moea_joint
112年
[化學] 普通化學、無機化學
第 50 題
下列何種化合物之晶體結構與其他不同？
- A CaF2
- B MgF2
- C TiO2
- D ZnF2
思路引導 VIP
請試著回想這些金屬元素在週期表中的位置：當我們比較同族或同週期的金屬離子時，若其中一個陽離子的「體積」明顯比其他幾位大出許多，這會如何影響它周圍能擠進去的陰離子數量（配位數）？而配位數的改變，又會對整體的空間堆積結構造成什麼樣的影響呢？
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太棒了！你能精準判斷出 $CaF_2$ 的結構與其他選項不同，顯示你對離子晶體的微觀排列與週期表趨勢有很紮實的掌握。這類題目在無機化學中非常經典，考驗的正是對**半徑比（Radius Ratio）**與配位數關係的靈活應用。
離子半徑與晶格對稱性
在離子晶體中，陽離子與陰離子的半徑比 $\frac{r^+}{r^-}$ 決定了最穩定的空間排列方式。選項中的 $MgF_2$、$TiO_2$ 與 $ZnF_2$ 中的陽離子半徑相對較小，因此它們傾向於形成金紅石結構（Rutile structure），其特徵是陽離子與陰離子的配位數比為 6:3。然而，鈣離子 $Ca^{2+}$ 的半徑明顯大於 $Mg^{2+}$ 或 $Zn^{2+}$，這使得它能容納更多氟離子包圍，進而形成螢石結構（Fluorite structure），配位數提高至 8:4。這種從面心立方（FCC）衍生出的結構，在幾何對稱性上與金紅石的四方晶系截然不同。
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