暨南大学材料化学期末总复习含有必考题目ppt课件.ppt

一 名词解释 例如 弗仑克尔缺陷 2014已考 例如 如右图所示 是Cu2O晶体结构 图中黑圆为铜离子 空心圆为氧离子 请写出离子的坐标位 OCu 二 填空 2014已考 请标出立方晶系中晶向A B的晶向指数及晶面P的晶面指数 晶向A 111 B 122 晶面P 632 根据离子半径比推测晶体离子的配位数和晶体结构形式 8 正负离子半径比与配位数及负离子堆积结构的关系 结论 两种最紧密堆积方式中 每个球周围有6个八面体空隙和8个四面体空隙 由于每个四面体空隙由4个球构成 每个八面体空隙由6个球构成 平均1个球有1个八面体空隙 2个四面体空隙 所以n个球有n个八面体空隙 2n个四面体空隙 化学气相沉积 水热法 溶胶凝胶法 目录 5 阳极氧化法 静电纺丝法 4 三 缺陷反应式方程式的书写 说明下列符号的含义 Na 空位 Si中掺入P Psi Ca2 填隙 试写出下列缺陷方程 四 计算 计算尖晶石MgAl2O4晶体中Mg2 Al3 离子静电键强度 说明MgAl2O4的结构是否达到稳定 已知O2 作面心立方最紧密堆积 Mg2 进入四面体空隙 Al3 则占有八面体空隙 一个氧离子同时与一个镁离子和三个铝离子相连 因为一个氧离子同时与一个镁离子和三个铝离子相连 且四面体空隙对应着配位数为4 八面体空隙对应着配位数为6 所以2 4x1 3 6x3 2 刚好等于氧的价数 因此是稳定结构 15 正负离子半径比与配位数及负离子堆积结构的关系 例 在CaF2结构中 Ca2 离子的配位数为8 Ca2 离子的静电键强为2 8 1 4 F 离子是一价负离子 则每个F 同时与四个Ca2 形成静电键 F 在Ca2 的四面体中心 0 732 1 CN 8 例 在CaTiO3结构中 Ca2 Ti4 O2 配位数分别为12 6 6 O2 配位多面体是 OCa4Ti2 则O2 的电荷数 与O2 的电价相等 故晶体结构稳定 例 已知K 和Cl 的半径分别为0 133nm和0 181nm 试分析KCl的晶体结构 并计算堆积系数 解 晶体结构 因为r r 0 133 0 181 0 735 其值处于0 732和1 000之间 所以正离子配位数应为8 处于负离子立方体的中心 也就是属于CsCl型结构 堆积系数计算 每个晶胞含有一个正离子和一个负离子Cl 晶格参数a0可通过如下计算得到 a0 2r 2r 2 0 133 2 0 181 0 628nma0 0 363nm 2r 2r 18 一个面心立方紧密堆积的金属晶体 其原子量为M 密度是8 94g cm3 试计算其晶格常数和原子间距 解 根据密度定义 晶格常数 原子间距 已知铁氧体FexO 富士体 为氯化钠型结构 在实际晶体中 由于存在缺陷 x 1 今有一批铁氧体 测得其密度为5 7g cm3 用MoK 射线 71 07pm 测得其面心立方晶胞衍射指标为200的衍射角 9 56 sin 0 1661 Fe的相对原子质量为55 85 1 计算FexO的面心立方晶胞参数 2 求x值 3 计算Fe2 和Fe3 各占总铁质量的质量分数 4 写出表明铁的价态的化学式 2 已知氧化铁Fex0 富士体 为氯化钠型结构 在实际晶体中 由于存在缺陷 x 1 今有一批氧化铁 测得其密度为5 7g cm3 用MoK 射线 71 07pm 测得其面心立方晶胞衍射指标为200的衍射角 9 56 sin 0 1661 Fe的相对原子质量为55 85 a 计算Fex0的面心立方晶胞参数 b 求x值 c 计算Fe2 和Fe3 各占总铁质量的质量分数 d 写出表明铁的价态的化学式 2dsin 晶胞参数a 427 8pm 分子量M 67 35 x 0 92 用ZrO2和0 25molCaO制成固溶体 测得晶胞参数a0 0 5153nm 密度 5 184g cm3 已知ZrO2为萤石结构 问主要缺陷形式是填隙型还是缺位型 分析 写出可能的缺陷反应式及固溶体分子式 然后计算相应的理论密度 最后把计算密度与实测密度相比确定缺陷形式 补充 1 用ZrO2和0 25molCaO制成固溶体 测得晶胞参数a0 0 5153nm 密度为 5 184g cm3 ZrO2为萤石结构 问主要缺陷形式是何种 分析 写出可能的缺陷反应式及固溶体分子式 然后计算相应的理论密度 最后把计算密度与实测密度相比确定缺陷形式 解 缺陷反应式 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 比较d与 看谁与 接近即为所对应的缺陷类型 补充 1 用ZrO2和0 15mol的CaO制成固溶体 测得晶胞参数a0 0 5131nm 密度为 5 477g cm3 ZrO2为萤石结构 问主要缺陷形式是何种 分析 写出可能的缺陷反应式及固溶体分子式 然后计算相应的理论密度 最后把计算密度与实测密度相比确定缺陷形式 解 缺陷反应式 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 比较d与 看谁与 接近即为所对应的缺陷类型 1 1 10 15 0 15 0 15固溶分子式 Zr0 85Ca0 15O1 85 五 简答 一 为什么有立方面心点阵而无四方面心点阵 答 因为立方面心点阵若取成素晶胞 不再满足立方晶系4个三重轴的特征对称元素的需要 而四方面心点阵可取成更简单的四方体心格子 所以没有四方面心点阵 三斜面心格子 然而该格子中可以选出一个体积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 但在该格子中可以选出一个体积更小的四方原始格子 所以不存在四方底心格子 2dsin n 二 第一个问题 并不是每个角度都有峰 X射线在晶体中的衍射实质上是晶体中各原子散射波之间的干涉结果 只有当 和d三者之间满足布拉格方程时才能发生衍射 X射线只在满足布拉格方程的若干个特殊的角度上才能产生反射 其它角度上则不发生反射 第二个问题 峰有高低强弱之分 影响衍射强度的结构因子Fhkl 在X射线衍射分析中 一些面网虽然也符合布拉格方程 但在反射系统中其衍射强度为0 这种现象称为消光 系统消光条件空间格子类型反射存在条件反射消失条件简单P全部都存在无底心Ch k为偶数h k为奇数体心 h k l为偶数h k l为奇数面心Fh k l全偶或全奇h k l奇偶混杂 消光规则 可用来判断晶体格子类型和所属空间群 三 鲍林法则 鲍林第一规则 在离子晶体中 正离子周围形成一个负离子多面体 正负离子之间的距离取决于离子半径之和 正离子的配位数取决于正负离子半径比 鲍林第二规则 在离子的堆积结构中必须保持局域的电中性 鲍林第三规则 稳定结构倾向于共顶连接 鲍林第四规则 若晶体结构中含有一种以上的正离子 则高电价 低配位的多面体之间有尽可能彼此互不连接的趋势 鲍林第五规则 同一结构中倾向于较少的组分差异 也就是说 晶体中配位多面体类型倾向于最少 35 正负离子半径比与配位数及负离子堆积结构的关系 1 PN结加正向电压时的导电情况 外电场方向与PN结内电场方向相反 削弱了内电场 于是内电场对多子扩散运动的阻碍减弱 扩散电流加大 扩散电流远大于漂移电流 可忽略漂移电流的影响 PN结呈现低阻性 P区的电位高于N区的电位 称为加正向电压 简称正偏 内 外 四 PN结的单向导电性 此时 电子将源源不断的从N区扩散到P区 空穴则从P区扩散到N区 2 PN结加反向电压时的导电情况 外电场与PN结内电场方向相同 增强内电场 内电场对多子扩散运动阻碍增强 扩散电流大大减小 少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大 此时PN结区少子漂移电流大于扩散电流 可忽略扩散电流 PN结变宽PN结呈现高阻性 P区的电位低于N区的电位 称为加反向电压 简称反偏 内 外 PN结的单向导电性 N区中空穴 少子 一旦达到空间电荷区边界 就要被电场拉向P区 构成PN节的反向电流 电流值会很小 方向是由N区流向P区 由此可以得出结论 PN结具有单向导电性 PN结加正向电压时 呈现低电阻 具有较大的正向扩散电流 PN结加反向电压时 呈现高电阻 具有很小的反向漂移电流 五 介电 压电 热释电和铁电材料 依次为后者属于前者的关系 共性是在外力作用下产生极化 五 综合分析 1 给你一张某材料的XRD图谱 TEM或SEM 你能从中得出什么信息 或是判断题目给出的说法是否正确 2 欲制备某种材料 特定形貌