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文檔簡介
一、名詞解釋例如:弗侖克爾缺陷(2014已考)?例如:如右圖所示,是Cu2O晶體結構,圖中黑圓為銅離子,空心圓為氧離子。請寫出離子的坐標位。O
Cu
二、填空(2014已考)請標出立方晶系中晶向A、B的晶向指數及晶面P的晶面指數。晶向A【111】
,B
【122】
;晶面P
(632)
。根據離子半徑比推測晶體離子的配位數和晶體結構形式。晶體類型離子半徑比(R+/R-)正離子配位數晶體結構形式CsBr0.852正負離子半徑比配位數堆積結構<0.15520.155~0.22530.225~0.41440.414~0.73260.732~1.0008~1.000128正負離子半徑比與配位數及負離子堆積結構的關系結論:兩種最緊密堆積方式中,每個球周圍有6個八面體空隙和8個四面體空隙。由于每個四面體空隙由4個球構成,每個八面體空隙由6個球構成,平均1個球有1個八面體空隙,2個四面體空隙,所以n個球有n個八面體空隙,2n個四面體空隙。
化學氣相沉積水熱法溶膠凝膠法目錄5陽極氧化法靜電紡絲法4三、缺陷反應式方程式的書寫說明下列符號的含義:
Na+空位Si中摻入P,Psi。Ca2+填隙試寫出下列缺陷方程四、計算計算尖晶石MgAl2O4晶體中Mg2+、Al3+離子靜電鍵強度,說明MgAl2O4的結構是否達到穩定。已知O2-作面心立方最緊密堆積,Mg2+進入四面體空隙,Al3+則占有八面體空隙,一個氧離子同時與一個鎂離子和三個鋁離子相連。因為一個氧離子同時與一個鎂離子和三個鋁離子相連,且
四面體空隙對應著配位數為4,八面體空隙對應著配位數為6.所以2/4x1+3/6x3=2,剛好等于氧的價數,因此是穩定結構。正負離子半徑比配位數堆積結構<0.15520.155~0.22530.225~0.41440.414~0.73260.732~1.0008~1.0001215正負離子半徑比與配位數及負離子堆積結構的關系例:在CaF2結構中,Ca2+離子的配位數為8。Ca2+離子的靜電鍵強為2/8=1/4,F-離子是一價負離子,則每個F-同時與四個Ca2+形成靜電鍵,F-在Ca2+的四面體中心0.732~1,CN=8,例:在CaTiO3結構中,Ca2+、Ti4+、O2-配位數分別為12、6、6。O2-配位多面體是[OCa4Ti2],則O2-的電荷數,與O2-的電價相等,故晶體結構穩定。例:已知K+和Cl-的半徑分別為0.133nm和0.181nm,試分析KCl的晶體結構,并計算堆積系數。解:晶體結構:因為r+/r-=0.133/0.181=0.735,其值處于0.732和1.000之間,所以正離子配位數應為8,處于負離子立方體的中心。也就是屬于CsCl型結構。堆積系數計算:每個晶胞含有一個正離子和一個負離子Cl-,晶格參數a0可通過如下計算得到:a0=2r++2r-=2(0.133)+2(0.181)=0.628nma0=0.363nm2r++2r-18一個面心立方緊密堆積的金屬晶體,其原子量為M,密度是8.94g/cm3。試計算其晶格常數和原子間距。解:根據密度定義,晶格常數原子間距=已知鐵氧體FexO(富士體)為氯化鈉型結構,在實際晶體中,由于存在缺陷,x<1。今有一批鐵氧體,測得其密度為5.7g/cm3,用MoKα射線(λ=71.07pm)測得其面心立方晶胞衍射指標為200的衍射角θ=9.56?(sinθ=0.1661,Fe的相對原子質量為55.85)(1)計算FexO的面心立方晶胞參數;(2)求x值;(3)計算Fe2+和Fe3+各占總鐵質量的質量分數;(4)寫出表明鐵的價態的化學式。2、已知氧化鐵Fex0(富士體)為氯化鈉型結構,在實際晶體中,由于存在缺陷,x<1。今有一批氧化鐵,測得其密度為5.7g/cm3,用MoKα射線(λ=71.07pm)測得其面心立方晶胞衍射指標為200的衍射角θ=9.56°(sinθ=0.1661,Fe的相對原子質量為55.85)。(a)計算Fex0的面心立方晶胞參數。(b)求x值。(c)計算Fe2+和Fe3+各占總鐵質量的質量分數。(d)寫出表明鐵的價態的化學式。2dsinθ=λ晶胞參數a=427.8pm分子量M=67.35x=0.92用ZrO2和0.25molCaO制成固溶體,測得晶胞參數a0=0.5153nm,密度=5.184g/cm3,已知ZrO2為螢石結構,問主要缺陷形式是填隙型還是缺位型?分析:寫出可能的缺陷反應式及固溶體分子式,然后計算相應的理論密度,最后把計算密度與實測密度相比確定缺陷形式。補充:
1、用ZrO2和0.25molCaO制成固溶體,測得晶胞參數
a0=0.5153nm,密度為=5.184g/cm3,ZrO2為螢石結構,問主要缺陷形式是何種?分析:寫出可能的缺陷反應式及固溶體分子式,然后計算相應的理論密度,最后把計算密度與實測密度相比確定缺陷形式。解:缺陷反應式2:1:10.25:0.125:0.125固溶分子式:Zr0.875Ca0.25O2
1:1:10.25:0.25:0.25固溶分子式:Zr0.75Ca0.25O1.75或比較d與,看誰與接近即為所對應的缺陷類型。補充:
1、用ZrO2和0.15mol的CaO制成固溶體,測得晶胞參數
a0=0.5131nm,密度為=5.477g/cm3,ZrO2為螢石結構,問主要缺陷形式是何種?分析:寫出可能的缺陷反應式及固溶體分子式,然后計算相應的理論密度,最后把計算密度與實測密度相比確定缺陷形式。解:缺陷反應式2:1:10.15:0.075:0.075固溶分子式:Zr0.925Ca0.15O2
1:1:10.15:0.15:0.15固溶分子式:Zr0.85Ca0.15O1.85
或比較d與,看誰與接近即為所對應的缺陷類型。1:1:10.15:0.15:0.15固溶分子式:Zr0.85Ca0.15O1.85
五、簡答一、為什么有立方面心點陣而無四方面心點陣?答:因為立方面心點陣若取成素晶胞,不再滿足立方晶系4個三重軸的特征對稱元素的需要。而四方面心點陣可取成更簡單的四方體心格子,所以沒有四方面心點陣。三斜面心格子,然而該格子中可以選出一個體積更小的三斜原始格子,所以三斜面心是不可能存在的。四方底心格子,但在該格子中可以選出一個體積更小的四方原始格子,所以不存在四方底心格子。2dsinθ=n
λ二、第一個問題:并不是每個角度都有峰?
X射線在晶體中的衍射實質上是晶體中各原子散射波之間的干涉結果。只有當λ、θ和d三者之間滿足布拉格方程時才能發生衍射。
X射線只在滿足布拉格方程的若干個特殊的角度上才能產生反射,其它角度上則不發生反射。第二個問題:峰有高低強弱之分?影響衍射強度的結構因子Fhkl
在X射線衍射分析中,一些面網雖然也符合布拉格方程,但在反射系統中其衍射強度為0,這種現象稱為消光。
系統消光條件空間格子類型
反射存在條件
反射消失條件
簡單P全部都存在
無
底心C
h+k為偶數
h+k為奇數
體心Ⅰ
h+k+l為偶數
h+k+l為奇數
面心Fh、k、l全偶或全奇h、k、l奇偶混雜“消光規則”可用來判斷晶體格子類型和所屬空間群。三、鮑林法則鮑林第一規則──在離子晶體中,正離子周圍形成一個負離子多面體,正負離子之間的距離取決于離子半徑之和,正離子的配位數取決于正負離子半徑比。鮑林第二規則——在離子的堆積結構中必須保持局域的電中性。鮑林第三規則——穩定結構傾向于共頂連接
鮑林第四規則──若晶體結構中含有一種以上的正離子,則高電價、低配位的多面體之間有盡可能彼此互不連接的趨勢鮑林第五規則──同一結構中傾向于較少的組分差異,也就是說,晶體中配位多面體類型傾向于最少。正負離子半徑比配位數堆積結構<0.15520.155~0.22530.225~0.41440.414~0.73260.732~1.0008~1.0001235正負離子半徑比與配位數及負離子堆積結構的關系1.PN結加正向電壓時的導電情況
外電場方向與PN結內電場方向相反,削弱了內電場。于是內電場對多子擴散運動的阻礙減弱,擴散電流加大。擴散電流遠大于漂移電流,可忽略漂移電流的影響。PN結呈現低阻性。P區的電位高于N區的電位,稱為加正向電壓,簡稱正偏;內外四、PN結的單向導電性此時,電子將源源不斷的從N區擴散到P區,空穴則從P區擴散到N區。2.PN結加反向電壓時的導電情況
外電場與PN結內電場方向相同,增強內電場。內電場對多子擴散運動阻礙增強,擴散電流大大減小。少子在內電場的作用下形成的漂移電流加大。此時PN結區少子漂移電流大于擴散電流,可忽略擴散電流。PN結變寬PN結呈現高阻性P區的電位低于N區的電位,稱為加反向電壓,簡稱反偏;內外PN結的單向導電性N區中空穴(少子)一旦達到空間電荷區邊界,就要被電場拉向P區,構成PN節的反向電流,電流值會很小,方向是由N區流向P區。由此可以得出結論:PN結具有單向導電性。PN結加正向電壓時,呈現低電阻,具有較大的正向擴散電流;PN結加反向電壓時,呈現高電阻,具有很小的反向漂移電流。鐵電體熱釋電體壓電體介電體五、介電、壓電、熱釋電和鐵電材料,依次為后者屬于前者的關系,共性是在外力作用下產生極化。五、綜合分析1、給你一張某材料的XRD圖譜、TEM或SEM,你能從中得出什么信息?或是判斷題目給出的說法是否正確?2、欲制備某種材料(特定形貌),溶膠-凝膠法、水熱法、CVD、靜
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