はじめに

大学入試で頻出のイオン結晶には「塩化ナトリウム型構造(NaCl型構造)」「塩化セシウム型構造(CsCl型構造)」「硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)」の3種類がある。このページではそのうち「塩化セシウム型構造(CsCl型構造)」のイオン結晶について、単位格子あたりに含まれる陽イオン・陰イオンの数、配位数、イオン半径と単位格子一片の長さの関係、限界半径比などを1つ1つ丁寧に解説していく。ぜひこの機会に塩化セシウム型構造(CsCl型構造)のイオン結晶をマスターし、他の受験生と差をつけよう!


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塩化セシウム型構造とは

下図のような構造を持つイオン結晶を塩化セシウム型構造(CsCl型構造)という。


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塩化セシウム型構造に含まれる陽イオン・陰イオンの数

Na+の数

まずは、塩化セシウム型構造(CsCl型構造)に含まれるCs+を数えていこう。

塩化セシウム型構造(CsCl型構造)に含まれるCs+は格子の中心にある1コのみ。

従って、塩化セシウム型構造(CsCl型構造)に含まれるCs+の数は1コである。

Clの数

次に、塩化セシウム型構造(CsCl型構造)に含まれるClを数えていこう。

塩化セシウム型構造(CsCl型構造)の単位格子に含まれるClは全て単位格子の頂点に存在しており、各頂点にあるClは8分割された状態になっている。

従って、8分割(1/8)したものが頂点の数分=8コあるので…

\[
\mathtt{ \frac{ 1 }{ 8 }×8=1 }
\]

塩化ナトリウム型構造(NaCl型構造)に含まれるClの数は1コである。


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塩化セシウム型構造の配位数

塩化セシウム型構造(CsCl型構造)では、中心のCs+は周りの8コのClと接しており、同様にClも周りの8コのCs+と接している。従って、塩化セシウム型構造(CsCl型構造)の各イオンの配位数はとなる。


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塩化セシウム型構造のイオン半径と単位格子一辺の長さとの関係

Cs+・Clのイオン半径をそれぞれrCs+・rCl、単位格子一辺の長さをrとし、塩化セシウム型構造(CsCl型構造)の面の部分に注目すると…

\[
\mathtt{ \sqrt{ 3 }a=2(r_{Cs^{+} }+r_{Cl^{-}}) }
\]

イオン半径と単位格子一辺の長さの間にこのような関係があることがわかる。

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塩化セシウム型構造の限界半径比

塩化セシウム型構造(CsCl型構造)の限界半径比は≧0.73である。限界半径比について詳しくは「限界イオン半径比とは?定義から求め方、配位数との関係などを大公開!」を参照。


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関連:他の結晶も併せて押さえよう。

この世にはイオン結晶(塩化セシウム型構造)以外にも数多くの結晶が存在する。いずれも入試頻出なので、各結晶の特徴や違いなどをきちんと押さえておこう。

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