武汉工程大学《材料科学基础》.doc

《武汉工程大学《材料科学基础》.doc》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、第一章晶体结构第一部分重点定义1.空间点阵：这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。2.阵点：为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。3.晶胞：具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。4.配位数：配位数(CN)是指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。5.空间利用率：晶体结构中原子体积占总体积的百

2、分比。如以一个晶胞来计算，则空间利用率就是晶胞中原子体积与晶胞体积之比值，即式中CP为空间利用率；n为晶胞中原子数；v是一个原子的体积。6.反萤石结构：这种结构与萤石完全相同，只是阴、阳离子的个数及位置刚好与萤石中的相反，即金属离子占有萤石结构中F—的位置，而02—离子或其他负离子占Ca2+的位置，这种结构称为反萤石结构。7.离子极化：离子极化指的是在离子化合物中，正、负离子的电子云分布在对方离子的电场作用下，发生变形的现象。8.离子极化对晶体结构产生的影响：其会导致粒子间距缩短，离子配位数降低，同时变形的电子云相互重叠，使键性由离子键向共价键过

3、度，最终使晶体结构发生变化。9.最紧密堆积原理：在形成晶体的过程中，物质质点之间趋向于尽可能靠近，从而形成最紧密堆积。最紧密堆积分等大球体的最紧密堆积和不等大球体的紧密堆积两种。适用于适用于典型的离子晶体和金属晶体.10.不等大球体的紧密堆积时，较大的球将按六方和立方最紧密堆积方式进行堆积，而较小的球则按自身体积的大小填入其中的八面体空隙中或四面体空隙中。11晶体结构：晶体结构＝点阵＋基元12.晶胞所具有的条件：a)  选取的平行六面体能代表整个空间点阵的对称性；b) 平行六面体内相等的棱和角的数目最多；c)  平行六面体棱间的直角最多；d) 在

4、满足上述条件下，晶胞应具有最小的体积。总之，晶胞的选择既要考虑周期性，又要考虑宏观对称性13.布拉菲点阵：7个晶系，14种晶格14.声电效应15.电光效应16.压电效应二．重点结论1.等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。2.n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。3.三种常见晶体结构项目面心立方体心立方密排六方晶胞原子数426点阵常数配位数12812堆积系数74.05%68.02%74.05%4.重点离子化合物结构化合物晶系晶格配位数ZNaClCsCl立方ZnS六方Z

5、nSCaF25.硅酸盐晶体结构非常复杂，但不同的结构之间具有下面的共同特点：（1）结构中的Si4+离子位于O2-离子形成的四面体中心，构成硅酸盐晶体的基本结构单元[SiO4]四面体。Si-O-Si是一条夹角不等的折线，一般在145°左右。（2）[SiO4]四面体的每个顶点，即O2-离子最多只能为两个[SiO4]四面体所共用。（3）两个相邻的[SiO4]四面体之间只能共顶而不能共棱或共面连接。（4）[SiO4]四面体中心的Si4+离子可以部分地被Al3+离子所取代，取代后结构本身不发生太大变化，即所谓的同晶取代，但晶体的性质发生了很大的变化。这为材

6、料的改性提供了可能。6.硅酸盐的化学式表征方法主要有以下两种：（1）氧化物表示法将构成硅酸盐晶体的所有氧化物按一定的比例和顺序全部写出来，先是1价的碱金属氧化物，其次是2价、3价的金属氧化物，最后是SiO2（2）无机络合盐表示法构成硅酸盐晶体的所有离子按一定的比例和顺序全部写出来，再把相关的络阴离子用中括号括起来即可。先是1价、2价的金属离子，其次是Al3+离子和Si4+离子，最后是O2-离子和OH-离子。结构类型络阴离子团Si:OI岛状[SiO4]4-1:4组群状[Si2O7]6-[Si3O9]6-[Si4O12]8-[Si6O18]12-2:

7、71:31:31:3链状[Si2O6]4-[Si4O11]6-1:34:11层状[Si4O10]4-4:10架状[SiO4]4-[(AlxSi4-x)O8]x-1:41:4氧化物表示法的优点在于一目了然的反应出晶体的化学组成，可以按此配料来进行晶体的实验室合成。用无机络合盐法则可以比较直观的反应出晶体所属的结构类型，进而可以对晶体结构及性质作出一定程度的预测。两种表示方法之间可以相互转换。7.硅酸盐晶体的分类8.空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各阵点的周围环境相同。第三部分重点习题1.Li2O的结

8、构是O2－作面心立方堆积，Li＋占据所有四面体空隙位置，氧离子半径为0.132nm。求：（1）计算负离子彼此接触时，四面体空隙所能容纳的