IChO prep 2024. Problem 14

Я пробовал решать данную задачу пару раз, но еще не достиг полного понимания:


В данном рисунке Cu -brown, As - purple и S- yellow
Для начала: Почему тут 12 атомов. Как по мне тут должно спорный момент с тем, принадлежат ли оранжевые атомы на краях полностью данной элементарной решетке или нет?
Даже так, дальше понятно что надо 12 * 4 /2 (т.к написано что “coordination number of all atoms is 4”) = 24 связи в элементарной ячейке. По рисунку видно что As имеет по одной связи с Cu и S и одну с As . Так же видно что S не имеет связи с другим атомом S , как и Cu. Из этого уже можно найти количество каждых связей. Только принимается что каждый атом - тетраэдр , но не видно какую еще связь образует As , такая же ситуация с Cu и S

Вот решение:

2 лайка

Да вроде бы нет. По верхним рисункам вполне наглядно что оранжевые атомы полностью находятся внутри одной элементарной ячейки.

Попробуй транслировать несколько элементарных ячеек подряд, там будет наглядно, что один атом мышьяка должен быть связан с еще двумя атомами мышьяка. Тогда получается что один атом мышьяка делает вклад \dfrac{1}{2} в образование связи \ce{As-As}. Раз уж всего имеется четыре атома мышьяка в одной эл.ячейке, и один атом мышьяка связан с двумя атомами мышьяка, то кол-во связей \ce{As-As} равно \dfrac{1}{2} \cdot 2 \cdot 4 = 4.

Аналогично с медью и серой. С помощью трансляции можно придти к выводу о том, что один атом серы связан с тремя атомами меди (соответственно, и наоборот). Тогда получается что каждый атом меди и серы вносит вклад \dfrac{1}{2} = 0.5 в образование связи \ce{S-Cu}. Раз уж всего имеется суммарно восемь атомов серы и меди в одной эл.ячейке, и каждый рассматриваемый атом (будь то сера или медь) связан с тремя другими атомами (сера или медь) можно сделать вывод о том, что всего связей \ce{Cu-S} имеется 0.5 \cdot 3 \cdot 8 = 12.

P.S. В расчетных целях вовсе необязательно, чтобы атомы \ce{X} и \ce{Y} вносили одинаковый вклад в образование связи \ce{X-Y} (можно проверить для общего случая, ответ при этом не изменится). Однако, для удобства в расчетах я принял что вклады каждого атома равноценные.

6 лайков

Понял. У меня возникают проблемы когда элементарную ячейку разбивают на 3 рисунка с xy, xz, yz, намного легче когда сразу xyz. Попробовал представить и вроде бы так и есть, но сложно

2 лайка