材料物理化学考试复习内容1.pdf

材料物理与化学考试 同质多象 化学组成相同的物质 在不同的物理化学条件下 能结晶成两种或多种不同结 构的晶体的现象 也称多晶型或同质异象 旧称多形性 同样的分子可以以不同的方式堆积 成不同的晶体 这种现象叫同质多象 各向异性 晶体的几何度量和物理效应常随方向不同而表现出量上的差异 这种性质称 为各向异性 均匀性 在宏观观察下 晶体每一点上的物理效应和化学组成均相同 这种性质称为晶 体的均匀性 点阵和点阵结构 格子和晶胞 一组周围环境相同 位数无限的点叫做点阵 无限周期 重复的结构叫做点阵结构 以点阵点位顶点 取出来的平行六面体 二维时为平行四边形 单位称为格子 与点阵结构 相应的平行六面体称为晶胞 即晶胞能反映晶体特征对称性的最小重复单位 单晶体与多晶体 内部结构由同一空间点阵结构贯穿的晶体称为单晶体 内部结构由两 个或几个单晶按不同取向形成的晶体称为多晶体 实际晶体与理想晶体 与点阵结构完全一样的理想晶体在实际中并不存在 这是由于 1 实际晶体大小有限 处于晶体表面的质点和内部的质点不能平移复原 2 晶体中的质点在其平衡位置作振动 即使在 0K 时也不停止 3 晶体中存在位错 裂缝 杂质 包藏等缺陷 尽管理想晶体不存在 但由于平移比起晶体的大小要小亿万倍 质点在晶体中的振幅比 质点间的距离小的多 因此 实际晶体可以近似看成理想晶体 二面角守恒定律 晶面的形状和大小是随外界条件而变得 但同一晶体的相应晶面夹角 或棱间夹角 却不受 外界条件影响而保持恒定的值 这称为二面角手等定律 注 请以课本为准 GZL 布拉格方程及式中各物理量的意义 布拉格方程是给出晶体 X 射线衍射方向的方程 2dsin n d 为晶面间距 为入射束与反射面的夹角 为 X 射线的波长 n 为衍射级数 其含义是 只有照射到 相邻两镜面的光程差是 X 射线波长的 n 倍时才产生衍 射 2sin n k l nklnkl d dd n 式 中 nkl d是 假 想 的 hkl 是晶面的面间距 入射角为 90 物相鉴定及应用 第五章 x 光粉末衍射法的第六节 每种晶体的 x 光衍射都有一组特定的 d 值 粉末线的分布式一定的 每种晶体内的原子排列 也是一定的 因此 衍射线的相对强度也是一定的 即每一个晶体都有一套特征的粉末衍射 数据 d I 值 并可把它作为定性鉴定物质和物相的依据 用粉末法进行定量分析原则上也是 可行的 因为粉末线的强度正比于样品中的钙组分的含量 鉴定方法 a 从衍射数据中找出 8 条最强线 以 d 值的大小排列 再查数字索引 按第一个 d 值找到所属的组 b 按第二个 d 值大小在这个组里仔细寻找 找到与实验值基本相等的一 组线 c 将找到的这一个标准卡片数据与实验的全部数据对比 嫩更完全符合 就能鉴定该 种化合物 六方密堆积与立方密堆积空间利用率的推导 仅此部分 描述晶体结构的三种方法及特点 鲍林前三个规则中的核心思想 下图 是 P4O10分子的三种结构描述方式 这三种方式的侧重有所不同 a 图显示出 P O 化 学键的情况 b 图显示结构中离子堆积情况 O2 密堆积和 P5 在四面体空隙中 c 图显示出 四面体配位和四面体之间的链接方式 八面体空隙空着 鲍林前三个规则中的核心思想 1 第一规则 在正离子周围形成负离子配位多面体 整蛊离子 的距离是离子半径之和而配位数决定于半径比 2 第二规则 在以稳定的离子结构中 每一 负离子的店家等于或近似于从邻近的正离子到该负离子的各静电键强度 s 的总和 i i ZS 而 i i i Z S u 式中 Z 为离子的电荷数 ui 为电荷为 Zi 的正离子周围的孤立子配位 数 i 是某一负离子和它周围的正离子形成的静电键数目 3 第三规则 在一配位结构中 配位多面体倾向于不公用棱 特别是不公用面 如果棱被公用 公用的棱长将别缩短 4 第四规则 在结构中有多种正离子是 高价低配位的正离子配位多面体之间倾向于不共用几 何元素 5 第五规则 在结构中十字伤不同的原子种类数一般趋向于尽量少 吝惜规则 四面体连方式与熔点 密度 挥发性之间的关系 以 P2O5结构为例 所有 P2O5晶体结构中 PO4正四面体公用 3 个顶点 形成三类结构 1 孤立分子 P4O10 2 无限 层状结构 P2O5 3 三维骨架结构 P2O5 钙钛矿型结构的必备条件 原子位置图及应用 在 ABX3 型分子中 X 和 A 形成立方最密堆积 A 原子周围有 12 个 X B 原子占据 X 所形成八 面体空隙 A 位于 8 个 BX6 八面体空隙中 必备条件 1 A 离子比较大以便和 X 一起密堆积 2 B 离子半径适合八面体配位 3 A 和 B 离子的总电荷为 X 离子电荷的 3 倍 应用 压电晶体 热电晶体 铁电晶体 压电效应 晶体无对称中心 外加压力将使电荷分布有变化 禅城偶极矩 反压电效应 对压电晶体加以电场 在晶体中感应产生偶极子 引起小的原子位移 导致 机械形变 热点效应 温度发生变化时 偶极子的取向发生变化 铁电效应 热点晶体的计划方向能在外