材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)-資料下載頁
2025-01-29 18:05本頁面
【正文】 n個(gè)等大球體堆積系統(tǒng) ， 其八面體空隙總數(shù)為 ；每個(gè)球體周圍有 8 個(gè)四面體空隙 ， 對(duì) n 個(gè)等大球體堆積系統(tǒng)， 其四面體空隙總數(shù)為 。 不等徑球體的緊密堆積 較大球體作等徑球體的緊密堆積， 較小的球填充在大球緊密堆積形成的空隙中。 例： NaCl晶體 空間利用率的求解 例：計(jì)算等徑球面心立方緊密堆積的空間利用率 ? 原子堆積系數(shù) atomic packing factor（ APF）： 晶胞中原子體積與晶胞體積的比值。 例 以球體緊密堆積模型 ， 計(jì)算下列結(jié)構(gòu)的空間利用率 。 (1) 簡(jiǎn)立方； (2) 體心立方； (3) 面心立方； (4) 六方密積； c a 例 根據(jù)最緊密堆積原理 ， 空間利用率越高 ， 結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定 ， 金剛石結(jié)構(gòu)的空間利用率很低 （ 只有%） ， 為什么它也很穩(wěn)定 ？ 例 以 NaCl晶胞為例 ， 說明等徑球面心立方緊密堆積中的八面體和四面體空隙的位置和數(shù)量 ， 并計(jì)算其空間利用率 。 1. 內(nèi)在因素對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響 —— 化學(xué)組成與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系 ① 質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)大小 ② 配位數(shù)和配位多面體 ③ 離子極化 ④ 電負(fù)性 2. 外在因素對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響 —— 同質(zhì)多晶與類質(zhì)多晶及晶型轉(zhuǎn)變 ① 同質(zhì)多晶與類質(zhì)多晶 ② 晶型轉(zhuǎn)變 影響晶體結(jié)構(gòu)的因素 三角形配位 四面體配位 八面體配位 立方體配位 配位多面體 離子晶體的結(jié)構(gòu) ： 主要取決于離子間的數(shù)量關(guān)系 、 離子的相對(duì)大小及離子間的極化關(guān)系 。 這些因素的相互作用又取決于晶體的化學(xué)組成 ， 其中何種因素起主要作用 ， 視具體晶體而定 。 哥希密特 結(jié)晶化學(xué)定律 ： 晶體結(jié)構(gòu)取決于其組成基元 （ 原子 、 離子或離子團(tuán) ） 的數(shù)量關(guān)系 、大小關(guān)系及極化性能 。 同質(zhì)多晶與類質(zhì)同晶 —— 外在因素對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響 同質(zhì)多晶： 化學(xué)組成相同的物質(zhì) ， 在 不同 的熱力學(xué)條件下 形成結(jié)構(gòu) 不同 的晶體的現(xiàn)象 ， 由此所產(chǎn)生的 每一種化學(xué)組成相同但結(jié)構(gòu)不同的晶體稱為變體 。 —— 對(duì)研究晶型轉(zhuǎn)變 、 材料制備過程中工藝制度的確定有重要意義 。 類質(zhì)同晶： 化學(xué)組成相似或相近的物質(zhì) ， 在 相同 的熱力學(xué)條件下 ， 形成的晶體具有 相同 的結(jié)構(gòu) 。 —— 對(duì)礦物提純與分離 、 固溶體的形成及材料改性具有重要的意義 。 同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變 在同質(zhì)多晶中 ， 由于各個(gè)變體是在不同的熱力學(xué)條件下形成的 ， 因而各個(gè)變體都有自己穩(wěn)定存在的熱力學(xué)范圍 ， 當(dāng)外界條件改變到一定程度時(shí) ， 為在新的條件下建立新的平衡 ， 各變體間就可能發(fā)生結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)變 ， 即發(fā)生同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變 。 4 鮑林規(guī)則 ① 配位多面體規(guī)則 ② 電價(jià)規(guī)則 ③ 多面體共頂、共棱、共面規(guī)則 ④ 不同配位多面體連接規(guī)則 ⑤ 節(jié)約規(guī)則 圍繞每一正離子 ， 形成一個(gè) 負(fù)離子 配位多面體 ， 正負(fù)離子之間的間距取決于它們的半徑之和 ， 正離子 的配位數(shù)則取決于它們的半徑比 。 負(fù)離子配位多面體規(guī)則 陰離子成最緊密堆積，且相互接觸， 陽離子則無間隙地充填八面體空隙時(shí)，計(jì)算兩者半徑比之圖解 arcr 陽離子配位數(shù) 陽離子配位 多面體的形狀 ac rr /實(shí)例 靜電價(jià)規(guī)則 在一個(gè)穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)中 ， 每一個(gè)負(fù)離子電荷數(shù)等于或近似等于相鄰正離子分配給這個(gè)負(fù)離子的靜電鍵強(qiáng)度的總和 ， 其偏差 ≦ 1/4價(jià) 。 即：正電價(jià)等于負(fù)電價(jià) ????????i iiiinZSZnZS負(fù)離子的電荷數(shù) 正離子的配位數(shù) 正離子電荷數(shù) 靜電價(jià)強(qiáng)度 例： CaTiO3 用途： 判斷晶體是否穩(wěn)定。 判斷共用一個(gè)頂點(diǎn)的多面體的數(shù)目。 陰離子配位多面體的共頂、共棱、共面規(guī)則 在一個(gè)配位結(jié)構(gòu)中 ， 共用棱 ， 特別是共用面的存在會(huì)降低這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 。 其中高電價(jià) 、 低配位的正離子的這種效應(yīng)更為明顯 。 abc 若晶體結(jié)構(gòu)中含有一種以上的正離子 ， 則高電價(jià) 、 低配位的多面體之間有盡可能彼此互不連接的趨勢(shì) 。 在同一晶體中，組成不同的結(jié)構(gòu)基元的數(shù)目趨向于最少。 晶體結(jié)構(gòu)的周期性和對(duì)稱性 ， 若組成不同的結(jié)構(gòu)基元過多 ， 則每個(gè)基元要形成各自的周期性和規(guī)則性 ， 則它們之間就會(huì)相互干擾 ， 不利于形成晶體結(jié)構(gòu) 。 例 Si和 Al原子的相對(duì)質(zhì)量非常接近 （ 分別為 ） ， 但 SiO2和 Al2O3的密度相差很大 （ 分別為） 。 試用晶體結(jié)構(gòu)及鮑林規(guī)則說明密度相差大的原因 。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1