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几种常见晶体结构分析
一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体
由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下：
图2NaCl晶体
图1
离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中所占的份额为EQ\f(1,8)，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为EQ\f(1,4)，面上的微粒属于该单元中所占的份额为EQ\f(1,2)，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为1。
1.氯化钠晶体中每个Na+周围有6个Cl－，每个Cl－周围有6个Na+，与一个Na+距离最近且相等的Cl－围成的空间构型为正八面体。每个Na+周围与其最近且距离相等的Na+有12个。见图1。
晶胞中平均Cl－个数：8×EQ\f(1,8)+6×EQ\f(1,2)＝4；晶胞中平均Na+个数：1+12×EQ\f(1,4)＝4
图3CsCl晶体
因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl（4个Na+和4个Cl－）。
2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl－，每个Cl－周围有8个Cs+，与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。晶胞中平均Cs+个数：1；晶胞中平均Cl－个数：8×EQ\f(1,8)＝1。
因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl（1个Cs+和1个Cl－）。
【例题1】现有四种晶体，其离子排列方式如下图所示，其中化学式正确的是
AB
A
B
X
Z
Y
XY3Z
F
E
EF2
A
B
AB2

ABCD
点拨：均摊法确定某些晶体的化学式的方法：
均摊法是指每个晶体中平均拥有的离子数目。例如立方晶体中粒子个数比的求法：
①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子有EQ\f(1,8)属于该晶胞；
②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子有EQ\f(1,4)属于该晶胞；
③处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有EQ\f(1,2)属于该晶胞；
④处于晶胞内的粒子，则完全属于该晶胞。
对于非长方体或正方体晶胞中粒子对晶胞的贡献看具体情况而定。如石墨晶体，晶胞每一层内碳原子排列成正六边形，其顶点对六边形的贡献为EQ\f(1,3)
图4金刚石晶体
二、金刚石、二氧化硅——原子晶体
1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C原子以共价键与4个C原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C原子被12个六元环共用，每C—C键共6个环，因此六元环中的平均C原子数为6×EQ\f(1,12)＝EQ\f(1,2)，平均C—C键数为6×EQ\f(1,6)＝1。
C原子数:C—C键键数＝1:2；C原子数:六元环数＝1:2。
2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C被Si代替，C与C之间插氧，即为SiO2晶体，则SiO2晶体中最小环为12环（6个Si，6个O），
最小环的平均Si原子个数：6×EQ\f(1,12)＝EQ\f(1,2)；平均O原子个数：6×EQ\f(1,6)＝1。
即Si:O＝1:2，用SiO2表示。
在SiO2晶体中每个Si原子周围有4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子。一个Si原子可形成4个Si—O键，1molSi原子可形成4molSi—O键。
但是由此有许多学生认为二氧化硅晶体结构中一个最小的环是由8个原子构成的。实际上，在二氧化硅晶体中每个硅原子与周围的四个氧原子的成键情况与金刚石晶体中的碳原子与周围的其它碳原子连接的情况是相同的。即每个硅原子与周围的四个氧原子构成一个正四面体。只是每个氧原子又处在由另一个硅原子为中心的一个正四面体上。即每个氧原子为两个硅氧四面体共用。如上图所示。从此图中可以明确看出，构成二氧化硅晶体结构的最小环是由12个原子构成的椅式环，注意图中∠O－Si－O=109°28′。【例题2】（2010年全国卷）下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是
A．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
B．最小的环上，Si和O原子数之比为1:2
C．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角
解析：二氧化硅是原子晶体，结构为空间网状，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶角，在SiO2晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环（最小环），所以C选项正确，A、B、D选项均错误。
答案：C

三、干冰——分子晶体
图7CO2晶体
干冰晶体是一种立方面心结构，立方体的八个顶点及六个面的中心各排布一个CO2分子，晶胞是一个面心立方。