【正文】 電荷，為了保持電中性，將有一些半徑較大而電荷較低的陽離子如K+、Ca2+、Ba2+進入結構中；（3）設Al3+置換了一半的Si4+，則O2與一個Si4+一個Al3+相連，陽離子靜電鍵強度=3/41+4/41=7/4，O2電荷數為2，二者相差為1/4，若取代超過一半，二者相差必然1/4，造成結構不穩(wěn)定。第三章答案32略。32試述位錯的基本類型及其特點。解：位錯主要有兩種：刃型位錯和螺型位錯。刃型位錯特點：滑移方向與位錯線垂直，符號⊥，有多余半片原子面。螺型位錯特點：滑移方向與位錯線平行，與位錯線垂直的面不是平面，呈螺施狀，稱螺型位錯。33非化學計量化合物有何特點？為什么非化學計量化合物都是n型或p型半導體材料？解：非化學計量化合物的特點：非化學計量化合物產生及缺陷濃度與氣氛性質、壓力有關；可以看作是高價化合物與低價化合物的固溶體；缺陷濃度與溫度有關，這點可以從平衡常數看出；非化學計量化合物都是半導體。由于負離子缺位和間隙正離子使金屬離子過剩產生金屬離子過剩（n型）半導體，正離子缺位和間隙負離子使負離子過剩產生負離子過剩（p型）半導體。34影響置換型固溶體和間隙型固溶體形成的因素有哪些？解：影響形成置換型固溶體影響因素：（1）離子尺寸：15%規(guī)律：1.（R1R2）/R115%不連續(xù)。2.15%連續(xù)。3.40%不能形成固熔體。（2）離子價：電價相同，形成連續(xù)固熔體。（3）晶體結構因素：基質，雜質結構相同，形成連續(xù)固熔體。（4）場強因素。（5）電負性：差值小，形成固熔體。差值大形成化合物。影響形成間隙型固溶體影響因素：（1）雜質質點大?。杭刺砑拥脑佑。仔纬晒倘荏w，反之亦然。（2）晶體（基質）結構：離子尺寸是與晶體結構的關系密切相關的，在一定程度上來說，結構中間隙的大小起了決定性的作用。一般晶體中空隙愈大，結構愈疏松，易形成固溶體。（3）電價因素：外來雜質原子進人間隙時，必然引起晶體結構中電價的不平衡，這時可以通過生成空位，產生部分取代或離子的價態(tài)變化來保持電價平衡。35試分析形成固溶體后對晶體性質的影響。解：影響有：（1）穩(wěn)定晶格，阻止某些晶型轉變的發(fā)生；（2）活化晶格，形成固溶體后，晶格結構有一定畸變，處于高能量的活化狀態(tài)，有利于進行化學反應；（3）固溶強化，溶質原子的溶入，使固溶體的強度、硬度升高；（4）形成固溶體后對材料物理性質的影響：固溶體的電學、熱學、磁學等物理性質也隨成分而連續(xù)變化，但一般都不是線性關系。固溶體的強度與硬度往往高于各組元，而塑性則較低36說明下列符號的含義：VNa，VNa39。，VCl˙，（VNa39。VCl˙），CaK˙，CaCa，Cai˙˙解：鈉原子空位；鈉離子空位，帶一個單位負電荷；氯離子空位，帶一個單位正電荷；最鄰近的Na+空位、Cl空位形成的締合中心；Ca2+，帶一個單位正電荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+處于晶格間隙位置。37寫出下列缺陷反應式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶體；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶體；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）Agl形成弗倫克爾缺陷（Ag+進入間隙）。解：（1）NaClNaCa’+ClCl+VCl（2）CaCl2CaNa+2ClCl+VNa’（3）OVNa’+VCl（4）AgAgVAg’+Agi，計算單位晶胞MgO的肖特基缺陷數。解：設有缺陷的MgO晶胞的晶胞分子數為x，晶胞體積V=（）3，x=ρVN0/M=,單位晶胞的肖脫基缺陷數=4x=。39MgO（NaCl型結構）和Li2O（反螢石型結構）均以氧的立方密堆為基礎，而且陽離子都在這種排列的間隙中，但在MgO中主要的點缺陷是肖特基缺陷，而在Li2O中是弗倫克爾型，請解釋原因。解：Mg占據四面體空隙，Li占據八面體空隙。310MgO晶體的肖特基缺陷生成能為84kJ/mol，計算該晶體1000K和1500K的缺陷濃度。（答：10－3，10－2）解：n/N=exp（E/2RT），R=，T=1000k：n/N=103；T=1500k：n/N=102。311非化學計量化合物FexO中，F(xiàn)e3+／Fe2+＝，求FexO中的空位濃度及x值。（答：10－5；）解：Fe2O32FeFe+3OO+VFe’’ y 2y yFe3+2yFe2+13yO，X=1y==,[VFe’’]===102312非化學計量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質、壓力大小相關，如果增大周圍氧氣的分壓．非化學計量化合物Fe1xO及Zn1+xO的密度將發(fā)生怎么樣的變化？增大還是減小？為什么？解：Zn（g）Zni+e’Zn（g）+1/2O2=ZnOZni+e’+1/2O2ZnO[ZnO]=[e’]∴PO2[Zni]ρO2（g）OO+VFe’’+2hk=[OO][VFe’’][h]/PO21/2=4[OO][VFe’’]3/PO21/2[VFe’’]∝PO21/6，∴PO2[VFe’’]ρ313對于刃位錯和螺位錯，區(qū)別其位錯線方向、伯氏矢量和位錯運動方向的特點。解：刃位錯：位錯線垂直于位錯線垂直于位錯運動方向；螺位錯：位錯線平行于位錯線平行于位錯運動方向。314圖31是晶體二維圖形，內含有一個正刃位錯和一個負刃位錯。（1）圍繞兩個位錯伯格斯回路，最后得伯格斯矢量若干？（2）圍繞每個位錯分別作伯氏回路，其結果又怎樣？解：略。315有兩個相同符號的刃位錯，在同一滑移面上相遇，它們將是排斥還是吸引？解：排斥，張應力重疊，壓應力重疊。316晶界對位錯的運動將發(fā)生怎么樣的影響？能預計嗎？解：晶界對位錯運動起阻礙作用。317晶界有小角度晶界與大角度晶界之分，大角度晶界能用位錯的陣列來描述嗎？解：不能，在大角度晶界中，原子排列接近于無序的狀態(tài)，而位錯之間的距離可能只有2個原子的大小，不適用于大角度晶界。318從化學組成、相組成考慮，試比較固溶體與化合物、機械混合物的差別。固溶體機械混合物化合物形成原因以原子尺寸“溶解”生成粉末混合原子間相互反映生成相數均勻單相多相單相均勻化學計量不遵守定比定律遵守定比定律化學組成不確定有幾種混合物就有多少化學組成確定以AO溶質溶解在B2O3溶劑中為例：比較項固溶體化合物機械混合物化學組成（x=0～2）AB2O4AO+B2O3相組成均勻單相單相兩相有界面319試闡明固溶體、晶格缺陷和非化學計量化合物三者之間的異同點，列出簡明表格比較。解：固溶體、晶格缺陷、非化學計量化合物都是點缺陷，是晶體結構缺陷，都是單相均勻的固體，結構同主晶相。熱缺陷——本征缺陷；固溶體——非本征缺陷；分類形成原因形成條件缺陷反應化學式溶解度、缺陷濃度熱缺陷肖特基弗倫克爾熱起伏T0kO+MMMi+MXMX只受溫度控制固溶體無限，有限，置換，間隙攙雜溶解大小，電負性，電價，結構無：受溫度控制有：攙雜量固溶度受溫度控制攙雜量固溶度受固溶度控制非化學計量化合物陽缺陰間陽間陰缺環(huán)境中氣氛性質和壓力變化Fe1xOUO2+xZn1+xOTiO2X[h]∝[]∝[]∝[]∝320在面心立方空間點陣中，面心位置的原子數比立方體項角位置的原子數多三倍。原子B溶入A晶格的面心位置中，形成置換型固溶體，其成分應該是A3B呢還是A2B？為什么？解：略。321Al2O3在MgO中形成有限固溶體，在低共熔溫度1995℃時．約有18wt％Al2O3溶入MgO中，假設MgO單位晶胞尺寸變化可忽略不計。試預計下列情況的密度變化。1）Al3+為填隙離子；2）Al3+為置換離子。解：（a）Al3+為填隙離子：缺陷反應為：?。?）固溶式分子式：（b）Al3+為置換離子：缺陷反應為：（2）固溶式分子式：（3）取100g試樣為基準：（為摩爾數）（m為摩爾數）∴MgO中固溶18%wt的Al2O3后的分子式為：（4）（4）（5）由（5）式得x=（2）（3）式，對（a）有即（b）有設：固溶前后晶胞體積不變，則密度變化為：（，分別代表固溶前后密度） 所以，固溶后的密度小于固溶前的密度。322對硫鐵礦進行化學分析：按分析數據的Fe/S計算，得出兩種可能的成分：Fe1xS和FeS1x，前者意味著是Fe空位的缺陷結構，后者是Fe被置換。設想用一種實驗方法以確定該礦物究竟屬哪一類成分？解：Fe1xS中存在Fe空位，非化學計量，存在hP型半導體；FeS1x中金屬離子過剩，存在S2空位，存在N型半導體；因Fe1xS、FeS1x分屬不同類型半導體，通過實驗確定其半導體性質即可。323說明為什么只有置換型固溶體的兩個組分之間才能相互完全溶解，而填隙型固溶體則不能。解：（1）晶體中間隙位置是有限的，容納雜質質點能力10%；（2）間隙式固溶體的生成，一般都使晶格常數增大，增加到一定的程度，使晶格變得不穩(wěn)定而離解；置換固溶體形成是同號離子交換位置，不會對接產生影響，所以可形成連續(xù)固溶體。324對于MgO、Al2O3和Cr2O3，其正、則Al2O3和Al2O3形成連續(xù)固溶體。（1）這個結果可能嗎？為什么？（2）試預計，在MgO－Cr2O3系統(tǒng)中的固溶度是有限的還是無限的？為什么？解：（1）Al2O3與Cr2O3能形成連續(xù)固溶體，原因：1）結構內型相同，同屬于剛玉結構。2）（2）MgO與Cr2O3的固溶度為有限原因:結構類型不同MgO屬于NaCl型結構，Cr2O3屬剛玉結構。雖然也不可能形成連續(xù)固溶體。325某種NiO是非化學計量的，如果NiO中Ni3+／Ni2+＝10－4，問每1m3中有多少載流子？解：設非化學計量化合物為NixO，Ni2O32+3+y2yyNi3+2yNi2+13yONi3+/Ni2+=2y/（13y）=10x則y=5105，x=1y=，每m3中有多少載流子即為空位濃度：[]=y/（1+x）=105。326在MgO－Al2O3和PbTiO3－PbZrO3中哪一對形成有限固溶體，哪一對形成無限固溶體，為什么？解：MgOAL2O3：，即rMg、rAl半徑相差大，MgO（NaCl型）、AL2O3（剛玉）結構類型差別大，形成有限固溶體；PbTiO3PbZrO3形成無限固溶體，因為盡管Ti4+、Zr4+半徑相差較大（）,但都是（ABO3）鈣鈦礦型結構，Ti4+、Zr4+都填充八面體空隙，該空隙體積較大，可填入的陽離子的半徑r值可在一定范圍內變化，而不至于使結構變化。327CeO2為螢石結構，其中加入15mol%CaO形成固溶體，測得固溶體密度d＝，晶胞參數a＝，試通過計算判斷生成的是哪一種類型固溶體。解：對于CaOCeO2固溶體來說，從滿足電中性來看，可以形成氧離子空位的固溶體也可形成Ca2+嵌入陰離子間隙中的固溶體，其固溶方程為：對于置換式固溶體有x=，1x=，2x=。有因為CeO2屬于螢石結構，晶胞分子數Z=4，晶胞中有Ca2+、Ce4+、O2三種質點。晶胞質量對于間隙固溶體，其化學式Ca2yCe1yO2，O2不同，2/2/∴2/同理可得實測密度為d=，接近于d2∴形成間隙固溶體，存在間隙Ca離子第四章答案41略。42試簡述硅酸鹽熔體聚合物結構形成的過程和結構特點。解：聚合物的形成是以硅氧四面體為基礎單位，組成大小不同的聚合體?？煞譃槿齻€階段：初期：石英的分化，架狀[SiO4]斷裂，在熔體中形成了各種聚合程度的聚合物。中期：縮聚并伴隨變形一般鏈狀聚合物易發(fā)生圍繞SiO軸轉動同時彎曲，層狀聚合物使層本身發(fā)生褶皺、翹曲、架狀聚合物熱缺陷增多，同時SiOSi鍵角發(fā)生變化?！　SiO4]Na4+[Si2O7]Na6——[Si3O10]Na8+Na2O（短鍵）　　3[Si3O10]Na8——[Si6O18]Na12+2Na2O（六節(jié)環(huán)）后期：在一定時間和溫度范圍內，聚合和解聚達到平衡?？s聚釋放的Na2O又能進一步侵蝕石英骨架而使其分化出低聚物，如此循環(huán)，直到體系達到分化縮聚平衡為止。43試用實驗方法鑒別晶體SiOSiO2玻璃、硅膠和SiO2熔體。它們的結構有什么不同？解：利用X射線檢測。晶體SiO2——質點在三維空間做有規(guī)律的排列，各向異性。SiO2熔體——內部結構為架狀，近程有序，遠程無序。SiO2玻璃——各向同性。硅膠——疏松多孔。44影響熔體粘度的因素有哪些？試分析一價堿金屬氧化物降低硅酸鹽熔體粘度的原因。解：（1）影響熔體粘度的主要因素：溫度和熔體的組成。堿性氧化物含量增加，劇烈降低粘度。隨溫度降低，熔體粘度按指數關系遞增。（2）通常堿金屬氧化物（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）能降低熔體粘度。這些正離子由于電荷少、半徑大、和O2－的作用力較小，提供了系統(tǒng)中的“自由氧”而使O/Si比值增加，導致原來硅氧負離子團解聚成較簡單的結構單位，因而使活化能減低、粘度變小。45熔體粘度在727℃時是107Pas，在1156℃時是103Pas，在什么溫度下它是106Pas？解：根據727℃時，η=107Pas，由公式得：（1）1156℃時，η=103Pas，由公式得：（2）聯(lián)立（1），（2）式解得∴A=，B=13324當η=106Pas時，解得t=℃。46試述石英晶體、石英熔體、Na2O2SiO2熔體結構和性質上的區(qū)別。石英晶體石英熔體Na2O?2SiO2結構[SiO4]按共頂