【プロ講師解説】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種類があります。このページではそのうち『イオン結晶(硫化亜鉛型構造)の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』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

硫化亜鉛型構造とは

下図のような構造をもつイオン結晶を硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)という。

硫化亜鉛型構造に含まれる陽イオン・陰イオンの数

Zn2+の数

4コ
Point!

まずは、硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)に含まれるZn2+を数えていこう。

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)の単位格子には丸々1コのZn2+が4コ存在する。

したがって、硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)の単位格子に含まれるZn2+の数は4コである。

S2-の数

4コ
Point!

まずは、硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)に含まれるS2-を数えていこう。

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)に含まれるS2-のうち、格子の各頂点にあるものはS2-を8分割した状態になっている。

したがって、8分割(1/8)したものが頂点の数分=8コあるので…

\[
\mathtt{ \frac{ 1 }{ 8 }×8=1 }
\]

頂点にあるS2-の数は合わせて1コである。

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)に含まれるS2-のうち、各“面”の中心にあるものは、S2-を2分割したものになっている。

したがって、2分割(1/2)したものが面の数分=6コあるので…

\[
\mathtt{ \frac{ 1 }{ 2 }×6=3 }
\]

面の中心にあるS2-の数は合わせて3コである。

以上より、硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)に含まれるS2-の数は…

\[
\mathtt{ 1+3=4 }
\]

4コである。

硫化亜鉛型構造の配位数

4
Point!

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)では、Zn2+は周りの4コのS2-と接しており、同様にS2-も周りの4コのZn2+と接している。
したがって、硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)の各イオンの配位数はとなる。

硫化亜鉛型構造の限界半径比

≦0.41
Point!

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)の限界半径比は≦0.41である。

※限界イオン半径比について詳しくは限界イオン半径比(定義・求め方・配位数との関係など)を参照

硫化亜鉛型構造に関する演習問題

問1

【】に当てはまる用語を答えよ。

下図のような構造をもつイオン結晶を【1】という。

【問1】解答/解説:タップで表示
解答:【1】硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)

下図のような構造をもつイオン結晶を硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)という。


問2

【】に当てはまる用語を答えよ。

硫化亜鉛型構造に含まれるZn2+の数は【1】コである。

【問2】解答/解説:タップで表示
解答:【1】4

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)の単位格子には丸々1コのZn2+が4コ存在する。

したがって、硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)の単位格子に含まれるZn2+の数は4コである。

問3

【】に当てはまる用語を答えよ。

硫化亜鉛型構造に含まれるS2-の数は【1】コである。

【問3】解答/解説:タップで表示
解答:【1】4

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)に含まれるS2-のうち、格子の各頂点にあるものはS2-を8分割した状態になっている。

したがって、8分割(1/8)したものが頂点の数分=8コあるので…

\[
\mathtt{ \frac{ 1 }{ 8 }×8=1 }
\]

頂点にあるS2-の数は合わせて1コである。

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)に含まれるS2-のうち、各“面”の中心にあるものは、S2-を2分割したものになっている。

したがって、2分割(1/2)したものが面の数分=6コあるので…

\[
\mathtt{ \frac{ 1 }{ 2 }×6=3 }
\]

面の中心にあるS2-の数は合わせて3コである。

以上より、硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)に含まれるS2-の数は…

\[
\mathtt{ 1+3=4 }
\]

4コである。

問4

【】に当てはまる用語を答えよ。

硫化亜鉛型構造の配位数は【1】である。

【問4】解答/解説:タップで表示
解答:【1】4

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)では、Zn2+は周りの4コのS2-と接しており、同様にS2-も周りの4コのZn2+と接している。
したがって、硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)の各イオンの配位数はとなる。


問5

【】に当てはまる用語を答えよ。

硫化亜鉛型構造の限界イオン半径比は≦【1】である。

【問5】解答/解説:タップで表示
解答:【1】0.41

硫化亜鉛型構造(ZnS型構造)の限界半径比は≦0.41である。

※限界イオン半径比について詳しくは限界イオン半径比(定義・求め方・配位数との関係など)を参照

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著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり(過去生徒合格実績:東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

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