现代基础化学_第_3_章.ppt

第三章 固体结构和固体性能 3.6 晶体缺陷和非化学计量化合物 缺陷美！ 3.3.6 面缺陷 是沿着晶格内或晶粒间的某个面两侧大约几个原子间距范围内出现的晶格缺陷。主要包括堆垛层错以及晶体内和晶体间的各种界面，如小角晶界、畴界壁、双晶界面及晶粒间界等。其中的堆垛层错是指沿晶格内某一平面，质点发生错误堆垛的现象。如一系列平行的原子面,原来按ABCABCABC……的顺序成周期性重复地逐层堆垛，如果在某一层上违反了原来的顺序，如表现为ABCABCAB│ABCABC……,则在划线处就出现一个堆垛层错，该处的平面称为层错面。堆垛层错也可看成晶格沿层错面发生了相对滑移的结果。小角晶界是晶粒内两部分晶格间不严格平行，以微小角度的偏差相互拼接而形成的界面。它可以看成是由一系列位错平行排列而导致的结果。 1911年荷兰科学家翁纳斯（Onnes）在测量低温下水银电阻率的时候发现， 当温度降到零下269度附近， 水银的电阻竟然消失了！电阻的消失叫做零电阻性。所谓“电阻消失”，只是说电阻小于仪表的最小可测电阻。也许有人会产生疑问：如果仪表的灵敏度进一步提高，会不会测出电阻呢？用“持久电流”实验可以解决这个问题。 超导态的另一个基本性质是抗磁性，又称迈斯纳效应（Meissner effect）。即在磁场中一个超导体只要处于超导态，则它内部产生的磁化强度与外磁场完全抵消，从而内部的磁感应强度为零。也就是说，磁力线完全被排斥在超导体外面，如图所示 玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得，约公元前3700年前，古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，当时只有有色玻璃。 约公元前1000年前，中国制造出无色玻璃。公元12世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料。18世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃；1874年，比利时首先制出平板玻璃。 3000多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿物“天然苏打”，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮，商船搁浅了，于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅，搬来木柴，并用几块“天然苏打”作为大锅的支架，在沙滩上做起饭来 。锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西！”船员们把这些闪烁光芒的东西，带到船上仔细研究起来。他们发现，这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来，这些闪光的东西，是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打（Na?CO? ），在火焰的作用下，与沙滩上的石英砂（SiO ? ）发生化学反应而产生的晶体，这就是最早的玻璃。 大约在4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上，到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达 。 “我国的玻璃制造技术决不能泄漏出去，把所有的制造玻璃的工匠都集中在一起生产玻璃 ！” 就这样，意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃，他们在一生当中不准离开这座孤岛 。 1688年，一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺，从此，玻璃成了普通的物品 。 几百年来，人们一直认为玻璃是绿色的，是无法改变的。后来发现绿色来自原料中少量的铁，二价铁的化合物使得玻璃显绿色。在加入二氧化锰以后，原来的二价铁变成三价铁显黄色，而四价锰被还原成三价锰呈紫色。光学上，黄色和紫色在一定程度上可以互补，混合在一起成为白光，玻璃就不偏色了。不过若干年后，三价锰被空气继续氧化，紫色会逐渐增强，所以那些古老房屋的窗玻璃会略微带点紫色 种类及应用 我们使用的玻璃是由石英砂、纯碱、长石及石灰石经高温制成的。熔体在冷却过程中黏度逐渐增大而得的不结晶的固体材料。性脆而透明。有石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃、高温玻璃、耐高压玻璃、防紫外线玻璃、防爆玻璃等 3.3 原子晶体和分子晶体 二. 分子晶体 CO2晶体结构图 蒽分子晶体结构图 3.4 金属晶体 “金属原子和离子浸泡在电子的海洋中” 金属晶体中的金属键是一种特殊的共价键（改性共价键）：晶体中金属原子和离子共享的电子不属于某几个原子，而是属于整个晶体，是非定域的自由电子。 3.4.1 金属键 金属的改性共价键理论可以解释金属的特性： (1) 金属有电阻，能导电。 自由电子的定向运动，产生导电性。 自由电子运动中受核的引力，产生电阻。 (2) 金属有导热性。 自由电子运动中与原子核不断碰撞，产生热能的交换。 (3) 优良的机械加工性能。 自由电子的连接使金属晶体形成密堆积结构，原子间可相互滑动。 不足：不能解释不同金属导电能力的不同。 3.4.2 金属晶体的紧密堆积结构 1. 六方紧密堆积 ( hcp ) 六方紧密堆积动画 配位数：12 空间利用率:74% 3.4.2 金属晶体的紧密堆积结构 2. 面心立方紧密堆积(cc