1-2-2原子的规则排列.ppt

1.2 原子的规则排列 §1.2.1晶体学基础 §1.2.2晶体结构及其几何特征 在紧密堆积的情况下，即每层都紧密相切，这时，每个原子中心和它的最近邻原子的中心间的距离都是a(图中d=a) 4)金属的其它类型结构 金刚石结构 A4 锗、α锡、金刚石 三角（菱方系结构） A7 砷、锑、铋 正方系结构 锌、β锡 三斜系结构 A8 2 同素异构性（Allotropy） 定义：同一种金属元素在不同温度（压力）下出现不同晶体结构的现象，表现为性能不同 1、Fe 912 ℃ α-Fe bcc 912—1394℃ γ-Fe fcc 1394 ℃ δ-Fe bcc 2、Sn 13 ℃ 灰锡 金刚石立方 13 ℃ 白锡 正方 3、Mn（α、β、γ、δ四种，室温下fcc） 第三层原子占据A位置 ABAB……排列——hcp 第三层原子占据C位置 ABCABC……排列——fcc 5 陶瓷的晶体结构 陶瓷的晶体结构特征： 晶体结构复杂 原子排列不紧密 配位数低 陶瓷的晶体结构分类： 离子键结合的陶瓷：MgO，ZrO2，CaO，Al2O3 等金属氧化物 共价键结合陶瓷：SiC，Si3N4，纯SiO2高温相 1）离子键结合的陶瓷晶体结构---NaCl型（B1） 金属氧化物，最常见，几百种化合物 1)离子键结合的陶瓷晶体结构--- Al2O3及Cr2O3，α-Fe2O3，Ti2O3，V2O3的结构 Al2O 3又称刚玉， 刀具，砂轮的原料。 O 2-位于密排六方的结点上， Al 3 +位于八面体间隙上， 为保持电荷平衡，只有2/3的 八面体间隙被占据 2)共价键晶体结构---多属于金刚石型结构 SiC，Si3N4，纯SiO2高温相，ZnS 例题---熟悉典型晶体结构，致密度，原子半径等基本概念 例题一 铜为FCC结构，原子半径为0.1278 n m，计算其密度（Cu的相对原子量为63.5） 解：因为Cu为FCC结构，故 r2= a2 /8， a2 =8 r2 ， a=0.3615 n m 所以，ρ=质量/体积=4×[63.5/（6.02 × 1023）] /（0.3615 × 10-9）3 =8.93g/cm3 例题---熟悉典型晶体结构，致密度，原子半径等基本概念 例题二 1mm3固态Sr锶(strontium)中，有多少原子？原子的堆积密度多少？它属于立方晶系，其晶体结构是什么？已知Sr的原子量为87.62，原子半径为0.215nm，离子半径为0.127nm， 密度为2.6g/m3 。 解：1mm3固态Sr中原子=2.6x10-3g/mm3/（87.62g/6.02x1023） =1.78 ×1019个 /mm3 堆积密度=（4π/3）×（0.125 × 10-6）3×1.78 ×1019/1 = 0.74 根据致密度，晶体为面心立方结构。 综合比较 fcc与hcp相比，间隙尺寸相同，分布位置不同。 fcc与bcc相比，fcc间隙数量少。 用间隙的内容解释γ-Fe溶碳能力大于α-Fe的原因？ 四面体间隙 八面体间隙 12 0.0794a 6 0.146a hcp 12 0.126a 6 0.067a bcc 8 0.0794a 4 0.146a fcc 数量 半径 数量 半径 虽然体心立方结构的致密度比面心立方结构的低，但它的间隙比较分散，每个间隙的相对体积比较小，因此在体心立方结构中可能掺入杂质和溶质原子的数量比面心立方结构的少。 NaCl可以看成由两个面心立方点阵穿插而成的超点阵 Na+ Cl- 将Na+和Cl-看成一个集合体，即一个结点，此结构则为FCC结构，单胞离子数为4个Na+和4个Cl- 两种异号离子半径比值决定了配位数，配位数直接影响晶体结构 配位数 间隙 半径比