晶体结构课后习题含答案

内容发布更新时间 : 2024/11/17 3:53:41星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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和49[MgO6]共棱75O2-和27O2-,不同层的[MgO6]八面体共顶,如1[MgO6]和51[MgO6]共顶是22O2-,同层的[MgO6]与[SiO4]共顶,如T[MgO6]和7[SiO4]共顶22O2-,不同层的[MgO6]与[SiO4]共棱,T[MgO6]和43[SiO4]共28O2-和28O2-;

(3)z=4;

(4)Si4+占四面体空隙=1/8,Mg2+占八面体空隙=1/2。

23、解:透闪石双链结构,链内的Si-O键要比链5的Ca-O、Mg-O键强很多,所以很容易沿链间结合力较弱处劈裂成为纤维状;滑石复网层结构,复网层由两个[SiO4]层和中间的水镁石层结构构成,复网层与复网层之间靠教弱的分之间作用力联系,因分子间力弱,所以易沿分子间力联系处解理成片状。

24、解:石墨中同层C原子进行SP2杂化,形成大Π键,每一层都是六边形网状结构。由于间隙较大,电子可在同层中运动,可以导电,层间分子间力作用,所以石墨比较软。

25、解:(1)Al3+可与O2-形成[AlO4]5-;Al3+与Si4+处于第二周期,性质类似,易于进入硅酸盐晶体结构中与Si4+发生同晶取代,由于鲍林规则,只能部分取代;(2)Al3+置换Si4+是部分取代,Al3+取代Si4+时,结构单元[AlSiO4][ASiO5],失去了电中性,有过剩的负电荷,为了保持电中性,将有一些半径较大而电荷较低的阳离子如K+、Ca2+、Ba2+进入结构中;(3)设Al3+置换了一半的Si4+,则O2-与一个Si4+一个Al3+相连,阳离子静电键强度=3/4×1+4/4×1=7/4,O2-电荷数为-2,二者相差为1/4,若取代超过一半,二者相差必然>1/4,造成结构不稳定。

晶体结构缺陷

1、 说明下列符号的含义:

VNa,VNa’,VCl?,.(VNa’VCl?),CaK?,CaCa,Cai??

2、写出下列缺陷反应式:

(1)NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体; (2)CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体; (3)NaCl形成肖脱基缺陷;

(4)AgI形成弗仑克尔缺陷(Ag+进入间隙)。

3、MgO的密度是3.58克/厘米3,其晶格参数是0.42nm,计算单位晶胞MgO的肖脱基缺陷数。

4、(a)MgO晶体中,肖脱基缺陷的生成能为6eV,计算在25℃和1600℃时热

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缺陷的浓度。(b)如果MgO晶体中,含有百万分之一摩尔的A12O3杂质,则在1600℃时,MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势,说明原因。

5、MgO晶体的肖特基缺陷生成能为84kJ/mol,计算该晶体在1000K和1500K的缺陷浓度。

6、非化学计量化合物FexO中,Fe3+/Fe2+=0.1,求FexO中的空位浓度及x值。

7、非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关,如果增大周围氧气的分压,非化学计量化合物Fe1-XO及Zn1+XO的密度将发生怎么样的变化?增大还是减小?为什么?

8、对于刃位错和螺位错,区别其位错线方向、柏氏矢量和位错运动方向的特点。

9、图2.1是晶体二维图形,内含有一个正刃位错和一个负刃位错。 (a)围绕两个位错柏格斯回路,最后得柏格斯矢量若干? (b)围绕每个位错分别作柏氏回路,其结果又怎样?

10、有两个相同符号的刃位错,在同一滑移面上相遇,它们将是排斥还是吸引?

11、晶界对位错的运动将发生怎么样的影响?能预计吗?

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12、晶界有小角度晶界与大角度晶界之分,大角度晶界能用位错的阵列来描述吗?

13、试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。

14、从化学组成、相组成考虑,试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。

15、试阐明固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物三者之间的异同点,列出简明表格比较。

16、在面心立方空间点阵中,面心位置的原子数比立方体顶角位置的原子数多三倍。原子 B溶入A晶格的面心位置中,形成置换型固溶体,其成分应该是A3B呢还是A2B?为什么?

17、Al2O3在MgO中形成有限固溶体,在低共熔温度1995℃时,约有18重量%Al2O3溶入MgO中,假设MgO单位晶胞尺寸变化可忽略不计。试预计下列情况的密度变化。

(a) O2-为填隙离子。 (b) A13+为置换离子。

18、对磁硫铁矿进行化学分析:按分析数据的Fe/S计算,得出两种可能的成分:Fe1-xS 和FeS1-x。前者意味着是Fe空位的缺陷结构;后者是Fe被置换。设想用一种实验方法以确定该矿物究竟属哪一类成分。

19、说明为什么只有置换型固溶体的两个组份之间才能相互完全溶解,而填隙型固溶体则不能。

20、如果(1)溶剂和溶质原子的原子半径相差超过±15%;(2)两元素的电负性相差超过 ±0.4%,通常这一对元素将不利于形成置换型固溶体,其中前一因

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素往往起主导作用。

仅根据提供的资料提出哪一对金属大概不会形成连续固溶体:Ta—W,Pt—Pb.Co一Ni,Co—Zn,Ti—Ta。

金属 Ti Co Ni 原子半径 (nm) 0.1461 体心立方 0.1251 (>883 ℃ ) 六方 W Pt Pd 0.1370 体心0.1387 0.1750 立方 面心立方 面心面心立方 立方 晶体结构 六方 (<883 ℃ ) Ta 0.1430 体心立方 金属 Zn 原子半径 (nm) 0.1332 晶体结构 六方 0.1246 (<427 ℃ ) 面心立方 (~427 ℃ ) 21、对于MgO、Al2O3,和Cr2O3,其正、负离子半径比分别为0.47、0.36和0.40,则A1203和Cr23形成连续固溶体。 (a)这个结果可能吗?为什么? (b)试预计,在MgO—Cr2O3系统中的固溶度是有限的还是无限的?为什么?

22、某种NiO是非化学计量的,如果NiO中Ni3+/Ni2+=10-4,问每m3中有多少载流子。

23、在MgO-Al2O3和PbTiO2-PbZrO3中哪一对形成有限固溶体,哪一对形成无限固溶体,为什么?

24、将CaO外加到ZrO2中去能生成不等价置换固溶体,在1600℃时,该固体具有立方萤石结构,经x射线分析测定,当溶入0.15摩尔CaO时,晶胞参数a=5.131A,实验测定密度D=0.5477克/cm3,对于CaO-Zr02固溶体来说,从满足电中性来看,可以形成氧离子空位的固溶体也可形成Ca2+嵌入阴离子间隙中的固溶体,其固溶方程为:

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