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无机材料结构基础 笔记.docx

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无机材料结构基础 笔记.docx

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无机材料结构基础 笔记.docx

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文档介绍

文档介绍:晶体的定义:内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体。
等同点:在晶体结构中,占据相同位置和相同环境的点。
条件: 1、质点种类相同
2、质点环境相同
空间点阵:表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。 反映晶体
构造中质点在三维) (六方最紧密堆积)
实例
闪锌矿
B—ZnS
石盐NaCl
董石CaF2
自然金Au 自然俄Os
(2)静电价规则
在一个稳定的晶体结构中,从所有相邻接的阳离子到达一个阴离子的
静电键的总强度,等于阴离子的电荷数。
静电键强度 S=Z/n,
CN
(3)负离子多面体共用顶、棱和面的规则 相邻的正离子配位体之间共用棱(即共用两顶点)、特别是共用面(即 共用三顶点)的存在会降低结构的稳定性。
(4)不同种类正离子配位多面体间连接规则
在含有一种以上正离子的离子晶体中,一些电价较高,配位数较低的 正离子配位多面体之间,有尽量互不结合的趋势。
5)节约规则 同一晶体中,同种正离子与同种负离子的结合方式应最大限度地趋于
一致。
同质多晶:同一化学组成,在不同的热力学条件下,结晶成结构 不同的晶体的现象。
32
T
金刚石型空间利用率的计算
V
atoms
V = a 3 =(竺)3 = 512 r 3 嗣 3丿 3VJ
P = atoms— = = 34 .01 %
o V 16
cell
解理:晶体在外力作用下严格沿着一定结晶方向破裂,并且能 裂出光滑平面的性质称为解理,这些平面称为解理面。
解理面一般平行于晶体格架中质点最紧密 ,连结力最强的面。
根据[SiO4]的连接方式,硅酸盐分类:
岛状结构(共用氧数目0) 组群状结构(共用氧数目 1 2)
链状结构(共用氧数目 2 3) 层状结构(共用氧数目 3) 架状结构(共用氧数目4)
多晶转变:当外界条件转变时,从一种变体转变为另一种变体, 这种现象称为多晶转变。
位移性转变:晶体中的质点从原来的平衡位置稍微位移,或者使 键角稍微改动,不涉及键的破裂和重建。
重建性转变:破坏原有原子间化学键,改变原子最近邻配位数,使晶 体结构改变原样。
晶体缺陷: 晶体中质点不按理想的晶体结构的点阵排列,偏离
了理想结构的规律周期排列。
弗伦克尔缺陷:在晶格内原子热振动时,一些能量足够大的原 子离开平衡位置后,进入晶格点的间隙位置,变成间隙原子,而在原 来的位置上形成一个空位,这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。
肖特基缺陷:如果正常格点上的原子,热起伏过程中获得能量 离开平衡位置,跳跃到晶体的表面,在原正常格点上留下空位,这种 缺陷称为肖特基缺陷。
MN=exp(—△G〃2 上 TO
在离子晶体中正负离子半径相差不大时,容易形成肖特基缺陷,晶体中的缺
陷以肖特基缺陷为主;
当正负离子半径相差很大时,容易产生弗仑克尔缺陷,晶体中的缺陷以弗仑 克尔缺陷为主。
置换型固溶体中的“组分缺陷” 基本规律
高价正离子占据低价正离子位置时,该位置带有正电荷, 为了保持电中性,会产生正离子空位或间隙负离子。
CaCl kci > Ca- + Cl + Cl'
2 K Cl i
低价正离子占据高价正离子位置时,该位置带有负电荷, 为了保持电中性,会产生负离子空位或间隙正离子。
2MgO —ai2o3 > 2Mg '+ V •• + 2O
Al O O
3MgO —ai2o3 > 2Mg '+ Mg •• + 3O
Al i O
类质同象=置换型固溶体晶格中本应由某种离子(原子)占有的位置,部分被性质相似的它种离 子(原子)所替代占有,结晶成均匀的、呈单一相的混合晶体,但不引 起晶体结构发生质变的现象。
间隙式固溶体的生成,一般都使晶格常数增大,增加到一 定的程度,使固溶体变成不稳定而离解;晶体中间隙是有限的,容纳 杂质质点的能力W10%。所以间隙型固溶体不可能是连续的固溶体。
从晶体结构因素考虑,把以下物质按形成间隙型固溶体的可能
性大小排序沸石〉萤石〉TiO2>MgO
固溶式书写
Al Mg O
2—x x 3—■x
2
2MgO —ai2o3 > 2Mg ' + 2O + V ••
Al O O
Al Mg O
2—2 x x 3
3
3MgO —ai2o3~> 2Mg ' + 3O + Mg ••
Al O i
Ca Y F
1—x x 2+x
YF caF2 > Y •+ 2 F + F '
Ca Y F
1—3 x x 2
2
3 Ca F i
2YF caF2 >2Y •+ 6F + V ''
3 Ca F Ca
固溶体:将外来组元引入晶体结构,占据主晶相质点位置一部 分或间隙位置一部分,仍保持一个晶相。

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