材料化学课后题答案第2章 材料的结构.pdf

第二章参考答案 1. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 类 型 键合强弱 形成晶体的特点 无饱和性和方向性:高配位数、高熔点、高强度、高 离子键 最强 硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态 离子导电 有饱和性和方向性:低配位数、高熔点、高强度、高 共价键 强 硬度、低膨胀系数、塑性较差、在熔态也不导电 无饱和性和方向性:配位数高、结构密堆、塑性较好、 金属键 较强 有光泽、良好的导热、导电性 有饱和性和方向性；高分子化合物形成氢键数目巨 氢键 弱 大，对其熔点及力学等性能影响大；对小分子熔点、 沸点、溶解性、黏度也有一定影响。 范德华键 最弱 无饱和性和方向性:结构密堆、高熔点、绝缘 2. 为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题? 答: 金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所 有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素金属正离子周期性排列而 成,这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态,电子分布基本上是球形对 称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。又因金属键无饱和性和 方向性, 为使体系能量最低，金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点 是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题. 3. 计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。 - 1 - (1) 体心立方 a ：晶格单位长度 R ：原子半径 4R 2(4R 3 / 3) 2(4R 3 / 3) 4R 3a a ，n=2, ∴bcc 3 3 0.68 3 a (4R / 3) (2)六方密堆 n=6 6(4R 3 / 3) 6(4R 3 / 3) c a 8 3 hcp ＝ 0.74 1 3 8 a 2R 6c( a  a) 12R (R  3R) 2 2 3 4. 试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。 解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为 a b c,   90 ，因此只求出a 值即可。 4R 对于（1）fcc(面心立方)有4R 2a , a ，a b c,   90 2 4R (2) bcc体心立方有：4R 3a a ；a b c