應用Ｆｌａｓｈ軟件解析晶體結構習題一例

〔關鍵詞〕 Flash軟件；解析；晶體結構

〔中圖分類號〕 G633.8〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2007）08（Ａ）—0056—02

一、題目

（高中化學競賽模擬題)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、深藍色的C36K、黑色的C48K、C60K等。

（1） 青銅色的CxK中x=。

（2） 計算CxK中最近兩個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化合物具有層狀結構，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，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，堿金屬的狀態是陽離子還是中性原子？請通過計算說明（已知K原子半徑為2．35埃，K+半徑為1．33埃)。

（4）CxK能否導電？它的導電性與石墨相比哪個強？

（5）如何由CxK得到C24K、C36K、C48K、C60K呢？

二、題目分析

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

2．選擇多邊形工具，打開工具設置，將邊數設置為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小圓并組合，然后按Ctrl+鼠標右鍵，復制并移動六邊形，拼湊出圖3。

4． （1）用均推法計算每個K原子周圍的C原子數：如圖4以中心K原子標為O，其周圍六個K原子分別標為A、B、C、D、E、F，則每三個K原子構成一個三角形，其中包含四個C原子，以O為中心共有六個三角形，包含了4×6=24個C原子，因為每四個C原子被三個K原子包圍，故屬于每個K原子的C原子占三分之一：24× =8個，即青銅色CxK中x=8。

（2）假設Ｃ—Ｃ鍵長為“1”，如圖5構建Rt△abc，則ab= = = ；AB=4ab=4× =2 ，即CxK中兩個最近的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原子應分別與上層和下層的6個碳原子相切。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K原子填充其中時，金屬配合物中的K原子會推壓各層而遠離開一定距離（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該等于這個矩形的對角線，此矩形的兩邊分別為石墨六邊形的對角線和CxK結構中的層間距離。若為中性K原子，dK°= =7．53埃；若為鉀的陽離子，可計算得dK+= =5．30埃，該值與實驗值接近，因此CxK中K為K+。

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

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

“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等形式請以PDF格式閱讀原文”