问题 填空题

甲烷分子由一个碳原子和四个氢原子组成,其空间构型为一个各条棱都相等的四面体,四个氢原子分别位于该四面体的四个顶点上,碳原子位于该四面体的中心,它与每个氢原子的距离都是a,若将碳原子和氢原子均视为一个点,则任意两个氢原子之间的距离为______.

答案

显然,四面体的四个顶点在以中心(碳原子)为球心,中心到各顶点(氢原子)的距离为半径的球面上,

如图,将此正四面体ABCD补成正方体BD′,

其中A′、B′、D′也在球面上,

设任意两个氢原子之间的距离为x,则2a=BD′.

 BD′、AB(x)、AA′之间的关系是x=AB=

2
AA′,2a=BD'=
3
AA′,

 因此

2
2
x=
2
3
3
a,∴x=
2
6
3
a,即碳原子到各个氢原子的距离
2
6
3
a.

故答案为:

2
6
3
a

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