Question

CaWO₄是一種無機(jī)發(fā)光材料，屬四方晶系，晶胞參數(shù)為a=525pm，c=1135pm，相當(dāng)與由二個(gè)小立方體組成．上下兩底面的8個(gè)頂點(diǎn)是WO₄^2-，上面小立方體的3個(gè)面心是WO₄^2-，下面小立方體的3個(gè)面心是WO₄^2-，Ca²⁺填在上下二個(gè)小立方體的其余面心位置上，4個(gè)側(cè)棱中點(diǎn)為Ca²⁺．
（1）試畫出CaWO₄的一個(gè)晶胞．晶胞中有幾個(gè)結(jié)構(gòu)基元，結(jié)構(gòu)基元是什么？
（2）推測其發(fā)光機(jī)理．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）四方晶系的三個(gè)晶軸相互垂直，其中兩個(gè)水平軸（x軸、y軸）長度一樣，但z軸的長度可長可短．四方晶系四個(gè)柱面是對稱的，即相鄰和相對的柱面都一樣，但和頂端不對稱（不同形），所有主晶面交角都是九十度交角，根據(jù)題目對CaWO₄的描述可畫出晶胞圖，利用均攤法可確定晶胞中結(jié)構(gòu)基元及結(jié)構(gòu)基元的數(shù)目；
（2）根據(jù)WO₄^2-的結(jié)構(gòu)答題．

解答： 解：（1）四方晶系的三個(gè)晶軸相互垂直，其中兩個(gè)水平軸（x軸、y軸）長度一樣，但z軸的長度可長可短．四方晶系四個(gè)柱面是對稱的，即相鄰和相對的柱面都一樣，但和頂端不對稱（不同形），所有主晶面交角都是九十度交角，根據(jù)題目對CaWO₄的描述可畫出晶胞圖為，利用均攤法可知，晶胞中含有WO₄^2-的數(shù)目為8×

1

8

+3×

1

2

+3×

1

2

=4，Ca²⁺的數(shù)目為2×

1

2

+2×

1

2

+4×

1

4

+1=4，所以Ca²⁺與WO₄^2-的個(gè)數(shù)比為1：1，所以在晶胞中的結(jié)構(gòu)基元是CaWO₄，這樣的結(jié)構(gòu)基元有4個(gè)，
答：晶胞結(jié)構(gòu)圖為，晶胞中有4個(gè)結(jié)構(gòu)基元，結(jié)構(gòu)基元是CaWO₄；
（2）WO₄^2-為變形的扁平狀變形四面體，為發(fā)光中心，所以CaWO₄能發(fā)光，答：WO₄^2-為變形的扁平狀變形四面體，為發(fā)光中心．

點(diǎn)評：本題主要考查了晶胞的結(jié)構(gòu)，涉及四方晶系，對學(xué)生的空間想象力要求較高，難度較大．