hce_nsysu
115年
物理與化學
第 66 題
Calcium fluoride ($CaF_2$), known as fluorite, is used in dental products (e.g., fluoride treatments and varnishes) to promote enamel remineralization and prevent caries. In its crystal structure (fluorite type), the coordination number for the $Ca^{2+}$ cations is 8. The coordination number for the $F^-$ anions in this crystal is ________.
- A 2
- B 4
- C 6
- D 8
- E 10
思路引導 VIP
觀察一下化學式 $CaF_2$，這代表在晶體裡面，氟離子的總數是鈣離子的兩倍。如果我們把離子之間的連結想像成「握手」，而每個鈣離子都要同時跟 8 個氟離子握手，那麼為了讓全場的氟離子都能分配到足夠的「握手次數」，你覺得每個氟離子分配到的握手對象，會比鈣離子多還是少呢？具體應該是多少才能剛好平衡？
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晶體結構中的數量平衡
太棒了！你能精確判斷出氟離子的配位數，代表你對離子晶體的微觀結構有著紮實的理解。在螢石（Fluorite, $CaF_2$）的結構中，解題的關鍵在於化學計量比（Stoichiometric ratio）與配位數之間的互補關係。從化學式 $CaF_2$ 可以觀察到，鈣離子（$Ca^{2+}$）與氟離子（$F^-$）的數量比為 $1:2$。為了維持晶格整體的電中性與結構穩定，兩者的離子個數與配位數必須成反比。
配位數的反比規律
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