第三章晶体的结合（离子半径）

陶瓷材料变形量很小，比金属具有高得多的结合强度，一般情况下组成陶瓷材料的晶体离子半径小，而且离子电价高，配位数大，这些性质决定了陶瓷材料的抗拉强度、抗压强度、弹性模量、硬度等都非常高。补充知识 离子半径应用方向：陶瓷改性，半导体的掺杂使其表面的力学性能如 断裂韧度 、硬度 、 弯曲强度 、摩擦学性能等得到改善，它为 解决结构陶瓷韧性不足、摩擦磨损率较高 等问题开辟了新的技术途径。n型半导体：硅晶体中掺入少量五价元素砷原子。砷原子称为施主。P型半导体：硅晶体中掺入少量三价硼原子。硼原子称为受主。 采用化学共沉淀法对具有缺陷的烧绿石型结构的气敏材料 Cd2Sb2O6.8进行了 Mg2+ 离子掺杂结果表明形成复合氧化物在 Mg2+ 离子掺杂后，抑制了热处理过程中 Cd2Sb2O6.8的晶粒生长，减小了材料的粒径，增加了材料的比表面积。特别是离子本身对材料具有催化性能，所以 Mg2+ 离子掺杂 使 Cd2Sb2O6.8 材料的气敏性能明显改善。不但提高了材料的气体灵敏度，而且，掺杂还大幅度地降低了材料的最佳工作温度 :从 330 左右到 250 左右。自从 1982 年第一盘具有垂直磁记录形式的钡铁氧体磁带问世以来，单轴 M 型铁氧体以其高磁晶各向异性、高饱和磁化强度、稳定的化学性能和温度特性以及耐磨抗氧化，在磁记录领域倍受重视，成为当前重要的磁存储材料之一，目前主要应用于计算机硬 /软盘、视频、音频等存储领域 。单轴 M 型铁氧体较迟进入 磁记录领域 ，一个最重要的原因是其过高的磁晶各向异性且缺乏适当的掺杂技术和改性方法将其降低到适合磁记录的水平。为了 提高读写信噪比 ，在降低矫顽力的同时，要求保持尽可能 高的饱和磁化强度多年来，人们尝试通过不同金属离子掺杂，实验发现，适量的 Cr3+ 替代，可使材料矫顽力下降，而饱和磁化强度不降低，这对用作高密度磁记录材料是非常有利的。 玻恩 ：原子 /离子有固定半径的刚球 量子力学 ：用波函数描述电子状态。电子在空间一点出现的几率与波函数在该点的强度成正比。因此，离子没有确定半径。 金属 ：可通过 X射线衍射方法来测定相邻两原子的间距。从而可假定原子半径等于距离的一半。 离子晶体 ：半径无法确定。对比实验： 这个值是 钠离子与钾离子半径之差值NaF 最近邻两离子的核间距为 2.31KF 最近邻两离子的核间距为 2.66近似常数常用半径高希米特半径 Goldschmidt泡林半径 Pauling察卡里逊半径 Zachariasen一、泡林：把具有相同电子数的离子归为一个等电子系列。如：N- - -， O- -， F- 结构同 Ne Na+ ， Mg+， Al+结构同 Ne 等电子离子的半径与作用其上的有效核电荷（ Z-S）成反比C:由外层电子 主量子数所决定的一个常数Z：原子序数S: 屏蔽常数例如： NaF, 测离子间距 2.31Na， F属 Ne的等电子离子，这种结构的屏蔽常数 S= 4.52(已知 )解出 c=6.2泡林得到单价半径：换算多价离子半径。 _ 晶格参数（玻恩指数） _ 离子价数n二、察卡里逊：给出离子间距 DN， 正负离子半径 R+， R-的关系室温时的校正值可定性的估计晶体结合的离子性例 1： NaCl 察卡里逊主要提出了配位数的修正配位数 6 N=0, a=5.63DN= 0.98 + 1.81 =2.79 采用高希米特半径Na+ Cl-计算晶格常数a=2DN=5.58 例 2 钛酸钡（ BaTiO3）结构是由钡 -氧和钛 -氧两部分组成钡氧结构 每个钡离子周围有 12个氧离子D12=1.29 + 1 .46+ 0.19=2.94Ba+ O- N(12