氧化镁(MgO)晶体结构模型

实验目的

认识氧化镁晶体的结构，会计算晶胞中的离子数并判断配位数。

实验原理

Mg₂+ 与 O₂- 以离子键结合，交替排列成面心立方结构。每个 Mg₂+ 周围有 6 个最近的 O₂-，每个 O₂- 周围也有 6 个 Mg₂+，配位数为 6:6。晶胞中离子数：顶点 8×1/8 + 面心 6×1/2 = 4，故含 4 个 Mg₂+ 和 4 个 O₂-，化学式为 MgO。离子电荷数较大、离子键较强，因此熔点很高。

实验器材

• 氧化镁晶胞三维模型
• Mg₂+（模型中的球）
• O₂-（模型中的球）
• 晶胞边界线
• 旋转与缩放操作

实验步骤

1. 打开模型，先整体观察晶胞的立方体外形。
2. 区分图中两种离子，记下各自所在的位置。
3. 旋转晶胞，观察 Mg₂+ 与 O₂- 是否在三个方向上交替排列。
4. 分别数顶点、面心的离子，按均摊法计算每种离子的个数。
5. 选定一个 Mg₂+，数出与它最近的 O₂- 个数，得到配位数。
6. 对比氯化钠晶胞，说明两者结构的相同点。

实验现象与结论

氧化镁晶胞中 Mg₂+ 与 O₂- 交替排列，每种离子的配位数均为 6，晶胞内含 4 个 MgO 单元，离子个数比为 1:1。结构与氯化钠相同，但离子所带电荷更多，离子键更强，所以氧化镁熔点高、硬度较大，可用作耐火材料。

注意事项

• 模型中离子大小仅为示意，不代表真实比例。

常见问题

氧化镁晶胞中有几个 Mg2+ 和 O2-？

各 4 个。用均摊法：顶点 8×1/8 加面心 6×1/2 得 4，另一种离子在棱心和体心，同样为 4。

为什么氧化镁的熔点比氯化钠高很多？

Mg₂+、O₂- 电荷数更大，离子半径较小，离子键更强，晶格能更大，熔化需要更多能量。