問題 2

酸化銅(I)

\ce{Cu2O}

は固体エレクトロニクスや太陽電池に用いられる半導体である。立方晶単位格子の格子定数は

a = 427.0

pm で、酸素原子（A）が体心立方副格子を、銅原子（B）が面心立方副格子を形成する。(a) Cu と O の配位数はいくらか。(b) 最短の

\ce{O-O}

、

\ce{Cu-O}

、

\ce{Cu-Cu}

間距離を計算せよ。(c) 化学量論組成

\ce{Cu2O}

の理論密度（g cm

^{-3}

）を計算せよ。(d) ある非化学量論試料では全 Cu 原子の

0.2\%

が

\ce{Cu^2+}

に酸化されていた。Cu サイトの空孔率は何パーセントか、また

\ce{Cu_{2-x}O}

の

x

はいくらか。(e)

\ce{Cu2O}

と以下の物質との反応式を書け：(1) 湿潤空気中の

\ce{O2}

、(2) 希硫酸、(3) 熱濃硫酸。

ステップ 1/5: 配位数

\text{Coordination numbers: } \text{Cu} = 2 \; (\text{linear}), \quad \text{O} = 4 \; (\text{tetrahedral})

分析

組成式は $\ce{Cu2O}$ なので配位数の比は $CN(\ce{O}) : CN(\ce{Cu}) = 2 : 1$ 。酸素が四面体配位（ $CN = 4$ ）であるため、銅は直線配位（ $CN = 2$ ）。