武汉理工大学材料科学基础_第二章_部分习题课件.ppt

ID:57136928

大小:251.00 KB

页数:21页

时间:2020-08-01

武汉理工大学材料科学基础_第二章_部分习题课件.ppt_第1页
武汉理工大学材料科学基础_第二章_部分习题课件.ppt_第2页
武汉理工大学材料科学基础_第二章_部分习题课件.ppt_第3页
武汉理工大学材料科学基础_第二章_部分习题课件.ppt_第4页
武汉理工大学材料科学基础_第二章_部分习题课件.ppt_第5页
资源描述:

《武汉理工大学材料科学基础_第二章_部分习题课件.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库

1、第二章晶体结构与晶体中的缺陷习题课2、书写缺陷反应式应遵循的原则3、缺陷浓度计算4、固溶体的分类及形成条件5、研究固溶体的方法第一章习题课1、缺陷的分类6、非化学计量化合物点缺陷热缺陷杂质缺陷非化学计量结构缺陷(电荷缺陷)Frankel缺陷Schttyq缺陷非化学计量化合物类型:阳离子填隙型阴离子间隙型阳离子空位型阴离子缺位型2-1名词解释:类质同晶:化学组成相似或相近的物质,在相同的热力学条件下,形成的晶体具有相同的结构,这种现象称为类质同晶现象。同质多晶:化学组成相同的物质,在不同的热力学条件下,

2、结晶成结构不同的晶体的现象。正型尖晶石:MgAl2O4(尖晶石)型结构O2-按立方紧密堆积排列,二价离子A充填1/8四面体空隙,三价离子B充填1/2八面体空隙——正型尖晶石结构反型尖晶石结构:二价阳离子充填八面体空隙,三价阳离子一半充填四面体空隙,另一半充填八面体空隙中。弗仑克尔Frankel缺陷:正常结点上的原子(离子)跳入间隙,形成间隙原子。肖特基Schttky缺陷:正常结点上的原子离开平衡位置迁移到晶体表面,在原来位置形成空位。刃位错:位错线与滑移矢量垂直的位错。螺旋位错:位错线与滑移方向相互平

3、行,位错线周围的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面,故称为螺位错。2-2ThO2具有萤石结构:Th4+离子半径为0.100nm,O2-离子半径为0.140nm,试问a)实际结构中的Th4+正离子配位数与预计配位数是否一致?b)结构是否满足鲍林规则。b)不满足多面体规则,可满足电价规则。(1)第一规则(多面体规则):围绕每一阳离子,形成一个阴离子配位多面体,阴、阳离子的间距决定于它们的半径之和,阳离子的配位数则取决于它们的半径之比。(2)第二规则(静电价规则):在一个稳定的晶体结构中,从所有相邻的阳离

4、子到达一个阴离子的静电键的总强度,等于阴离子的电荷数。由萤石型结构知:Th4+离子的CN=8,O2-离子的CN=4S=Z+/n=4/8=1/2Z-=∑Si=1/2×4=2即等于O2-离子的电价Z-=2答:a)预计计算值:因为r+/r-=0.100/0.140=0.7140.414<0.714<0.732,当配位数为8时不稳定,预计配位数为7或6。实际值:由于ThO2具有萤石结构,实际Th4+正离子配位数为八配位。所以实际与预计不一致。MgO具有NaCl结构,根据O2-半径0.140nm和Mg2+半径为

5、0.072nm,计算①球状离子所占据的空间分数(堆积系数);②MgO的密度。解:①MgO属于NaCl型结构,即面心立方结构,每个晶胞中含有4个Mg2+和4个O2-,故MgO所占体积为VMgO=4×4/3π(RMg2+3+RO2-3)=16/3π×(0.0723+0.1403)=0.0522(nm3)∵Mg2+和O2-在面心立方的棱边上接触∴a=2(RMg2++RO2-)=2×(0.072+0.140)=0.424nm∴堆积系数=VMgO/V晶胞=0.0522/(0.424)3=68.5%②DMgO=m

6、MgO/V晶胞=n.(M/N0)/a3=4×(24.3+16.0)/[(0.424×10-7)3×6.02×1023]=3.51g/cm32-3在萤石晶体结构中,Ca2+半径0.112nm,F-半径0.131nm,萤石晶胞棱长为0.547nm,求:⑴萤石晶体中离子堆积系数(球状离子所占据的空间分数)⑵萤石的密度解:①萤石属于立方面心结构,每个晶胞中含有4个Ca2+和8个F-,故CaF2所占体积为VCaF2=4×4/3π(RCa2+3)+8×4/3π(RF-3)=16/3π×0.1123+32/3π0.

7、1313=0.0988(nm3)∵a=0.547nm∴V晶胞=0.5473=0.1637nm3∴堆积系数=VCaF2/V晶胞=0.0988/0.1637=60.4%②DCaF2=mCaF2/V晶胞=n.(M/N0)/a3(阿伏加德罗常数N0=6.02×1023mol-1)=4×(40+2×19)/[(0.1637×10-21)×6.02×1023]=3.17g/cm32-4硅酸盐晶体结构分类原则:根据结构中硅氧四面体的连接方式分成五种硅酸盐晶体结构类型与Si/O比的关系2-5(1)O2-作立方面心堆积

8、时,画出适合阳离子位置的间隙类型及位置,(以一个晶胞为结构基元表示出来);  (2)计算八而体空隙数与O2-数之比,四面体空隙数与O2-数之比; (3)用键强度及鲍林规则解释(电价规则),对于获得稳定结构各需何种价离子(空隙内各需填入何种价数的阳离子,举出—个例子)I.所有八而体空隙位置均填满;II.所有四面体空隙位置均填满;III.填满—半八面休空隙位置.IV.填满—半四面体空隙位置;解:(1)略(第一章中等大球体立方米堆);第一章PPT113-119

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
正文描述:

《武汉理工大学材料科学基础_第二章_部分习题课件.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库

1、第二章晶体结构与晶体中的缺陷习题课2、书写缺陷反应式应遵循的原则3、缺陷浓度计算4、固溶体的分类及形成条件5、研究固溶体的方法第一章习题课1、缺陷的分类6、非化学计量化合物点缺陷热缺陷杂质缺陷非化学计量结构缺陷(电荷缺陷)Frankel缺陷Schttyq缺陷非化学计量化合物类型:阳离子填隙型阴离子间隙型阳离子空位型阴离子缺位型2-1名词解释:类质同晶:化学组成相似或相近的物质,在相同的热力学条件下,形成的晶体具有相同的结构,这种现象称为类质同晶现象。同质多晶:化学组成相同的物质,在不同的热力学条件下,

2、结晶成结构不同的晶体的现象。正型尖晶石:MgAl2O4(尖晶石)型结构O2-按立方紧密堆积排列,二价离子A充填1/8四面体空隙,三价离子B充填1/2八面体空隙——正型尖晶石结构反型尖晶石结构:二价阳离子充填八面体空隙,三价阳离子一半充填四面体空隙,另一半充填八面体空隙中。弗仑克尔Frankel缺陷:正常结点上的原子(离子)跳入间隙,形成间隙原子。肖特基Schttky缺陷:正常结点上的原子离开平衡位置迁移到晶体表面,在原来位置形成空位。刃位错:位错线与滑移矢量垂直的位错。螺旋位错:位错线与滑移方向相互平

3、行,位错线周围的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面,故称为螺位错。2-2ThO2具有萤石结构:Th4+离子半径为0.100nm,O2-离子半径为0.140nm,试问a)实际结构中的Th4+正离子配位数与预计配位数是否一致?b)结构是否满足鲍林规则。b)不满足多面体规则,可满足电价规则。(1)第一规则(多面体规则):围绕每一阳离子,形成一个阴离子配位多面体,阴、阳离子的间距决定于它们的半径之和,阳离子的配位数则取决于它们的半径之比。(2)第二规则(静电价规则):在一个稳定的晶体结构中,从所有相邻的阳离

4、子到达一个阴离子的静电键的总强度,等于阴离子的电荷数。由萤石型结构知:Th4+离子的CN=8,O2-离子的CN=4S=Z+/n=4/8=1/2Z-=∑Si=1/2×4=2即等于O2-离子的电价Z-=2答:a)预计计算值:因为r+/r-=0.100/0.140=0.7140.414<0.714<0.732,当配位数为8时不稳定,预计配位数为7或6。实际值:由于ThO2具有萤石结构,实际Th4+正离子配位数为八配位。所以实际与预计不一致。MgO具有NaCl结构,根据O2-半径0.140nm和Mg2+半径为

5、0.072nm,计算①球状离子所占据的空间分数(堆积系数);②MgO的密度。解:①MgO属于NaCl型结构,即面心立方结构,每个晶胞中含有4个Mg2+和4个O2-,故MgO所占体积为VMgO=4×4/3π(RMg2+3+RO2-3)=16/3π×(0.0723+0.1403)=0.0522(nm3)∵Mg2+和O2-在面心立方的棱边上接触∴a=2(RMg2++RO2-)=2×(0.072+0.140)=0.424nm∴堆积系数=VMgO/V晶胞=0.0522/(0.424)3=68.5%②DMgO=m

6、MgO/V晶胞=n.(M/N0)/a3=4×(24.3+16.0)/[(0.424×10-7)3×6.02×1023]=3.51g/cm32-3在萤石晶体结构中,Ca2+半径0.112nm,F-半径0.131nm,萤石晶胞棱长为0.547nm,求:⑴萤石晶体中离子堆积系数(球状离子所占据的空间分数)⑵萤石的密度解:①萤石属于立方面心结构,每个晶胞中含有4个Ca2+和8个F-,故CaF2所占体积为VCaF2=4×4/3π(RCa2+3)+8×4/3π(RF-3)=16/3π×0.1123+32/3π0.

7、1313=0.0988(nm3)∵a=0.547nm∴V晶胞=0.5473=0.1637nm3∴堆积系数=VCaF2/V晶胞=0.0988/0.1637=60.4%②DCaF2=mCaF2/V晶胞=n.(M/N0)/a3(阿伏加德罗常数N0=6.02×1023mol-1)=4×(40+2×19)/[(0.1637×10-21)×6.02×1023]=3.17g/cm32-4硅酸盐晶体结构分类原则:根据结构中硅氧四面体的连接方式分成五种硅酸盐晶体结构类型与Si/O比的关系2-5(1)O2-作立方面心堆积

8、时,画出适合阳离子位置的间隙类型及位置,(以一个晶胞为结构基元表示出来);  (2)计算八而体空隙数与O2-数之比,四面体空隙数与O2-数之比; (3)用键强度及鲍林规则解释(电价规则),对于获得稳定结构各需何种价离子(空隙内各需填入何种价数的阳离子,举出—个例子)I.所有八而体空隙位置均填满;II.所有四面体空隙位置均填满;III.填满—半八面休空隙位置.IV.填满—半四面体空隙位置;解:(1)略(第一章中等大球体立方米堆);第一章PPT113-119

显示全部收起
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。
关闭