この実験について
同じ元素が、三次元の共有結合ネットワーク、層状シート、または閉じたケージをどのように形成するかを調べます。原子を選択して表示されている近接原子を数え、局所的な結合とバルク構造を区別してください。
学習目標
- 炭素の三配位と四配位を比較します。
- グラファイト層内の共有結合と、このモデルにおける層間の共有結合の欠如を確認します。
- バルクの配位数と、断片の境界で欠けている結合を区別します。
使い方
- 1ダイヤモンド内部の原子を選択し、4つの共有結合相手を数えてください。
- 2グラファイトに切り替え、積層を回転させてAB層のずれを確認します。
- 3各層の内部にある共有結合を変えずに、層を分離します。
- 4フラーレンケージを調べ、ケージを構成するすべての原子が3つの隣接原子を持つことを確認します。
モデル
前提条件
- 理想的なダイヤモンドとシートのC-C距離は、それぞれ1.54オングストロームと1.42オングストロームです。バルク密度は、これらの丸められた幾何学的入力値に基づいています。
- 有限フラグメントでは境界の配位が不完全で、水素終端もありません。グラファイトの層間距離は固定されており、層間力は計算されません。
- C60ケージは、規則的な切頂二十面体です。実際のフラーレンには長さの異なる結合がありますが、このモデルでは辺の長さをすべて等しくしています。ここでは、単一のシートや孤立分子に定義されたバルク密度はありません。
授業で試してみましょう
- Q1露出した端の原子が、バルクの配位数よりも少ない数の隣接原子しか持たないのはなぜですか？
- Q2面内の共有結合ネットワークを壊さずに、グラファイトの層を分離できるのはなぜですか？
よくある質問
このモデルは電気伝導率と硬度のどちらを予測しますか？
いいえ。幾何学的な結合ネットワークを示すだけです。電子輸送、格子ダイナミクス、巨視的な機械的破壊は計算されません。
グラファイトの層間隔を広げると、なぜモデルのかさ密度が低下するのですか？
同じ質量が、より大きな反復単位胞の体積を占めるためです。面内結合の数と長さは変わりません。