郭越

一、原子晶体

原子晶体是原子间通过共价健结合而成的空间网状结构的晶体。

1.金刚石晶体网状结构中，每个碳原子上有4个“C-C”键，由“C-C”键形成的最小环中有6个碳原子，通过每个碳原子可形成12个最小六元碳环，“C-C”键之间的夹角为109°28′。

2.单晶硅网状结构与金刚石相同，每个硅原子上有4个“Si-Si”键，由“Si-Si”键形成的最小环中有6个硅原子，通过每个硅原子可形成12个最小六元硅环，“Si-Si”键之间的夹角为109°28′。

3.碳化硅晶体网状结构与金刚石相似，每个碳原子上有4个“C-Si”键，每个硅原子上有4个“Si-C”键，由“C-Si”键形成的最小环中也有6个原子：3个碳原子，3个硅原子，通过每个硅原子或碳原子亦能形成12个最小六元环，“Si-C”键之间的夹角都是109°28′，化学式：SiC。由于“C-C”键的键长最短，键能最大，“C-Si”键的键长、键能次之，而“Si-Si”键的键长最长，键能最小，所以三种晶体的熔沸点高低顺序是：金刚石>碳化硅>单晶硅。

4.二氧化硅晶体网状结构中，每个硅原子上有4个“Si-O”键，每个氧原子上有2个“O-Si”键，由Si-O键形成的最小环中有12个原子——6个硅原子，6个氧原子，通过每个硅原子形成12个最小12元环，且“Si-O”键之间的夹角也是109°28′。

5.石墨为片状层结构的过渡型晶体，每层由正六边形边成网状结构，每个六元环占有的碳原子份数6×1/3=2（个），平均“C-C”键数6×1/2=3（个），碳原子的最外层电子只成键3个，剩余1个电子在层与层之间共用。

6.单晶硼网状结构中，以B12正二十面体为基本结构单元，由12个硼原子组成，有二十个等边三角形和12个顶点，每个硼原子与邻近5个硼原子等距离，结构单元B12中每个三角形占有的硼原子份数为3/5，B12二十面体中棱数（B-B键数）为12×5×1/2=30，或由欧拉定律求解：棱数=顶点数+面数-2=12+20-2=30。结构……