材料科学与工程基础 教学课件 作者 顾宜 主编第三章第二讲.ppt

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1、3-3无机非金属材料的结构和组成Composition&StructureofInorganic-nonmetalicMaterialsComposition&StructureofInorganic-nonmetalicMaterialsSimpleCrystallineStructurecomputethetheoreticaldensitySilicateCrystallineStructuresandNoncrystallineStructureCeramicsCarbonanditsPoly

2、morphicCompounds3-3无机非金属材料的结构和组成Composition&StructureofInorganic-nonmetalicMaterials3-3-1组成和结合键1.组成广义：除有机物和金属以外。常见的陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料组分components：硅酸盐类氧化物类，氮、碳（不含H）。2.结合键bondingtype离子键正负离子、键强度高、紧密堆积、无方向性，金属氧化物，氧化镁、氧化铝共价键共用电子对、有方向性如金钢石、混合键（离子、共价），大多数。混合键-----离

3、子键和共价键之间的过渡。元素电负性的大小，。Chapter33、离子半径与配位数IonicRadiiandCoordinationNumberTable3.3Table3.43-3-2无机非金属材料中的简单晶体结构SimpleCrystallineStructureAX-TYPECRYSTALSTRUCTURESAmXp-TYPECRYSTALSTRUCTURESAmBnXp-TYPECRYSTALSTRUCTURESSection3.6面心立方四面体间隙数：每晶胞：8每原子：8/4=2间隙大小（半径

4、）=√3a/4－R=0.225R八面体间隙数：每晶胞：[1(体)+1/4×12(棱)]=4每原子：4/4=1间隙大小（半径）=a/2－R=0.414R体心立方（bcc）八面体间隙数：四面体间隙数：每晶胞：每晶胞：[1/2×6(面)+1/4×12(棱)]=6[4×1/2×6(面)]=12每原子：6/2=3每原子：12/2=6间隙大小（半径）间隙大小（半径）=a/√2－R=0.633R<110>=√5a/4－R=0.291R=a/2－R=0.154R<001>AXAmXpAmBnXpTable3.51.单

5、晶硅立方晶系、共价晶体、sp3杂化，8个原子几种典型晶体结构2.氯化钠与氯化铯AX-TYPESodiumchloride(Rocksalt)andCesiumchloride正负离子半径比配位数Na+/Cl-0.5246正八面体配位Cs+/Cl-0.9338立方体配位Figure3.5Figure3.6FIGURE3.313.氟化钙Fluorite(CaF2)AmXp-TYPEF:8*1/812*1/46*1/21=8Figure3.84.面心立方ZnS和六方ZnS极性共价键Zn-S[ZnS4]4-面

6、心立方ZnSS配位数4、位于面心立方点上Zn配位数4、位于四面体间隙AX-TYPEFigure3.7六方ZnS5.钙钛矿晶体CaTiO3AmBnXp-TYPE立方晶系Ca2+立方体顶角配位数12O2-面心配位数6，Ti4+体心配位数6位于八面体间隙[TiO6]8-八面体Ti4+八面体中心6．尖晶石型晶体(MgAl2O4—AB2O4)O2-面心立方密堆立方晶系A2+填充在四面体间隙B3+填充在八面体间隙单位晶胞包含8个分子，A8B16O32形成64个四面体空隙、填充率1/832个八面体空隙、填充率1/2

7、A块中A2+填充1/4的四面体间隙共2个、4*2=8B块中B3+填充八面体间隙共4个、4*4=16(棱、心）共棱小块的结构相同，共面小块的结构不同反尖晶石B(AB)O4Al(MgAl)O4四面体间隙八面体间隙nthenumberofformulaunits1withintheunitcellACthesumoftheatomicweightsofallcationsintheformulaunitAAthesumoftheatomicweightsofallanionsintheformulaunit

8、VCtheunitcellvolumeNAAvogadro’snumber,6.023×1023formulaunits/molCalculationofDensitySection3.7EXAMPLEPROBLEM3.6Onthebasisofcrystalstructure,computethetheoreticaldensityforsodiumchloride.Howdoesthiscomparewithitsmeasureddensity?SO