晶體與晶格
岩鹽結構(rock-salt structure)
/ ROK-sawlt STRUK-cher /
想像一張三維的棋盤,黑格是一種球、白格是另一種球,在每個方向上——左右、前後、上下——都完美地交替。每個紅球的六個方向上都被綠球圍著,反過來也一樣。這種無盡交替的排列,就是岩鹽結構,得名於普通的食鹽。
岩鹽結構由兩種離子組成,排得每一個都被六個異種離子包圍,這六個坐落在一個八面體的角上——配位數為六。從幾何上看,它是兩套互相嵌套的面心立方格子,每種離子各占一套,彼此錯開半個立方體邊長,正好咬合在一起。維繫這個圖案的不是共享的電子,而是帶相反電荷的離子之間的電吸引——離子鍵——它在整塊晶體裡把正拉向負。
岩鹽結構之所以重要,是因為它是離子晶體的教科書範本:除了氯化鈉,許多鹽和氧化物也採用它,比如氧化鎂,以及探測器和陶瓷裡用到的鉛與金屬化合物。它們的硬、脆、高熔點,以及沿平整面解理的傾向,全都源自那些強而無方向的離子吸引。一個誠實的提醒:真實的鹽從不是一整塊毫無瑕疵的固體——它有空位、有雜質,而把它溶進水裡,就會把晶格撕開,變成自由漂浮的離子。
用刀片輕敲一粒鹽晶,它會沿著完美平整的面裂開。這種解理之所以發生,是因為鈉離子和氯離子交替排列的那些平面會乾淨地分開——這是岩鹽排列直接、可見的後果。
鹽沿平整面裂開,正源於它交替排列的離子層。
別被名字誤導,岩鹽結構的配位數是六,而不是八。配位數為八的那種交替結構是另一種——氯化銫結構,乍看相似,其實並不相同。
又稱
另見