王顺荣编高教版社结构化学习题答案第8章

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1、第八章晶体的结构与晶体材料小组成员：张海娟（070601301）翁琳琳（070601302）董炎玲（070601303）汤龙女（070601304）陈爱玲（070601305）朱泽艺（070601343）1用晶体结构的能带理论解释导体、半导体和绝缘体的区别。答：能带结构可以解释固体中导体、半导体、绝缘体三大类区别的由来。材料的导电性是由“传导带”中含有的电子数量决定。当电子从“价带”获得能量而跳跃至“传导带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料，因为其传导带与价带之间的“能隙”非常小，在室温下电子

2、很容易获得能量而跳跃至传导带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至传导带，所以无法导电。一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。2、金属键和共价键中离域电子有何本质不同？试用费米能级解释之。答：自旋为半整数（1/2等）的电子是“费米子”，故金属中的“自由”电子氛1服从费米——狄拉克统计分布规律：fF-D=e(EEF)/kT1式中fF-D为电子在能级E上的概率，EF为费米能级，k为玻耳兹曼常

3、数，T为1热力学温度。根据fF-D=，T=0K时，有e(EEF)/kT1当EEF,则fF-D=0；当E=EF,则fF-D=1/2；由fF-D的行为可以看出，费米能级是0K时电子所能占据的最高能级。只有0K时，电子才能完全按能量最低原理充满整个低能级。而对于能量等于EF的量子状态其被电子填充的概率仅为1/2。当T>0K时，如E-EF=kT时fF-D=0.27，由此可见，在一般温度下，金属中的电子在能级上的分布情况是：绝大部分较低能级被电子充满，但当一部分较高的能级在未被完全充满时，就

4、有电子去占据更高能级了，这是金属具有良好导电性的原因。而共价键的离域电子是先排能量低的轨道，这说明了金属键和共价键有着根本的不同。3、金属固溶体和金属化合物有何区别与联系？答：固溶体晶体结构与组成它的溶剂相同，而金属化合物的晶体结构与组成它的组元都不同，通常较复杂。比较固溶体、金属化合物的不同之处，固溶体是指合金在固态下溶质原子溶入溶剂,仍保持溶剂晶格的。一般可以起到固溶强化的作用。金属化合物则是指组成合金的元素相互化合形成一种新的晶格。金属化合物具有熔点、硬度高，脆性大的特点。4、离子晶体有几种基本结构型式？分别

5、与堆积结构有何联系？结构型式堆积型式NaClccpCsCl简单立方立方ZnSccp六方ZnShcpNiAshcpCaF2ccp金红石hcp表8.15、什么是结晶化学定律？试举实例说明结晶化学定律所阐述的具体内容。答:哥希密特晶体化学定律表明：晶体的结构型式取决于其结构基元（原子、离子或原子团）的数量关系、离子的大小关系和极化作用的性质。此定律不仅适用于离子晶体，也适用于其他晶体。而且这三个因素（结构基元的数量关系，离子的大小关系，极化作用的性质）是一个整体。在某些情况下，三者之中可能某一方面起主要作用，这要因情况而

6、定。例如:立方面心ZnS和六方ZnS的同质多晶现象。它们具有相同的原子组成，但是由于排列顺序不同，空间结构不同而具有不同的晶体空隙。6、对于同一离子晶体，马德隆常数的数值有时为何不同？由此可知，利用该常数进行计算时，应该注意哪些？解：对于Nacl型晶体：2NAαZ+Z-e1U=(1-)R0m对于MYNX晶体：Z+Z-(y+x)ρ2U=α＇NAe(1-)R0R0Z+Z-ρ2U=αNAe(1-)R0R01ρ2U=α＇＇NAe(1-)R0R0其中，α，α＇，α＇＇均称为马德隆常数，它与晶体结构的类型有关，在不同的晶体结构

7、型式中，其值不同。而且从上式可见，由于计算点阵能的表达式不同，该常数本身的定义也不同，使用时应先核对一下。7.已知R4NHOH是强碱，而R3NHON和氨水是弱碱。试用氢键理论讨论之。解：因为R4NOH的结构式为RRNOHRR图8.2没有形成氢键所以——OH键易断开所以它为强碱R3NHON的结构式为RRRNO—HONRRHHR图8.3由于O的电负性高，价电子偏向O，H原子带部分正电荷，所以相邻分子间形成氢键所以——OH键不易断开所以它为弱碱NH4OH的结构式为HHNHO—HONHHHHH图8.4同理其分子间也会形成氢

8、键所以它也为弱碱。8、半径为R的圆球围成正三角形空隙，计算中心到顶点的距离。解：由图8.8可知，三角形空隙中心到顶点（球心）的距离为：∵AB=2R;BD=R;2∴AD=3R22∴OA=AD=3R≈1.155R33三角形空隙中心到球面的距离为：OA-R≈1.55R-R=0.155RAOBCD图8.5此即半径为R的圆球作紧密堆积形成的三角形空隙所能容纳的小球的最