金属の結晶構造 想定問題 1
次の文は，金属の単体がとる結晶の形について述べたものである。【 】に入る語句・数値の組合せとして，最も適切なものはどれか。
多くの金属の単体は，室温・大気圧のもとで，3種類の結晶構造のどれかをとる。たとえば，CrやWは【ア】構造，AuやNiは【イ】構造，MgやCoは六方最密充填構造である。1つの原子に接しているまわりの原子の数を配位数といい，【ア】構造では【ウ】，【イ】構造と六方最密充填構造ではどちらも12である。また，単位胞（結晶をくり返しつくる最小の単位）に含まれる原子の数は，【ア】構造では2個，【イ】構造では【エ】個である。
アイウエ
解説
ポイント
代表的な金属の結晶構造と，配位数・単位胞の原子の数を問う穴埋めの問題です。
考え方と解き方
金属の例から構造を決め，構造ごとの配位数と原子の数を当てはめます。
ア：体心立方。CrやWは，立方体の角と中心に原子がある体心立方です。
イ：面心立方。AuやNiは，角と面の中心に原子がある面心立方です。
ウ：8。CrやWの構造は，中心の原子が8つの角の原子と接しているので，配位数は8です。
エ：4。AuやNiの構造は，角 8 × 1/8 ＝ 1個，面 6 × 1/2 ＝ 3個で，合わせて4個です。答えは ア 体心立方，イ 面心立方，ウ 8，エ 4
覚えておくこと
- 体心立方（BCC）：立方体の8つの角と中心に原子。例：常温の Fe，Na，Cr，W（テキスト・覚えること）
- 体心立方：原子の数 2個，配位数（接している原子の数）8，a＝4R/√3（立方体の対角線で接する）（テキスト・覚えること）
- 面心立方（FCC）：8つの角と6つの面の中心に原子。例：Al，Cu，Au，Ag，Ni（テキスト・覚えること）
- 面心立方：原子の数 4個，配位数 12，a＝2√2R（面の対角線で接する）（テキスト・覚えること）
類似する過去問：令和6年度 基礎科目 I-4-3、平成29年度 基礎科目 I-4-3、令和2年度 基礎科目 I-4-4
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