ダイヤモンドの構造がわかりません(単位格子)

質問

http://leed4.mm.kyushu-u.ac.jp/surface/ikeda/diamond2.gif

↑は真上から見た図です。これをさらに小さな立方体8個ぐらいに分けられるらしいですが、わけがわかりません。考え方のこつのようなものを教えてください。

よろしくお願いします。

回答No.3

noname#160321 · ベストアンサー

面心立方で書いてありますね。
これで正しいのですが、分かり難いので「忘れて下さい」。
炭素のダイアモンドにおける結合は全て正四面体である事だけ覚えていれば結構です。

回答No.5

ht1914

ちょっと補足です。

炭素の共有結合半径は７７ｐｍとなっています。この値は一重結合炭素・炭素の距離の半分で求めているはずです。一重結合の炭素・炭素結合の純然たるものとしてはダイヤモンドが基準になるでしょう。エタンのＣ－Ｃ結合はＨが付いている事によるズレがあるはずです。

ダイヤモンドでは単位格子の一辺の長さをａとするとＣ－Ｃの長さは（ａ√３）／４です。ａ＝３５６ｐｍです。これで７７ｐｍが出てきますのでダイヤモンドが基準になっているというのは確かなようです。

正４面体であるというだけではＣ－Ｃの距離は出てきません。Ｘ線回折で分かるのは単位格子の長さです。

回答No.4

ht1914

ダイヤモンドの炭素の構造が正４面体というのはどの教科書にも載っています。模型も簡単に組むことが出来ます。高校の化学の教科書などではこれしか扱っていません。

質問の中に上げられている図は固体物理、結晶学の立場のものです。炭素原子のつながり方が正４面体ということと結晶学で言う基本単位とは別のものです。単位格子というのは単位格子を表す単位ベクトル分平行移動させると全く同じ状態になるという条件を満たすものです。炭素・炭素の１つの結合分平衡移動させればどうなるかを考えてみるといいと思います。重なりませんね。

図に示されているのは正４面体で次々と繋がっている構造を平衡移動で重ねる事の出来る１単位を示しています。

分かりやすい説明がないかなと思って検索してみたのですが似たようなものしか有りませんでした。参考に挙げたものは単位格子を含んだ大きな構造を書いていますのでいくらか理解の助けになるかもしれません。

http://www.tg.rim.or.jp/~kanai/chemist/chemlab/cry03.htm

別のサイトに面心立方格子という言葉が使われているものがありましたが間違っています。炭素の作る立方体の面心の位置に別の炭素がありますが立方体の内部にも４つあります。これは面心立方格子ではありません。単位格子の作る立方体の内部に一辺の長さが半分の小さな立方体は８個含まれています。しかしその中の４つにしか炭素は含まれていません。単位格子に含まれる炭素原子の数は８個です。ダイヤモンドは隙間の多い構造をしています。密度はその分小さくなります。

難しいですね。

回答No.2

debukuro

確かに判りにくいですね
炭素一個から4本の手が等間隔で伸びていると思ってください
その手の先を結ぶと正4面体が出来ます
その4面体の頂点のそれぞれに炭素が炭素が一個づつつきます
その炭素が中心にある炭素と同じように他の炭素に結びつくのです

ピラミックスと言う立体パズルを知っていますか？
アレと同じ形になるのです
↓ピラミックスの画像
http://page2.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/b72755369

参考URL：

http://page2.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/b72755369

回答No.1

myeyesonly

こんにちは。
http://hiroi.issp.u-tokyo.ac.jp/Pages/Research/kagome_ice2.html
の一番下、中央の図みたいな形になる部分がありますよね。
その事を言ってるのではないでしょうか。