题目
已知金属Ni为A1型结构,原子间最近接触距离为249.2pm,试计算立方晶胞的边长以及金属Ni的密度。
已知金属Ni为A1型结构,原子间最近接触距离为249.2pm,试计算立方晶胞的边长以及金属Ni的密度。
题目解答
答案
×
A1型堆积,取出的是立方面心晶胞,故4r=。边长a=4r/=(2×249.2)/=352.4(pm)每个晶胞中有4个Ni原子密度ρ==8.909×103(kg.m-3)
A1型堆积,取出的是立方面心晶胞,故4r=。边长a=4r/=(2×249.2)/=352.4(pm)每个晶胞中有4个Ni原子密度ρ==8.909×103(kg.m-3)
解析
步骤 1:确定晶胞类型和原子数
金属Ni为A1型结构,即面心立方晶胞,每个晶胞中有4个Ni原子。
步骤 2:计算晶胞边长
原子间最近接触距离为249.2 pm,即晶胞中相邻原子之间的距离。在面心立方晶胞中,最近接触距离等于晶胞边长的根号2除以2,即:
\[ 249.2 = \frac{a\sqrt{2}}{2} \]
解得:
\[ a = \frac{2 \times 249.2}{\sqrt{2}} = 352.4 \text{ pm} \]
步骤 3:计算金属Ni的密度
金属Ni的密度可以通过晶胞体积和晶胞中Ni原子的质量来计算。晶胞体积为:
\[ V = a^3 = (352.4 \times 10^{-12} \text{ m})^3 = 4.36 \times 10^{-29} \text{ m}^3 \]
每个Ni原子的质量为:
\[ m_{\text{Ni}} = \frac{58.69 \text{ g/mol}}{6.022 \times 10^{23} \text{ atoms/mol}} = 9.75 \times 10^{-23} \text{ g} \]
每个晶胞中Ni原子的总质量为:
\[ M_{\text{total}} = 4 \times 9.75 \times 10^{-23} \text{ g} = 3.90 \times 10^{-22} \text{ g} \]
金属Ni的密度为:
\[ \rho = \frac{M_{\text{total}}}{V} = \frac{3.90 \times 10^{-22} \text{ g}}{4.36 \times 10^{-29} \text{ m}^3} = 8.94 \times 10^3 \text{ kg/m}^3 \]
金属Ni为A1型结构,即面心立方晶胞,每个晶胞中有4个Ni原子。
步骤 2:计算晶胞边长
原子间最近接触距离为249.2 pm,即晶胞中相邻原子之间的距离。在面心立方晶胞中,最近接触距离等于晶胞边长的根号2除以2,即:
\[ 249.2 = \frac{a\sqrt{2}}{2} \]
解得:
\[ a = \frac{2 \times 249.2}{\sqrt{2}} = 352.4 \text{ pm} \]
步骤 3:计算金属Ni的密度
金属Ni的密度可以通过晶胞体积和晶胞中Ni原子的质量来计算。晶胞体积为:
\[ V = a^3 = (352.4 \times 10^{-12} \text{ m})^3 = 4.36 \times 10^{-29} \text{ m}^3 \]
每个Ni原子的质量为:
\[ m_{\text{Ni}} = \frac{58.69 \text{ g/mol}}{6.022 \times 10^{23} \text{ atoms/mol}} = 9.75 \times 10^{-23} \text{ g} \]
每个晶胞中Ni原子的总质量为:
\[ M_{\text{total}} = 4 \times 9.75 \times 10^{-23} \text{ g} = 3.90 \times 10^{-22} \text{ g} \]
金属Ni的密度为:
\[ \rho = \frac{M_{\text{total}}}{V} = \frac{3.90 \times 10^{-22} \text{ g}}{4.36 \times 10^{-29} \text{ m}^3} = 8.94 \times 10^3 \text{ kg/m}^3 \]