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原子间距

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(上)金刚石晶体结构的原子间距为0.154 nm。(下)石墨晶体结构的原子间距为0.142 nm。

原子间距指的是材料中原子核之间的距离。这个空间与原子核的大小相比是非常大的,并且与将原子结合在一起的化学键有关。[1]

在固体材料中,原子间距由其原子的键长来描述。在有序的固体中,两个成键原子之间的原子间距一般在几Å左右,约10-10m。然而,在密度很低的气体中(例如外太空),原子之间的平均距离可以大到一米。在这种情况下,原子间距并不是指键的长度。

晶体结构的原子间距通常是通过将已知频率电磁波穿过材料,并利用衍射定律来确定其原子间距。无定形材料(如玻璃)的原子间距在不同的原子对之间变化很大,因此不能用衍射法来准确确定原子间距。在这种情况下,平均键长是表达其原子间距离的一种常见方式。

例子

通过使用原子的原子半径,可以确定分子中不同元素之间的键长。碳与自身结合,形成两个共价网络固体。钻石的C-C键与每个碳的距离为Sqrt[3]a/4≈0.154nm,因为adiamond≈0.357nm;而石墨的C-C键与每个碳的距离为a/Sqrt[3]≈0.142nm,因为agraphite≈0.246nm。虽然这两个键是在同一对元素之间,但它们可以有不同的键长。[2]

参考

  1. ^ Kittel, Charles. Introduction to Solid State Physics 8th. Wiley. 2004-11-11. ISBN 047141526X. 
  2. ^ Brown; Lemay; Bursten. Chemistry the Central Science. Upper Saddle River, NJ: Simon and Schuster. 1997: 412–413.