暨南大學(xué)材料化學(xué)期末總復(fù)習(xí)含有必考題目

一、名詞解釋例如：弗侖克爾缺陷（2014已考）？例如：如右圖所示，是Cu2O晶體結(jié)構(gòu)，圖中黑圓為銅離子，空心圓為氧離子。請(qǐng)寫出離子的坐標(biāo)位。O

Cu

二、填空（2014已考）請(qǐng)標(biāo)出立方晶系中晶向A、B的晶向指數(shù)及晶面P的晶面指數(shù)。晶向A【111】

,B

【122】

;晶面P

(632)

。根據(jù)離子半徑比推測(cè)晶體離子的配位數(shù)和晶體結(jié)構(gòu)形式。晶體類型離子半徑比（R+/R-）正離子配位數(shù)晶體結(jié)構(gòu)形式CsBr0.852正負(fù)離子半徑比配位數(shù)堆積結(jié)構(gòu)<0.15520.155～0.22530.225～0.41440.414～0.73260.732～1.0008~1.000128正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)及負(fù)離子堆積結(jié)構(gòu)的關(guān)系結(jié)論：兩種最緊密堆積方式中，每個(gè)球周圍有6個(gè)八面體空隙和8個(gè)四面體空隙。由于每個(gè)四面體空隙由4個(gè)球構(gòu)成，每個(gè)八面體空隙由6個(gè)球構(gòu)成，平均1個(gè)球有1個(gè)八面體空隙，2個(gè)四面體空隙，所以n個(gè)球有n個(gè)八面體空隙，2n個(gè)四面體空隙。

化學(xué)氣相沉積水熱法溶膠凝膠法目錄5陽(yáng)極氧化法靜電紡絲法4三、缺陷反應(yīng)式方程式的書寫說(shuō)明下列符號(hào)的含義：

Na+空位Si中摻入P,Psi。Ca2+填隙試寫出下列缺陷方程四、計(jì)算計(jì)算尖晶石MgAl2O4晶體中Mg2+、Al3+離子靜電鍵強(qiáng)度，說(shuō)明MgAl2O4的結(jié)構(gòu)是否達(dá)到穩(wěn)定。已知O2-作面心立方最緊密堆積，Mg2+進(jìn)入四面體空隙，Al3+則占有八面體空隙，一個(gè)氧離子同時(shí)與一個(gè)鎂離子和三個(gè)鋁離子相連。因?yàn)橐粋€(gè)氧離子同時(shí)與一個(gè)鎂離子和三個(gè)鋁離子相連，且

四面體空隙對(duì)應(yīng)著配位數(shù)為4，八面體空隙對(duì)應(yīng)著配位數(shù)為6.所以2/4x1+3/6x3=2，剛好等于氧的價(jià)數(shù)，因此是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。正負(fù)離子半徑比配位數(shù)堆積結(jié)構(gòu)<0.15520.155～0.22530.225～0.41440.414～0.73260.732～1.0008~1.0001215正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)及負(fù)離子堆積結(jié)構(gòu)的關(guān)系例：在CaF2結(jié)構(gòu)中，Ca2+離子的配位數(shù)為8。Ca2+離子的靜電鍵強(qiáng)為2/8=1/4，F(xiàn)-離子是一價(jià)負(fù)離子，則每個(gè)F-同時(shí)與四個(gè)Ca2+形成靜電鍵，F(xiàn)-在Ca2+的四面體中心0.732~1，CN=8，例：在CaTiO3結(jié)構(gòu)中，Ca2+、Ti4+、O2-配位數(shù)分別為12、6、6。O2-配位多面體是[OCa4Ti2]，則O2-的電荷數(shù)，與O2-的電價(jià)相等，故晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。例：已知K+和Cl-的半徑分別為0.133nm和0.181nm，試分析KCl的晶體結(jié)構(gòu)，并計(jì)算堆積系數(shù)。解：晶體結(jié)構(gòu)：因?yàn)閞+/r-=0.133/0.181=0.735，其值處于0.732和1.000之間，所以正離子配位數(shù)應(yīng)為8，處于負(fù)離子立方體的中心。也就是屬于CsCl型結(jié)構(gòu)。堆積系數(shù)計(jì)算：每個(gè)晶胞含有一個(gè)正離子和一個(gè)負(fù)離子Cl-，晶格參數(shù)a0可通過(guò)如下計(jì)算得到：a0=2r++2r-=2(0.133)+2(0.181)=0.628nma0=0.363nm2r++2r-18一個(gè)面心立方緊密堆積的金屬晶體，其原子量為M，密度是8.94g/cm3。試計(jì)算其晶格常數(shù)和原子間距。解：根據(jù)密度定義，晶格常數(shù)原子間距=已知鐵氧體FexO（富士體）為氯化鈉型結(jié)構(gòu)，在實(shí)際晶體中，由于存在缺陷，x<1。今有一批鐵氧體，測(cè)得其密度為5.7g/cm3，用MoKα射線（λ=71.07pm）測(cè)得其面心立方晶胞衍射指標(biāo)為200的衍射角θ=9.56?（sinθ=0.1661，F(xiàn)e的相對(duì)原子質(zhì)量為55.85）(1)計(jì)算FexO的面心立方晶胞參數(shù)；(2)求x值；(3)計(jì)算Fe2+和Fe3+各占總鐵質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；(4)寫出表明鐵的價(jià)態(tài)的化學(xué)式。2、已知氧化鐵Fex0(富士體)為氯化鈉型結(jié)構(gòu)，在實(shí)際晶體中，由于存在缺陷，x＜1。今有一批氧化鐵，測(cè)得其密度為5.7g/cm3，用MoKα射線（λ=71.07pm）測(cè)得其面心立方晶胞衍射指標(biāo)為200的衍射角θ=9.56°（sinθ=0.1661,Fe的相對(duì)原子質(zhì)量為55.85）。（a）計(jì)算Fex0的面心立方晶胞參數(shù)。（b）求x值。（c）計(jì)算Fe2+和Fe3+各占總鐵質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（d）寫出表明鐵的價(jià)態(tài)的化學(xué)式。2dsinθ=λ晶胞參數(shù)a=427.8pm分子量M=67.35x=0.92用ZrO2和0.25molCaO制成固溶體，測(cè)得晶胞參數(shù)a0＝0.5153nm，密度＝5.184g/cm3，已知ZrO2為螢石結(jié)構(gòu)，問(wèn)主要缺陷形式是填隙型還是缺位型？分析：寫出可能的缺陷反應(yīng)式及固溶體分子式，然后計(jì)算相應(yīng)的理論密度，最后把計(jì)算密度與實(shí)測(cè)密度相比確定缺陷形式。補(bǔ)充：

1、用ZrO2和0.25molCaO制成固溶體，測(cè)得晶胞參數(shù)

a0＝0.5153nm，密度為＝5.184g/cm3，ZrO2為螢石結(jié)構(gòu)，問(wèn)主要缺陷形式是何種？分析：寫出可能的缺陷反應(yīng)式及固溶體分子式，然后計(jì)算相應(yīng)的理論密度，最后把計(jì)算密度與實(shí)測(cè)密度相比確定缺陷形式。解：缺陷反應(yīng)式2:1:10.25:0.125:0.125固溶分子式：Zr0.875Ca0.25O2

1:1:10.25:0.25:0.25固溶分子式：Zr0.75Ca0.25O1.75或比較d與，看誰(shuí)與接近即為所對(duì)應(yīng)的缺陷類型。補(bǔ)充：

1、用ZrO2和0.15mol的CaO制成固溶體，測(cè)得晶胞參數(shù)

a0＝0.5131nm，密度為＝5.477g/cm3，ZrO2為螢石結(jié)構(gòu)，問(wèn)主要缺陷形式是何種？分析：寫出可能的缺陷反應(yīng)式及固溶體分子式，然后計(jì)算相應(yīng)的理論密度，最后把計(jì)算密度與實(shí)測(cè)密度相比確定缺陷形式。解：缺陷反應(yīng)式2:1:10.15:0.075:0.075固溶分子式：Zr0.925Ca0.15O2

1:1:10.15:0.15:0.15固溶分子式：Zr0.85Ca0.15O1.85

或比較d與，看誰(shuí)與接近即為所對(duì)應(yīng)的缺陷類型。1:1:10.15:0.15:0.15固溶分子式：Zr0.85Ca0.15O1.85

五、簡(jiǎn)答一、為什么有立方面心點(diǎn)陣而無(wú)四方面心點(diǎn)陣？答：因?yàn)榱⒎矫嫘狞c(diǎn)陣若取成素晶胞，不再滿足立方晶系4個(gè)三重軸的特征對(duì)稱元素的需要。而四方面心點(diǎn)陣可取成更簡(jiǎn)單的四方體心格子，所以沒(méi)有四方面心點(diǎn)陣。三斜面心格子，然而該格子中可以選出一個(gè)體積更小的三斜原始格子，所以三斜面心是不可能存在的。四方底心格子，但在該格子中可以選出一個(gè)體積更小的四方原始格子，所以不存在四方底心格子。2dsinθ=n

λ二、第一個(gè)問(wèn)題：并不是每個(gè)角度都有峰？

X射線在晶體中的衍射實(shí)質(zhì)上是晶體中各原子散射波之間的干涉結(jié)果。只有當(dāng)λ、θ和d三者之間滿足布拉格方程時(shí)才能發(fā)生衍射。

X射線只在滿足布拉格方程的若干個(gè)特殊的角度上才能產(chǎn)生反射，其它角度上則不發(fā)生反射。第二個(gè)問(wèn)題：峰有高低強(qiáng)弱之分？影響衍射強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)因子Fhkl

在X射線衍射分析中，一些面網(wǎng)雖然也符合布拉格方程，但在反射系統(tǒng)中其衍射強(qiáng)度為0，這種現(xiàn)象稱為消光。

系統(tǒng)消光條件空間格子類型

反射存在條件

反射消失條件

簡(jiǎn)單P全部都存在

無(wú)

底心C

h+k為偶數(shù)

h+k為奇數(shù)

體心Ⅰ

h+k+l為偶數(shù)

h+k+l為奇數(shù)

面心Fh、k、l全偶或全奇h、k、l奇偶混雜“消光規(guī)則”可用來(lái)判斷晶體格子類型和所屬空間群。三、鮑林法則鮑林第一規(guī)則──在離子晶體中，正離子周圍形成一個(gè)負(fù)離子多面體，正負(fù)離子之間的距離取決于離子半徑之和，正離子的配位數(shù)取決于正負(fù)離子半徑比。鮑林第二規(guī)則——在離子的堆積結(jié)構(gòu)中必須保持局域的電中性。鮑林第三規(guī)則——穩(wěn)定結(jié)構(gòu)傾向于共頂連接

鮑林第四規(guī)則──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)鮑林第五規(guī)則──同一結(jié)構(gòu)中傾向于較少的組分差異，也就是說(shuō)，晶體中配位多面體類型傾向于最少。正負(fù)離子半徑比配位數(shù)堆積結(jié)構(gòu)<0.15520.155～0.22530.225～0.41440.414～0.73260.732～1.0008~1.0001235正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)及負(fù)離子堆積結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況

外電場(chǎng)方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。于是內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響。PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡(jiǎn)稱正偏；內(nèi)外四、PN結(jié)的單向?qū)щ娦源藭r(shí)，電子將源源不斷的從N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)，空穴則從P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)。2.PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況

外電場(chǎng)與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的漂移電流加大。此時(shí)PN結(jié)區(qū)少子漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流。PN結(jié)變寬PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡(jiǎn)稱反偏；內(nèi)外PN結(jié)的單向?qū)щ娦訬區(qū)中空穴（少子）一旦達(dá)到空間電荷區(qū)邊界，就要被電場(chǎng)拉向P區(qū)，構(gòu)成PN節(jié)的反向電流，電流值會(huì)很小，方向是由N區(qū)流向P區(qū)。由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。鐵電體熱釋電體壓電體介電體五、介電、壓電、熱釋電和鐵電材料，依次為后者屬于前者的關(guān)系，共性是在外力作用下產(chǎn)生極化。五、綜合分析1、給你一張某材料的XRD圖譜、TEM或SEM，你能從中得出什么信息？或是判斷題目給出的說(shuō)法是否正確？2、欲制備某種材料（特定形貌），溶膠-凝膠法、水熱法、CVD、靜