일반화학 금속결정에 대한 개념 질문3
질문3
황화아연이랑 염화소듐이랑 단위세포를 비교 할 때 둘 다 면심입방 구조인데 hole의 종류가 다르잖아요.
황화아연은 사면체 hole이고 염화소듐은 팔면체 hole이고.
이렇게 단위세포의 구조가 같더라도 hole의 종류가 다를 수 있는 건가요? 그리고 그 이유도 궁금합니다.
저는 염화소듐 보면서 '황화아연처럼 면심입방이니까 같은 hole 종류인 사면체 hole이겠구나' 라고 생각했거든요
안녕하세요. 흥미로운 질문 반갑습니다.ㅎㅎ
면심입방(face-centered cubic ; FCC) 구조 내에서 다양한 종류의 구멍(holes)이 존재하는 현상은 이온 결정의 구조적 및 화학적 특성에 기인합니다. 황화아연(ZnS, 아연 블렌드)과 염화나트륨(NaCl)은 동일한 면심입방 격자를 가지고 있음에도 불구하고 특히 이들이 갖는 구멍의 종류가 다릅니다. 이는 구성 이온의 상대적 크기와 전하의 분포에 따라 결정 됩니다.화나트륨(NaCl) 구조에서 나트륨 이온(Na⁺)과 염화 이온(Cl⁻)은 각각 면심입방 배열을 이루며, 이 두 배열이 겹쳐서 각 나트륨 이온이 주변의 여섯 개 염화 이온에 둘러싸인 팔면체 구멍(octahedral holes)을 형성합니다. 이 구성은 전기적 인력을 극대화하여 구조적 안정성을 제공합니다.
반면, 황화아연(ZnS)의 경우, 황 이온(S²⁻)이 면심입방 구조를 형성하며, 아연 이온(Zn²⁺)은 이 구조내 사면체 구멍(tetrahedral holes)에 위치하여 네 개의 황 이온에 둘러싸입니다. 이 사면체 구멍은 아연 이온의 상대적으로 작은 크기와 높은 전하 밀도 때문에 황 이온의 배열 사이에서 안정적인 위치를 찾게 됩니다.
이처럼, 같은 면심입방 구조에서도 구성 이온의 전하, 크기 및 이온 간의 전기적 인력에 의해 구멍의 형태와 크기가 달라질 수 있습니다. 이는 물질의 화학적 성질과 물리적 성질을 결정하는 중요한 요소로 작용합니다.1명 평가