食盐为什么是立方体的
Halite tends to form as cubic crystals because of the particular orderly way in which chlorine and sodium atoms are packed together. What I want to ask is what makes these two kinds of atoms pack together this way?
Crystal structure of halite(red spot for Cl-, green spot for Na+)
Growth of a halite crystal
As a halite crystal is growing, new atoms can very easily attach to the parts of the surface with rough atomic-scale structure and many dangling bonds. Therefore these parts of the crystal grow out very quickly (yellow arrows). Eventually, the whole surface consists of smooth, stable faces, where new atoms cannot as easily attach themselves.
黄世明(1995)在《物理通报》中解释食盐晶体为什么是立方体的时候是这样描述的:
由x-射线结构分析证明:食盐晶体结构中氯离子和钠离子是按如下方式排列的。
在AX类化合物中,A代表阳离子,X代表阴离子,离子半径比例在0.41<rA/rX<0.73范围内者,就往往是这种类型的结构。食盐中rNa/rCl=0.52。食盐晶体中,较大的氯离子排列成一个面心晶格。每个钠离子位于由六个氯离子构成的八面体空隙中。每个钠离子有六个最近的氯离子包围着它。我们知道晶体的外形是晶体内部结构的反映,按照实际晶体的晶面应相当于晶体格子结点最密的平面(食盐类型结构中就相当于离子分布最密的平面),实际晶体的晶棱应相当于晶体格子中节点最密的直线,那么最可能出现的食盐晶体形状就应该是立方体了。
但由于结晶体生长过程中的影响,也可能有别种情况,如果生长食盐晶体时,溶液中有少量尿素,将影响(100)晶面得不到发展。这时晶体生长就发展(111)晶面,得到晶体的形状就不是立方体,而是正八面体了。
从上面可以稍微得出一些端倪:离子半径比和如何堆积应该影响晶体结构。
查资料发现,后者是对最紧密堆积原理的具体运用。最紧密堆积原理,指的是晶体中各离子间的相互结合,可以看成球体的堆积。球体堆积的密度越大,系统的势能越低,晶体越稳定。
实际上对于离子晶体,影响其结构类型的因素主要有四种,分别是:质点的相对大小、晶体中质点的堆积、配位数与配位多面体、离子极化。这几个因素相互影响,并不完全独立。在不同的晶体中起着不同的作用,不可一概而论,必须具体分析。
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Crystal structure of halite(red spot for Cl-, green spot for Na+)
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Growth of a halite crystal
As a halite crystal is growing, new atoms can very easily attach to the parts of the surface with rough atomic-scale structure and many dangling bonds. Therefore these parts of the crystal grow out very quickly (yellow arrows). Eventually, the whole surface consists of smooth, stable faces, where new atoms cannot as easily attach themselves.
黄世明(1995)在《物理通报》中解释食盐晶体为什么是立方体的时候是这样描述的:
由x-射线结构分析证明:食盐晶体结构中氯离子和钠离子是按如下方式排列的。
在AX类化合物中,A代表阳离子,X代表阴离子,离子半径比例在0.41<rA/rX<0.73范围内者,就往往是这种类型的结构。食盐中rNa/rCl=0.52。食盐晶体中,较大的氯离子排列成一个面心晶格。每个钠离子位于由六个氯离子构成的八面体空隙中。每个钠离子有六个最近的氯离子包围着它。我们知道晶体的外形是晶体内部结构的反映,按照实际晶体的晶面应相当于晶体格子结点最密的平面(食盐类型结构中就相当于离子分布最密的平面),实际晶体的晶棱应相当于晶体格子中节点最密的直线,那么最可能出现的食盐晶体形状就应该是立方体了。
但由于结晶体生长过程中的影响,也可能有别种情况,如果生长食盐晶体时,溶液中有少量尿素,将影响(100)晶面得不到发展。这时晶体生长就发展(111)晶面,得到晶体的形状就不是立方体,而是正八面体了。
从上面可以稍微得出一些端倪:离子半径比和如何堆积应该影响晶体结构。
查资料发现,后者是对最紧密堆积原理的具体运用。最紧密堆积原理,指的是晶体中各离子间的相互结合,可以看成球体的堆积。球体堆积的密度越大,系统的势能越低,晶体越稳定。
实际上对于离子晶体,影响其结构类型的因素主要有四种,分别是:质点的相对大小、晶体中质点的堆积、配位数与配位多面体、离子极化。这几个因素相互影响,并不完全独立。在不同的晶体中起着不同的作用,不可一概而论,必须具体分析。