这个问题直接数就可以了。
从题图可知,O2-采用的是fcc结构(面心立方),且图示采用的是fcc惯用晶胞。
对于fcc惯用晶胞,其中会有4个原子(每个面心相当于1/2个原子,每个顶点相当于1/8个原子,故6*1/2+8*1/8=4),即图示晶胞中共有4个O2-。
再说正四面体空隙。图中将晶胞分为了8个小立方体,就是为了方便找正四面体空隙,稍微看一下就能知道,这8个小立方体的体心均为正四面体空隙,题目中以1、3、6、7进行了一个示例,这就是一个小立方体里的正四面体空隙,其余7个小立方体同理。因此,图示晶胞中共有8个正四面体空隙。
由于晶胞中共有8个正四面体空隙,共有4个O2-,故二者比例应为2,此即第一个空答案。
接下来是正八面体空隙。最容易看到的就是整个大立方体的体心,那里是一个正八面体空隙,也是题目中举的例子。需要注意的是,图示晶胞的所有棱心也均为正八面体空隙,这一点需要将周围的6个惯用晶胞全部画出来才能看清楚,你可以自己尝试画出来。此外,每个棱心由于会被4个惯用晶胞共享,因此,对于每个惯用晶胞来讲,棱心处的正八面体空隙仅相当于1/4个,再由于大立方体共12个棱心,故棱心出贡献的正八面体空隙数量为12*1/4=3,再加上体心处的1个空隙,故fcc惯用晶胞一共有4个正八面体空隙。
接下来分析Fe3O4。由于一个fcc惯用晶胞中恰有4个O,故此晶胞中应对应有3个Fe。价态分析可知,在每个Fe3O4中,其中有2个Fe3+和1个Fe2+。根据题目条件,半数的Fe3+填入正四面体空隙,故每个图示晶胞中有1个正四面体空隙中有Fe3+,根据之前结论,每个图示晶胞中有8个正四面体空隙,故填充比例为1/8=12.5%,此即第二个空的答案。
最后,根据题目条件,余下的半数Fe3+和Fe2+填入正八面体空隙,故每个图示晶胞中会有2个正八面体空隙中有Fe3+和Fe2+,根据之前结论,每个图示晶胞中有4个正八面体空隙,故填充比例为2/4=50%,未填充比例也是50%。此即最后一个空的答案。
希望能帮到你。
四氧化三铁的结构::Fe3O4为反式尖晶石结构,属于立方晶系,氧原子处于立方密堆积结构,一半的Fe占据四面体位置,Fe和另一半Fe占据八面体位置。晶体中并不含FeO离子。其真实结构可较好地表示为Fe(III)[Fe(II)Fe(III)]O4。
四氧化三铁的性质:黑色的Fe3O4是铁的一种混合价态氧化物,熔点为1597℃,密度四氧化三铁为5.17g/cm³,不溶于水,可溶于酸,在自然界中以磁铁矿的形态出现,常温时具有强的亚磁铁性与颇高的导电率。
(也有文献指出Fe3O4的熔点为1538℃,不溶于酸)
四氧化三铁是中学阶段唯一可以被磁化的铁化合物。四氧化三铁中含有Fe和Fe,X射线衍射实验表明,四氧化三铁具有反式尖晶石结构,晶体中从来不存在偏铁酸根离子FeO₂。四氧化三铁,又称磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石,天然矿物类型为磁铁矿。铁在四氧化三铁中有两种化合价,为反式尖晶石结构,即[FeⅢ]t[FeⅢFeⅡ]oO₄,氧做立方最密堆积。另外,四氧化三铁还是导体,因为在磁铁矿中由于Fe与Fe在八面体位置上基本上是无序排列的,电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移,所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。