材料化学重点

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1、材料化学重点1.1化学键的本质及分类材料：可为社会接受而乂能经济的制造有用器件的物质叫材料。离子键：离子键是一种静电型键，是由电荷相反的离子通过其过剩电荷的库仑引力所形成的。氯化钠结构氯化钠结构的一个原胞如图2-1（a）m示.它可以看作是两个分别由钠爲子和氮离子构成的面心立方格子互相渗入交错而形成的.每个离子周固均有六个最邻近的异性离子（配所冇碱金属卤化物（陰CKl.CsBr和CsI外).碱上金属氧化物和硫族化物、卤化银（除AgBi■外人均貝有就化劭型的结构.氯化鉅结构它可以看作是一个绝段子的立方格子和氯.离子的立方格子互相湊人交错而构成•錐寓子位子氮盛子立方格子的中心

2、，反之亦然.因此，每个翦子的配位数为8.具有氯化勉结掏的化令物有；鉅的卤化物（除OF外人T1CI■一些络合物，如K[SbF二Ag[NbF』[BE（RQRS04、[NKHQ）訂[SnCl訂.闰锌矿（ZnS〉结构这种绪构如图2^1（c）所示"其中锌斑子被硫癘子以四面体的四个顶角的方式包围着.可以把这种结掏看作是在硫寓子按ABCABC^…方立方密堆积中，硫离子所构成的四面体中间的空隙里，有一半除充有锌离子.因此,每个离子的配位数是以・属于这种结构的还有CuXxMS和MSe(其中M=Be?Mb,Zn,CdtHg)、MP、MAs和MSb(MAl,Ga,In),SiC等.纤铎矿(Z

3、nS)结构这种结构如图2-1(d)所示，可以看作足負离子SL按人……六方密堆积，薜离子血X占据其中-.•半的四面体间際•、在这种结构中,硫為子和锌翦子周围的配位数均为4.它与闪锌矿结构的差别仅在F密堆积的恳次，参看本章§27.具有纤锌矿结枸的化呑物有:BeO.ZnO.MN(其中M二A1,Ga、【血人MnS等.钙窝每个阴离莹石结絢・这种结构如图2-1Ce)所示.在这种结构中，子占据面心立方格子各格点的位置,格子中有8个氟离子，氟离子按最邻近的四个钙离子以四面体方式配位着.因此，子的配位数为4,阳期子的配位数为8.许多金属(如Cd,P—Sr,B巧飽氟化物、鍛系和鋼系元素的二

4、氧化物、二氧化錯等具有这种结构.如黑在氟化钙结构中，阳离子和阴离子互易扶位，则形戒一种反蛮石结构，LJO、NaQ等具有这种结构.金红石结构这种结构如图2-UO所示.阳离子占拯体心立方格子的各点，同时被六个阴离子配位着•多数过渡元素和虫金属的二氧化驹，如GeQ、SnO2>MnO2>RuO^、0s02%PbQ等，以及钱"镰、钻、鉄、猛、铮的二氟化物都具有金红石的结构•离子极化：在外电场作用下，离子屮电子分布的重心会偏离原子核而导致离子的变形，产生诱导偶极矩。离子极化率：外电场强度除以偶极矩离子极化率的大小就是表示在外电场的作用下电子云变形的能力，它主要取决于核电荷对外层电了

5、吸引的强弱程度和外层电了的数目。影响因素：1.离子半径：离子半径大，极化率大2.离子价数：离子价数越高，极化力越大3.离子的电子云构型：含dx电子的过渡元索的正离子一般比具有惰性气体构型的止离了有较大的极化率共价键的特点：共价键晶体结构稳定没有可移动的电子，所以不导电，熔点从低到高范围较宽，但纯共价晶体的熔点一般都是很高的，硬度很大。金属键的特征：是没有方向性和饱和性，结构上为密堆积，具冇高的配为数和大的密o診带理论：能带理论就是认为品体屮的电子是在整个品体内运动的共冇化电子，并且共有化电子是在晶体周期性的势场中运动；结果得到：共有化电子的本征态波函数是Bloch函数形

6、式，能量是由准连续能级构成的许多能带。金属的能带结构：最高占有带（即价带）仅仅部分充满，或者能带发生重叠。绝缘体的能带结构：价带全满，11与下一个能带被一个大的禁带隔开。半导体的能带结构：价带全满，且与下一个能带被一个相对于绝缘体禁带隙要小的禁带隔开。（Eg=0.5〜3eV）1.2利用能带理论来解释固体电性能木征半导体：半导体性质是由于电子从满带被激发到导带而产生的。杂质半导体：其电性能受外加掺杂剂控制的一类半导体。载流了：对电导有贡献的粒了。包括满带中的空穴和导带中的电了。本征半导体是高纯材料，它的载流子为激发到导带的电子和留在满带的空穴，冃两者的浓度相等，其值完全受

7、能带间隙的大小和温度的支配。木征半导体-般都要求是高纯物质，制备上往往是极其闲难的。另外，本征半导体的能隙较宽，一般条件下的热激发是很难逾越的。1・3缺陷点缺陷：品格周期性的破坏发生在一个或几个品格常数的限度范围内，这类缺陷统称为点缺陷。肖脱基缺陷：正负离子由正常的格点位置跑出到表面，晶体内部生成相应的空位,其化学组成比是不变的。（正负离子空位成对出现）弗伦克耳缺陷：离了离开止常格点位置进入间隙位置而形成的。通常移动到间隙位置上的离子其半径都较小，多为阳离子。（空位与填隙原子成对）杂质点缺陷：a・替代式杂质点缺陷b・填隙式杂质点缺陷电子缺