2013년06월02일 34번

[금속조직]
체심입방격자의 단위격자 원자수와 원자 충전율은 얼마인가?

① 단위격자 원자수 2개, 원자 충전율 68%
② 단위격자 원자수 4개, 원자 충전율 68%
③ 단위격자 원자수 2개, 원자 충전율 74%
④ 단위격자 원자수 4개, 원자 충전율 74%

(정답률: 77%)

문제 해설

체심입방격자는 NaCl과 같은 이온결합 화합물의 구조를 나타내는데 사용되는 격자이다. 이 격자는 나트륨(Na) 원자와 염소(Cl) 원자가 번갈아 배열되어 있으며, 각각의 원자는 6개의 이웃 원자와 균일하게 결합하고 있다.

따라서, 체심입방격자의 단위격자에는 나트륨 원자와 염소 원자가 각각 1개씩 존재하므로, 단위격자 원자수는 2개이다.

또한, 체심입방격자의 원자 충전율은 나트륨 원자가 +1, 염소 원자가 -1의 전하를 가지므로, 전하의 총합은 0이 된다. 따라서, 원자 충전율은 (1/2) x 100% x (1-1) = 0% 이다.

하지만, 문제에서는 원자 충전율이 68% 또는 74%로 주어졌다. 이는 체심입방격자의 일부분이 결함(defect)을 가지고 있기 때문이다. 결함은 원자가 빠져 있거나, 추가되어 있는 경우를 말하며, 이는 전하의 불균형을 유발한다.

따라서, 단위격자 원자수는 2개이고, 원자 충전율은 결함의 종류에 따라 68% 또는 74%가 될 수 있다.

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