原子与8个顶点原子紧邻,配位数为8。结论:钠晶体是体心立方堆积的金属晶体。

注意事项

• 实物金属钠保存在煤油中,不能用手直接取用。

常见问题

钠晶胞中含有几个Na原子?

2个。顶点8个原子各占1/8,共1个,再加体心1个,合计2个。

体心立方堆积的配位数是多少?

8。体心原子与8个顶点原子紧邻,钠晶体中每个Na原子周围有8个最近的Na原子。