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晶胞计算PPT课件

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人教版高中化学选修三课件：第三章 专题课 晶体堆积模型及晶胞相关计算ppt

人教版高中化学选修三课件：第三章 专题课 晶体堆积模型及晶胞相关计算ppt

例5 右图为NaCl晶胞结构,已知FexO晶体晶胞结构为 NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体的
密度为ρ＝5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10－10m。
探究1：已知铜晶胞是面心立方晶胞，其晶胞特征如右图所示。 若已知该晶体的密度为a g/cm3，NA代表阿伏加德罗常数，相对原子质量为64 ， 请回答：
[来源:学科网]
①晶胞中铜原子的配位数为________ ，一个晶胞中原子的数目为________； ②该晶体的边长为_______________，铜原子半径为________（用字母表示）。 列式并计算Cu空间利用率________________
D．YBa2Cu4O7
题型4、 晶体密度、粒子间距离的计算
例4右图为NaCl晶胞结构示意图。 （1）用X射线衍射法测得晶胞的边长为a cm，求该温度下NaCl晶体的密度。
ρ＝m/V＝
（2）晶体的密度为ρg/cm3，则晶体中Na ＋与Na＋之间的最短距离是多少？
[练习3]. 已知 NaCl 的摩尔质量为 M g·mol-1， 食盐晶体的密度为ρg·cm-3，若下图中Na+与最邻 近的Cl- 的核间距离为 a cm，那么阿伏加德罗常 数的值可表示为 D
【巩固练习】 1.Al2O3在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如图2所示，该 晶体中Al的配位数是_________ ．
2.六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似， 硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______个 氮原子、_______个硼原子，立方氮化硼的密度是____________g·cm-3（只 要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA）

3-1-2晶胞及其相关参数计算 (含视频)(教学课件)-高中化学人教版(2019)选择性必修第二册

3-1-2晶胞及其相关参数计算 (含视频)(教学课件)-高中化学人教版(2019)选择性必修第二册

6 1 +8 1 +4=8 28
晶胞的相关计算： 1. 晶体化学式的确定 学以致用2:请计算出NaCl晶胞Na+和Cl-的个数。
Na+数＝12×
1 4
+1 ＝4
Cl-数＝8×
1 8
+6
×
1 2
＝4
一个晶胞含4个NaCl
Na+数: Cl-数=1:1
氯化钠的化学式为NaCl
ห้องสมุดไป่ตู้
离子晶体化学式只表示每个晶胞或晶体中各类粒子的最简整数比
知识拓展 1. 三棱柱晶胞中粒子数目的计算
三棱柱
体心 面心 棱边
顶点
1 1/2 水平1/4 竖1/6
1/12
任务一：晶胞中粒子数目的计算——六棱柱
六棱柱
体心 面心 棱边 顶点
1 1/2 水平1/4 竖1/3
1/6
小结
(1)立方体 (3)六棱柱
体心 面心 棱边 顶点
1
1/2 (2)三棱柱
1/4
1/8
复习回顾
晶体的构成微粒呈周期性的有序排列
晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列
而构成的具有规则几何外形的固体。
一、晶胞
金刚石结构 思考讨论
铜晶体结构
只需研究基本重复单元
氯化钠晶体结构
要研究晶体的结构，应当如何入手呢？是否需要研究构成晶体的所有部分？
晶胞：描述晶体结构的最小基本重复单元叫做晶胞。
晶胞的相关计算：
大蓝本61页
例1： 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系 可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数 坐标，如图中原子1的坐标为 12，21，12 ，则原 子 2 和 3 的 坐 标 分 别 为 _________ 、 __________ 。

3.1.2晶胞的有关计算++课件

3.1.2晶胞的有关计算++课件

长a；金的密度钾的密度ρ。
①立方体对角线=4r
体 心 立
棱长 a 4r 3
方
②密度
紧
密
堆
积
2.如图是Fe单质的晶胞模型。已知晶体密度为d g·cm－3，铁原子的半径为__4_3_×__3__d_1·_1N_2A__ _×__1_0_7 _nm(用含有d、NA的代数式表示)。
知识梳理
3. 配位数的计算
二、晶胞中粒子配位数计算
5.硅化镁是一种窄带隙n型半导体材料，在光电子器件、能源 器件、激光、半导体制造等领域具有重要应用前景。硅化镁 的晶胞参数a＝0.639 1 nm，属于面心立方晶胞，结构如图所 示。Si原子的配位数为__8___。
根据晶胞结构，以面心Si原子为基准，同一晶胞内等距离且最近的Mg原子有4个， 紧邻晶胞还有4个Mg原子，共8个，故Si原子的配位数为8。
1 1/2 水平1/4 竖1/3 1/6
体心 1 面心 1/2 棱边 水平1/4 竖1/6 顶点 1/12
知识梳理
2. 晶胞边长、粒子间距、晶体密度的计算
知识梳理 晶体（晶胞）密度计算 （立方晶胞）
(1)思维流程
(2)计算公式
①先确定一个晶胞中微粒个数N（均摊法）
②再确定一个晶胞中微粒的总质量
③最后求晶胞的密度
配位数
一个粒子周围最邻近且等距离的的粒子数称为配位数
离子晶体的配位数： 指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。
简单立方：配位数为6
面心立方：配位数为12
体心立方：配位数为8
离子晶体的配位数 以NaCl晶体为例
①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如右图中 心的黑球(Cl－)。 ②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如右图标数 字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法 可确定Na＋的配位数也为6。

晶胞中原子个数的计算PPT课件

晶胞中原子个数的计算PPT课件

练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）
A B
C
化学式： ABC3
小结：
立方体晶胞中各位置上原子总数的计 算方法分别是：
顶角上的原子总数 =1/8×顶角原子数
棱上的原子总数 =1/4×顶角原子数
面心上的原子总数 =1/2×顶角原子数 体心上的原子总数 =1×体心原子数
小结
一、晶胞对质点的占有率的计算 二、有关晶体的计算
课外 练习
1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家.C60分子是 形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:
①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
②C60分子只含有五边形和六边形; ③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:
数目与碳碳化学键数目之比为
__2_:_3___.
巩固练习二：
已知晶体硼的基本结构 单元是由硼原子组成的正二 十面体，如图所示：其中有 二十个等边三角形的面和一 定数目的顶点，每个顶点为 一个硼原子，试通过观察分 析右图回答：此基本结构单 元是由_3_0_个硼原子构成，有 _1_2_个B-B化学键，相邻B-B键 的键角为__6_00_.
巩固练习五：
(1) 平均每个正六边形拥有___2__个锗原子, ___3__个氧原子. (2) 化学式为:__(G__e_C_H__2C__H_2_C_O__O__H_)_2O_ 3 或Ge2C6H10O7
巩固练习六：
某离子晶体的晶胞结构如右 图所示： ●表示X离子，位于立 方体的顶点；○表示Y离子，位 于立方体的中心。试分析： ①该晶体的化学式为 Y2X 。 ②晶体中距离最近的2个X与一 个Y形成的夹角为1_0_9_0_2_8_′_______

晶胞计算专题优秀课件.ppt

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2.已知金属 钾是体心立方紧密堆积,钾原子半 径为r cm,请计算：钾晶胞棱长；钾的密度。 ①立方体对角线=4r 棱长a=4r/ 3
②密度
二、晶胞密度的求算 3、已知金属金是面心立方紧密堆积，金原 子半径为r cm，计算：金晶胞棱长；金的密 度。 ①面对角线 = 4r
棱长a =2 2r
②密度
二、晶胞密度的求算
A= 4 ×1/4=1 B= 8 ×1/8=1 C= 1
ABC
思考
金刚石晶胞
（1）C原子位于晶胞 的哪些位置，分别有 几个？
（2）实际含有原子 个数应为？
8×1/8 + 6×1/2 + 4 = 8
金 刚 石 晶 胞 示 意 图
拓展练习1：
某晶胞结构如 图所示，晶胞中 各微粒个数分别 为：
铜___3_____个 钡___2_____个 钇___1_____个 氧___7_____个
(1)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢 性小球外，还应假定 各面对角线上。的三个球两两相切
(2)一个晶胞的体积是多少?
(3)金晶体的密度是多少?
设晶胞边长为a，则有a2+a2=(2d)2，即a= 2d
2d
所以一个晶胞的体积为( 2d)3=2 2 d3
（3）一个金原子的质量可表示为M/NA
a
ρ= m = 4 M/NA
2
4 3
r 3
V晶胞 s 2h 2 3r2
2 3r2
2 2 6 3
r
8
2r3
空间利用率= V球 100%
V晶胞
2r
h
2r
h2 6r 3
2 4 r3
3 100%
8 2r3
=74%

《晶胞计算专题》课件

《晶胞计算专题》课件

发展趋势
晶胞计算将更加智能化、高效化，融合人工智能和 大数据技术，提升计算效率和可预测性。
应用领域
晶胞计算将扩展到更广泛的领域，如药物设计、能 源储存和量子计算。
结论
晶胞计算的价值
晶胞计算为材料科学和化学提供了一种有效的 计算工具，可以加速材料研究和创新。

发展与完善
晶胞计算仍需进一步发展和完善，不断改进算 法和工具，提升计算精度和可靠性。
相关技术
晶胞计算涉及原子模型构建、 能量计算、力场优化等技术， 综合运用多种工具和方法。
晶胞计算的原理
1 晶体结构的描述
晶胞计算通过确定晶格常数和原子位置来描述晶体的结构，揭示材料的有序排列。
2 晶格常数和原子位置的确定
利用计算方法可以确定晶体的晶格常数和原子位置，精确描述晶体的几何结构。
3 原子的运动
晶胞计算的案例
1
材料性质的计算
通过晶胞计算，可以预测材料的力学性质、热学性质和电学性质，进而优化材料 设计。
2
晶格缺陷的模拟
利用晶胞计算，可以模拟材料中的缺陷、固溶体和晶界等结构，研究其对材料性 能的影响。
3
催化反应的机理研究
通过晶胞计算，可以揭示催化反应的机理和活性位点，指导催化剂设计和优化。
晶胞计算的展望
晶胞计算专题
介绍晶胞计算的概念和应用领域，以及相关的技术和工具。深入剖析晶体结 构描述、算法原理和计算案例，并展望未来的发展趋势。
晶胞计算的概述
什么是晶胞计算？
晶胞计算是一种利用计算机 模拟晶体结构和性质的方法， 可以预测材料的性能和行为。
应用领域
晶胞计算广泛应用于材料科 学、化学和能源领域，例如 材料设计、催化剂开发和电 池研究。

第十二章 课时4 晶体结构的分析与计算 课件 2021届高三一轮复习化学(共68张PPT)

第十二章 课时4 晶体结构的分析与计算 课件 2021届高三一轮复习化学(共68张PPT)
a＝ 3 4ρ×·N6A4，面对角线为 2a，面对角线的14为 Cu 原子 半径 r＝ 42× 3 9.00×46×.0624×1023cm≈1.28×10－8cm。
答案：12 42× 3 9.00×46×.0624×1023≈1.28×10－8
3.砷化硼的晶胞结构如图所示。与砷原子紧邻
的硼原子有________个，与每个硼原子紧邻
SmFeAsO1－xFx。(2)据图可知，锰离子在棱上与体心，数目为 12×14 ＋1＝4，氧在顶点和面心，数目为 8×18＋6×12＝4，所以化学式 为 MnO，故锰离子的化合价为＋2 价。(3)由题图可知，一个晶胞
中白球的个数＝8×18＋1＝2；黑球的个数＝4，因此白球代表的是 O 原子，黑球代表的是 Cu 原子，即 Cu 原子的数目为 4。(4)能量 越低越稳定，从图 2 知，Cu 替代 a 位置 Fe 型晶胞更稳定，其晶
(2)晶胞参数的计算方法
(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公 式(设棱长为a) ①面对角线长＝ 2a ②体对角线长＝ 3a ③体心立方堆积4r＝ 3a(r为原子半径) ④面心立方堆积4r＝ 2a(r为原子半径) ⑤刚性原子球体积V(球)＝43πr3(r为原子半径)
2．金属晶体空间利用率的计算方法 (1)空间利用率的定义及计算步骤
(4)(2019·沈阳模拟)磷化硼晶体的晶胞结构如图所示，其 中实心球为磷原子，在一个晶胞中磷原子的空间堆积方式为 ________，磷原子的配位数为________，该结构中有一个配 位键，提供空轨道的原子是________。
[解析] (1)由图可知，O 位于面心，K 位于顶点，与 K 紧 邻的 O 个数为 12 个。(2)由晶胞结构可知，一个晶胞中小球个 数为 8，大球个数为 4，小球代表离子半径较小的 Na＋，大球 代表离子半径较大的 O2－，故 F 的化学式为 Na2O；晶胞中与 每个氧原子距离最近且相等的钠原子有 8 个。(3)由图知，以面 心 Cu＋为研究对象，可看出 Cu＋周围有 4 个与其直接相连的 Cl－，即距离 Cu＋最近的 Cl－有 4 个。(4)由磷化硼晶体的晶胞 结构图可知，该晶胞中磷原子为面心立方最密堆积；P 原子的 配位数为 4，该结构中有一个配位键，提供空轨道的原子是硼 (B)。

有关晶胞的计算PPT课件

有关晶胞的计算PPT课件

3. (2012·长春高二质检)已知铜的晶胞结构如 图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配 位数分别为( )
A．4 12 C．8 8
B．6 12 D．8 12
解析：选 A。由晶胞模型分析：在铜的晶胞 中，顶角原子为 8 个晶胞共用，面上的铜原 子为两个晶胞共用，因此，金属铜的一个晶 胞的原子数为 8×18＋6×12＝4。在铜的晶胞 中，与每个顶角的铜原子距离相等的铜原子 共有 12 个，因此其配位数为 12。
分别是：
，
。
第三章 晶体结构与性质
6、CsCl晶体，
第三章 晶体结构与性质
（1）若晶体的密度为ρg/cm3计算：晶胞的
棱长=
pm ，阴、阳离子的最近核间距=
pm
（2）若晶胞的棱长为a pm，
计算晶体的ρ=
g/cm3
（3）密度为ρg/cm3，
棱长a pm，则：NA =
。
（4）钠离子及氯离子的配位数
⑤根据ρ、M、R计算：
NA =
。
⑥计算晶胞的
NA =
。
空间利率
。
⑦配位数是
。
第三章 晶体结构与性质
（2）若A是金属晶体，晶胞为体心立方：
①根据ρ、M、NA计算：
②根据M、a、NA计算
a=
，R=
③根据M、 R 、 NA计算
晶体的ρ=
g/cm3
④根据ρ、M、a计算：
晶体的ρ=
g/cm3
NA =
。
⑤根据ρ、M、R计算：
（1）其中每个最小环上的碳原子数为 _______个,
（2）每个环平均占有 个碳原子,
（3）碳原子数和σ键数之比为 。
（4）12克金刚石含

晶胞计算ppt课件

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10
巩固练习三：
已知晶体的基本单元 是由12个硼原子构成的 （如右图），每个顶点上 有一个硼原子，每个硼原 子形成的化学键完全相同， 通过观察图形和推算，可 知此基本结构单元是一个 正_2_0__面体。
11
巩固练习四：
某晶胞结
构如图所示，
晶胞中各微粒
个数分别为：
铜___3_____
个2
钡___1_____ 个
14
晶胞中金属原子数目的计算方法(平均值)
顶点算1/8
棱算1/4
面心算1/2
体心算1
15
已知铜晶胞是面心立方晶胞，该晶胞的边长为 3.6210-10m，每一个铜原子的质量为 1.05510-25kg ，试回答下列问题：
（1）一个晶胞中“实际”拥有的铜原子数是多少？ （2）该晶胞的体积是多大？ （3）利用以上结果计算金属铜的密度。
小的C环上有__6___
个C原子。
8
巩固练习一：
石墨晶体的层状结构，层 内为平面正六边形结构（如 图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边形占
有C原子数为__2__个、占有的碳 碳键数为__3__个。
（2）层内7个六元环完全占有
的C原子数为_1_4___个，碳原子
数目与碳碳化学键数目之比为
解：（1）8 1/8+6 1/2=4
（2）V=a3=(3.6210-10m)3=4.74 10-29m3
m 4 1.05510-25kg
(3)ρ= =
=8.9 103 Kg/m3
V
4.74 10-29m3
16
金晶体的晶胞是面心立方晶胞，金原子的直径 为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金 的摩尔质量。
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有，每个离子有1/2属于晶胞。
4、在棱上 处于棱上的离子，同时为4 个晶胞共
有，每个离子有1/4属于晶胞。
返回 TO模型
三、晶体化学式推导 1、氯化钠化学式推导
Cl Na+
继续
一个 NaCl 晶胞
Na+
1
顶点：8× 8 =1 Na+
1 面点：6 × 2 =3
1 Cl- 线点： 12 × 4 =3
3 7
1 10
12
TO目录 TO模型
8 4 a
6
思考：
与一个钠离 子相邻最近 且距离相等 的钠离子有 多少个？
１２个
距离是多少？ （图示距离 为a）
2a
氯化铯晶体 （体心立方体）
铯离子：
氯离子：
氯化铯的小晶胞
观察：氯化铯 晶体中氯离子 和铯离子分别 处于晶胞的什
么位置？
对每个小立方体而言，若铯离子 位于顶点，则氯离子位于体心， 反之依然
离子晶体、分子晶体 和原子晶体
——-晶胞中微粒的计算及化学式推导
晶胞中微粒的计算
TO总结 TO目录
思考：处于晶胞顶 点上、棱上、面上 的离子分别被多少 个晶胞共用？
处于晶胞面上粒子 被2个晶胞共用 处于晶胞棱上粒子 被４个晶胞共用
处于晶胞顶点上 粒子被８个晶胞 共用
一、典型的各种晶体结构特点
氯化钠晶体模型—面心立方体
82
ห้องสมุดไป่ตู้
即晶体中每个小正方体中平均含有 1 个
2
3
4
NiO.其质量为:
74.7g × 1
6.02×1023 2
8
8
7
而此小正方体体积为 (a×10-8㎝)3
1
2
5
6
，故NiO晶体密度为：
74.7g 6.02×1023
×1
2
(a×10-8㎝)3
=
62. 0 a3
g. ㎝-3
氯化钠晶胞有关综合计算
随着科学技术的发展，阿伏加德罗常数的测定手段越来越多，测 定精确度也越来越高，现有一种简单可行的测定方法，具体步骤 为：（1）将固体NaCl研细、干燥后，准确称取mg NaCl固体并转 移到定容仪器A中（2） 用一个能计量所加液体体积多少的仪器， 向A仪器中滴加苯，不断振荡，继续加苯至A仪器的刻度线，计算 出 NaCl 固 体 的 体 积 Vcm3① 测 步 骤 （ 1 ） 中 A 仪 器 最 好 用 _____容__量__瓶______（填仪器名称） ② 能否用水代替苯?，理由 ___不__能__，__N__a_C_l_溶__于__水__，__分_子间有间隙，测得体积偏小
课堂练习题
• 中学教材上图示的NaCl晶体结构，它向三维空 间沿伸得到完美晶体。NiO晶体结构与NaCl相同， Ni2＋与邻近的O2-核间距为a×10-8 ㎝，计算NiO晶 体密度（已知NiO摩尔质量为74.7g·mol-1)
解：在该晶体中最小正方体中所含
的Ni2+、O2－个数均为: 4× 1 = 1 （个）
TO目录
二氧化硅晶体
每个硅连４个氧原子， 每个氧原子连２个硅原子， 最小环为１２元环
一个硅原子被１２个环共有 一个氧原子被6个环共有
石墨晶体结构
TO层移动 石墨晶体 TO目录 可移动的电子：
石墨的晶体结构俯视图
层状结构的基本单元
石墨的层状结构
碳原子与键数比是（ 2：3 ）
石墨的层间移动
TO结构 石墨晶体
顶点 棱上
钠离子 氯离子
体心
观察：氯化钠晶体中钠离子和氯 离子分别处于晶胞的什么位置？
顶点和面心是氯离子 棱上和体心是钠离子 面心
氯化钠晶体结构
6
4 1
3
5
TO目录 TO模型
思考：
与一个钠离
子相邻最近
且距离相等
的氯离子有
多少个？
2 a
６个
距离是多少？ （图示距离 为a）
a
氯化钠晶体结构
11 5
9 2
1molSiO2拥有＿４＿＿mol Si-O键.
C ４、练习推导化学式
B A
A:B:C=1:1:3 ABC3
A:B:C=1:1:3 ABC3
确定化学式
A2B
AB
A2BC2
ABC
防止类推中的失误
题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的 气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原于是钛 原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子 式是 ( D ) A．TiC B．Ti4C4， C．Ti14C13 D．Ti13C14
心点：1 × 1=1
Na+：Cl-==1：1
Cl-- 一个大NaCl晶胞包含4个NaCl
一个小NaCl晶胞包含4个NaCl
21、氯化铯化学式推导
氯化铯
每个CSCl晶胞中有 1 个CS+，有 1 个Cl -。 一个CSCl l晶胞包含１个CSCl
返回
３、二氧化硅化学式推导
金刚石的结构
白球表示硅原子
可自由移动的电子：
石墨晶体
TO结构 TO目录
用隧道扫描显微镜放 石墨的六方晶胞 大后的石墨层状结构
二、晶胞中含微粒个数比的计算方法：
1、在内部：处按于 1计内入部晶的胞离。子，完全属于该晶胞，该离子 2、在顶点： 处于顶点的离子，同时为8 个晶胞共
有，每个离子有1/8属于晶胞。
3、在面上： 处于面上的离子，同时为2 个晶胞共
③ 用X射线测得NaCl晶体中靠得最近的Na+与Cl-间的平均距离为a cm，用上述测定方法测得的阿伏加德罗常数NA的表达式为NA=
8a3m/v=58.5/NA×4 NA=58.5V/2ma3
SiO2平面结构
SiO2最小的环为十＿二＿元＿环，其中有＿＿６＿个Si原子＿６＿个O原子
每个环实际占有＿6×＿1＿/1＿2=＿1/＿2 个Si原子＿＿6×＿1＿/6=＿1＿个O原子
每个 Si原子被＿１＿２个环所占有，一个环占有一个Si原子的＿1/＿2
每个 O原子i被＿６＿个环所占有，一个环占有一个O原子的＿1/＿6
二氧化碳晶体—面心立方体
观察后回答题：
1、二氧化碳分 子处于立方体 的什么位置？
顶点和面心
2、一个立方体 中含有多少个 二氧化碳分子？
8×１／8+6×1/2 = 4
代表一个 二氧化碳分子
同一平面内二氧化碳分子的位置
观察：
在同一 平面上与一个二氧化 碳分子距离最近的二氧化碳 分子有多少个？
４个
TO CO2晶体 TO 三维位置
距离最近的分子的位置 TO目录
2
思考：三维 立体中，与
一个二氧化
碳分子距离
1
最近的二氧
化碳有几个？
１２个
3
返回
金刚石晶体
基本单元： 六元环
观察，一个碳原子与多 少个碳原子相连，多少 个碳原子形成一个环？ 一个碳被几个环共有？ 碳原子与键数比是 ？
与4个碳相连，呈空间正四面体形
６个碳原子形成一个环 一个碳被１２个环共有 碳原子与键数比是（ 1：2 ）