中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算.PDF

晶体结构部分晶体结构部分：： 晶体结构部分晶体结构部分：： 基本概念基本概念 基本概念基本概念 （a ）萤石型和反萤石型 （b ）类质同晶和同质多晶 （c ）二八面体型与三八面体型 （d ）尖晶石与反尖晶石 （e ）配位数与配位体 （f ）同质多晶与多晶转变 （g ）位移性转变与重建性转变 （h ）晶体场理论与配位场理论 （I ）阳离子交换 计算计算 计算计算 1. MgO 晶体结构，Mg2+半径为 0.072nm，O2-半径为 0.140nm，计算MgO 晶体 中离子堆积系数 （球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算 MgO 的密度。 并说明为什么其体积分数小于 74.05% ？ 提示：在MgO 晶体中，正负离子直接相邻；MgO 体积分数小于 74.05%，原 因在于r+/r-=0.072/0.14=0.4240.414 ，正负离子紧密接触，而负离子之间不直 接接触，即正离子将负离子形成的八面体空隙撑开了，负离子不再是紧密堆 积。 2. 解释解释：： 解释解释：： （a ）在AX 型晶体结构中，NaCl 型结构最多； （b ）MgAl O 晶体结构中，按r+/r-与 CN 关系，Mg2+ 、Al3+都填充八面体空隙， 2 4 但在该结构中 Mg2+进入四面体空隙，Al3+填充八面体空隙；而在MgFe O 结构 2 4 中，Mg2+填充八面体空隙，而一半Fe3+填充四面体空隙。 （c ）绿宝石和透辉石中 Si:O 都为 1:3，前者为环状结构，后者为链状结构。 （d ）硅酸盐晶体结构分类原则及各种类型的特点 （e ）堇青石与绿宝石有相同结构，分析其有显著的离子电导，较小的热膨胀系 数的原因 （f ）从结构上说明高岭石、蒙脱石阳离子交换容量差异的原因。 晶体缺陷部分晶体缺陷部分：： 晶体缺陷部分晶体缺陷部分：： 1．晶体结构中点缺陷的类型。 晶体中各种点缺陷的表示符号。 写出 CaCl2 中Ca2+置换 KCl 中K+或进入到 KCl 间隙中去的两种点缺陷反应 表示式。 2 ．（a ）在MgO 晶体中，肖特基缺陷的生成能为 6ev，计算在25 ℃和 1600℃时 热缺陷的浓度。 （b ）如果MgO 晶体中，含有百万分之一mol 的Al O 杂质， 2 3 则在 1600℃时，MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。 解： 3. 对某晶体的缺陷测定生成能为 84KJ/mol，计算该晶体在 1000K 和 1500K 时的 缺陷浓度。 4. 非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧 气的分压，非化学计量化合物Fe1-xO 及 Zn1+xO 的密度将发生怎样变化？增大？ 减少？为什么？ 5. 非化学计量化合物 FexO 中，Fe3+/Fe2+=0.1 ，求FexO 中的空位浓度及x 值。 6. 非化学计量氧化物 TiO2-x 的制备强烈依赖于氧分压和温度：（a ）试列出其缺 7 ．影响置换型固溶体的固溶度的条件。 8．试阐明固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物三者之间的异同点。 提示：固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物都属晶体结构缺陷，但它们又各有 不同 9. 试写出少量 MgO 掺杂到 Al O 中和少量YF 掺杂到 CaF 中的缺陷方程。（a ） 2 3 3 2 判断方程的合理性。（b ）写出每一方程对应的固溶式。 10． ZnO 是六方晶系，a=0.3242nm，c=0.5195nm，每个晶胞中含2 个 ZnO 分子， 3 测得晶体密度分别为 5.74，5.606 g/cm ，求这两种情况下各产生什么型式的固溶 体？ 11．对于MgO 、Al O 和 Cr O ，其正、负离子半径比分别为 0.47、0.36 和 0.40