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化学 高校生

102 単位格子について (ァ)で問われている【単位格子中には】の単位格子って3つの事を聞かれているのか、3つあるうちの1つを聞かれているのか分からないです。

次の各問いに答えよ。 図に原子を黒丸で書き加え,それぞれの (1) 単位格子を完成させよ。 アルミニウム (2) 次の記述が正しければ○、誤っていれば×を記入せよ。 (a) 単位格子中の原子の数はナトリウムの結晶の方が多い。 (b) (c) 充填率が大きいのはアルミニウムの結晶である。 1つの原子を囲んでいる原子の数はナトリウムの結晶の方が多い。 ナトリウム 田 102.六方最密構造 次の文中の ( に適当な数値を入れよ。 六方最密構造を図に示す。これは3つの単位格子が合わさっ して正六角の形をしているので、単位格子中には原子が (ア)個存在することになる。また,図中のα = 3.2×10-8 J (d) アルミニウムの結晶の単位格子の一辺の長さは0.405nm, ナトリウムの結晶 単位格子の一辺の長さは0.428nm である。 金属原子の半径が短いのはアルミニウ ムである。ただし,√2=1.41,√3=1.73 とする。 (11 大分大à BOLE cm,c=5.2×10-8cm, この金属の密度を1.7g/cm² とすると,「一 (3 この金属1molの質量は (イ)となる。 √3=1.7 とする。立場 思考 SOTERO 103. 閃亜鉛鉱型格子■ヒ化ガリウム GaAs は、 DVD など の読み取り用発光ダイオードとして広く用いられる物質で ある。ヒ化ガリウムの結晶におけるイオンの配置は,イオ ンをすべて炭素原子で置き換えるとダイヤモンドの結晶に おける原子の配置と同じで, 結晶内のイオンの位置の半分 イオン結晶が3種 イオン半径+ と陰 A IB NaCI型 図の(ア) a (龍谷大 改 (21 20 が小さく ン半径の生 接して不 この考 CI 5)と( 0.57 nm

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この問題の解き方がわからないのですが、 隙間の数え方はどのように行うのでしょうか?

の粒子がつくるすき間に注目すると, 6個の粒子に囲まれた正八面体のすき間 A (図 図1は, 面心立方格子の単位格子の粒子の配列を示したものである。 面心立方格子 2) と,4個の粒子に囲まれた正四面体のすき間B(図3) の2種類の空間がそれぞれ 存在する。 問2 次の文章を読んで、 設問 (1)~(4)に答えよ。 図 1 塩化ナトリウム型 陰イオン すき間 A 図2 イオン結晶の構造の一例として、同じ電荷をもつイオンが面心立方格子と同様に配 列しているものがある。その場合,反対電荷のイオンが上のどちらのすき間の中心に 位置しているかを考えると,複雑なイオン結晶の構造を理解しやすくなる。例えば、 図4に示した塩化ナトリウム型と閃亜鉛鉱型の単位格子では,いずれも陰イオンが面 心立方格子の単位格子と同様に配列している。 また,図4で陽イオンに注目すると, 塩化ナトリウム型では『陰イオンがつくるすき間 ア 」の中心すべてに陽イオン が位置し,閃亜鉛鉱型では 『陰イオンがつくるすき間 イ 陽イオンが位置していることがわかる。 」 の中心の1つおきに 陽イオン 図 4 図3 閃亜鉛鉱型 すき間B 陰イオン 陽イオン

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化学 高校生

エについて 基本的な問題だと思うんですが、ZnSの単位格子内の原子の個数はZn、Sそれぞれで4個だから8をかけるんじゃないんですか? なぜ、これは4をかけてるんでしょうか? ちなみに左の図のウルツ鉱構造も、それぞれ2個入ってるから原子4個だと思うのですが、別の問題でも2を... 続きを読む

もあるよ。閃亜鉛鉱の主成分は硫化亜鉛 ZnS で, 図2のような構造だ。」 条件によって、閃亜鉛鉱構造もウルツ鉱構造もとりうる化合物は多いよ。」 と同じ原子の並び方をした閃亜鉛鉱(せんあえんこう)構造と呼ばれる構造をとる場合 「玲央名はダイヤモンドの結晶構造は知っているんだね? GaNは, ダイヤモンド 「ウルツ鉱の主成分も硫化亜鉛 ZnS なんだ。同じ化学組成でも、 結晶を成長させる んですね。」 「明面鉛鉱構造は、 図2に描かれているように、立方体を単位格子とみなすことが できて、面心立方の構造とも言える。でも多くの金属がとる立方最密充填構造と違っ 個の原子がある。図2の単位格子の中に Zn て、頂点と面心の位置以外にも 原子とS原子がいくつずつ入っているかわかるかな?」 「図2の構造では Zn 原子が立方最密充填構造と同じ配置をしていますね。 単位格 C 子の中には立方体の頂点の8箇所に | 個ずつの原子が含まれているから, Zn 原子の数は合わせて d4個ずつの原子が含まれて, 面心の6箇所 [4 に C 個で c4個ですね。」 す。S原子の数も 「そうだね。この立方体の一辺の長さは0.541 nm だと言われている。閃亜鉛鉱構 造ZnS の密度がどうなるかわかる?」 「ZnS の式量は f!ですね。この式量をMと表すことにします。 立方体の一式 辺の長さを a(nm),アボガドロ定数を NAとすれば、 密度dを計算する式を記号(M, 4, NA)を用いて書けば、 g/cm°と表されます。」 エ Ga Zn a 図1 ウルツ鉱構造 (GaN) 図2 閃亜鉛鉱構造(ZnS)

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47-(2)の問題なのですが、解説の青い矢印の部分の式のいじり方がわかりません。(r+の消去の仕方)どなたかご説明よろしくお願いします。

単位格子一 22 3化学結合と結舗 23 *45, (分子結晶) 炭素の新たな同素体として1985年にフラ 3化学結合と結晶 ーレン Con が発見された。 Coは図1に示すような炭素原子60個 からなる球状分子である。この分子は室温 において図2に示すような面心立方格子の 分子結晶をつくる。 図2で黒丸は Coの中心位置を示す。単 図2 図1 ララーレンCeo分子 C分子結晶の単位等 A B C 図A~Cはそれぞれ立方体の単位格子で、oおよび●は原子の位置を表しており,最 近接の原子間は太線で結んである。 図AのOに陰イオン, ●に陽イオンを当てはめると,閃亜鉛鉱型構造のイオン結晶と せん は,同じく陽イオンと陰イオンの比が1:1の構造で, それぞれ塩化ナトリウム型構造、 ると考える。閃亜鉛鉱型構造において, 八分割した小さな立方体の1つに注目すると, フラーレン Coo分子結晶の密度[g/cm°] を有効数字2桁で求めよ。 より小さい陽イオン (小立方体の中心)とより大きな陰イオン(小立方体の頂点)が接し 同2において、位置Bと同等なすべての隙間に原子が1個ずつ収容されたとする。ているとき,陰イオン, 陽ィオンそれぞれの半径r, r* と, 単位格子の長さaには, 単位格子あたりに何個の原子が収容されるか。 (11 名古屋大 | アa=r-+rt ① が成り立つことがわかり, また, より大きな陰イオンも隣り合うものどうしで接してい るときには, |イa=2r …② も成り立つ。これらの式より, °46.(六方最密構造) 単体のマグネシウムの結晶は, 図に示す六方最密構造をとる。 ここで単位格子の辺の長さは,それぞれ a=0.32nm, Jc=0.52nm (1 nm=1×10-°m)である。Mg=24, V2 =1.4, 3 =1.7 陰イオンどうしが接し,陽イオンと陰イオンも接して 90° いるときのイオン半径比-を求めることができる。イオン結晶は,イオンどうしが静 電気力により引き合うことで安定化しているので, ンと陰イオンが接触しないと不安定になる。また,より多くの相手イオンに接している 方が安定となる。 (1) |アイ]に適切な数値等を入れて, ①式および②式を完成させよ。平方根や分数 になる場合はそのままの形でよい。 陰イオンどうしが接触し,陽イオ X単位格子に含まれるマグネシウム原子の数を記せ。 (2) マグネシウム原子の半径は何 nm か。 とー 120° マグネシウム原子を球と考え,結晶の全体積に対する原子 が白める割合を充填率という。円周率元とa.cを用いて、六方最密構造の充填 (2) 下線部a)のイオン半径比 (%)を表す式を書くとア]× 60° r* を求めよ。 aT r -×100 [%] と表される。 |ア]を有理化したうえで答えよ。 (3) 塩化ナトリウム型構造(図B)と塩化セシウム型構造 (図C)について,下線部(a)の 条件でのイオン半径比-を求めよ。 ロ定数を6.0×10%/mol として計算せよ。 (4) 陽イオンと陰イオンの比が1:1となる構造は,図A~Cに示した3つの構造のいず れかであり,下線部b)によりイオン結晶の構造が決まるとする。塩化ナトリウム型構 [15 法政大 M.<イオン結晶の限界半径比)思考 造が安定となるイオン半径比 の範囲を求めよ。 [12 岐阜大)

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