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备课札记研究晶体结构中的“切割法”策略

2015-12-25陈建华

中学化学 2015年7期
关键词:晶体原子粒子

陈建华

一、晶体结构中切割法的应用基本原理

晶体从宏观上来看是一种有规则几何外形的固体。如果从其微观结构来看,他的宏观的规则几何外形来自于其晶体内部的微粒的规则排列所致。不管形成晶体的元素种类是一种、两种还是更多种,不管是离子还是原子,他们必然是每隔一定数目的原子或离子就会重复出现,我们称之为周期,而在这种周期性的指导下,就可以找出形成一个晶体的最小重复结构单元,这种结构单元称为晶胞。那么,把一个晶体按晶胞进行切割就可以形成无数个相同的结构单元,从而只需要研究好晶胞中粒子数和粒子构成就可以得到整个晶体的组成与结构。这就是切割法成立的原理。

在常见的晶体中有面心立方、体心立方及六方晶胞等,他们的晶体中都存在着一定的粒子间排布规则。如图1所示即为一个采取六方密堆积的晶体中粒子排列的特征,在它的结构中存在着两种排列方式,从上到下可以表示为ABA……,它采取的是六方最密堆积,从串起线上可以看出以上层中心球为例,它的配位数(也就是每一个球都会有与它距离相等且最近的球的数目)为12。我们可以将其演化为质点模型,如图2。如果要计算该晶体中的粒子组成,就可以把整个晶体进行切割而形成如图3所示的图形,从而就可以得到了他的组成,构成该晶胞的粒子数为:

(1/6)×12+(1/2)×2+3=6。

图1图2图3

再如,石墨能与熔融金属钾作用,形成石墨间隙化合物,

钾原子填充在石墨层间。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物,其化学式可写作CxK,其平面图形如图4所示,那么由图中可得该化合物的

图4

化学式应该是怎样的呢?由图可知,晶体中沿连接三个钾原子的线“切割”出一个三角形,它是晶体中重复的最小的结构单元,从切割出来的三角形中可以看出,每个钾原子被6个三角形所共有,而每个三角形内有4个碳原子,所以在晶体中的钾原子与碳原子数之比为(3×16)∶4=1∶8,即该化合物的化学式为C8K。

其他类型的晶体这里就不一一赘述。

二、例解切割法在问题解决中的应用

例1元素X位于第四周期,其基态原子的

了自身离子增加的水解效果,从而有效地增加了溶液中的H+数量,从而在pH的变化上,不会有大幅度的变化。而强酸溶液则不会出现这种问题,所以导致了这一情况的出现。同时在进行中和的过程中,对强碱溶液的消耗上,弱酸溶液需要的强碱溶液更多。

4.强碱溶液和弱碱溶液同pH的稀释问题

强碱和弱碱溶液的稀释过程中所出现的相关问题

和强酸弱酸溶液的问题极为类似,只是在计算的过程中仍存在一定的差异,这和上面提及的计算方式类似,就不做细说。

5.溶液中的沉淀问题

在进行溶液的混合过程中,某些酸碱物质是不易溶解的物质,所以在混合的过程中,若进行混合,

就可能导致沉淀,这样对于整体的酸碱结构上,都会产生很大的影响,所以在进行这一类溶液的混合过程中,还需要结合实际情况进行分析。只不过这一类问题只是极个别的特例,在进行混合的时候,并不常见。

三、溶液的pH计算中的常见问题分析

在进行溶液的pH计算过程中我们主要的运用形式就是通过对溶液中的H+离子摩尔浓度的计算进行的相应的计算,而主要遵从的性质则是通过pH+pOH=-LgKW=14,而这个公式的先决条件则是在常温25℃的情况下。

当常温的条件下,同体积的强酸强碱溶液的pH之和等于14的情况下,那么进行中和则最终的溶液呈现中性。而同时当同样的先决条件下若pH之和大于14那么其混合溶液则呈现碱性,反之混合溶液就是酸性。

而发成这样的主观原因就是我们在进行计算的过程中,对酸碱性的定义上主要还是通过对pH的定义来完成的这一类计算。所以不论是哪种情况在进行计算的过程中,都需要遵循最初的原则问题,这样能够很好的完成其中的各类数据问题,对于学生更好的掌握高中化学方面都能够提供相应的帮助。

总之我们在进行高中化学的教学实践过程中,就需要针对其所存在的内在问题进行相应的归纳总结,在促进教学的改革进展过程中,通过不断的进行相应的体例解析方面进行相应的模型分析,这样不论是提高学生的自学能力方面,还是提高学生对这一类问题的理解上,都能够很好的分析出其中的问题所在。而这样对于提高学生在化学方面的成长上,都是具有良好的效益的。

(收稿日期:2015-03-20)

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