為什麼金剛石原子級結構是正四面體，而晶體是正八面體？

1樓：

因為在金剛石的晶胞中存在4/1螺旋軸吧，然後這些螺旋軸在巨集觀晶體中退化為4重旋轉軸，在Td點群的基礎上增加4重旋轉軸，就會得到Oh點群，然後正八面體是Oh點群的乙個代表性的形狀

2樓：

不請自來。在固態化學裡乙個材料的基本單位是晶胞而不是分子。因此即便很多材料原子之間以共價鍵相連，我們也不太在意它們的分子幾何。

大多數固態材料的排布方法是層層排列，金剛石屬於兩層原子緊密排列，可以參考堆橘子。每三個橘子堆成緊密的三角形然後中間的空穴上就可以再堆乙個橘子。每兩層都這麼排布的原子每個碳原子都是它周圍四個碳原子的四面體中心。

金剛石碳原子屬於麵心立方晶胞，每個碳原子都佔據晶胞中的四面體中心，因此從分子的角度看碳原子是四面體結構。而從晶胞角度來看金剛石多是八面體的晶體。

順便建議把這個問題加乙個無機化學的tag，大多數大學的無機化學課都會講材料的堆積和結構之類的問題。

3樓：小侯飛氘

天然金剛石確實容易長成八面體形狀。實際上，很多立方晶系的寶石都容易長成八面體形狀：

天然形成的八面體金剛石

這種特性與寶石的晶體結構有關。很多寶石和金剛石在原子尺度的排列方式都是類似的，如下圖所示：

金剛石的原子結構

上圖中的每個立方體也稱為晶胞，是能反映晶體對稱性的最小結構單元：

金剛石的麵心立方晶胞

這種麵心立方的晶胞內確實包含許多正四面體。並且，這些四面體的表面都是原子堆積最緊密的面，也稱密排面。一般來說，同樣面積的表面，密排面具有最低的能量，因此在晶體形核和生長過程中，密排面往往最容易形成。

金剛石晶體中存在四個等價但不同方向的密排面，所以，直覺上，天然形成的金剛石應該會是個正四面體形狀：

金剛石按密排面堆積成正四面體

然而這樣的四面體由四個非常尖銳的頂角。對同樣體積的材料而言，頂角越尖銳，表面積越大，表面能就越高，就越不穩定。

所以，相比於長出四個尖銳的頂角，金剛石更願意長的「圓潤」一些。把四個頂角沿著密排面切掉，剩下的表面依然是能量最低的密排面，但同樣體積材料的表面積卻減小了很多，自然也就更穩定，更容易形成。

切掉四個頂角後，正四面體就變成了更「圓潤」的正八面體，也就是我們常看見的天然金剛石形狀：

正四面體除掉尖銳頂角後變成正八面體

認真寫科普

4樓：乙隻包子好

即使是單晶金剛石也不一定是八面體吧…晶體是什麼形狀會受很多因素影響的啊…

說金剛石的原子結構是四面體應該是高中說法，但是這種說法沒法完全地體現出金剛石結構的對稱性，一般取晶胞還是類似麵心立方的那種，不過結構名字就叫金剛石結構。