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1、.....材料科学基础复习大纲第二章晶体结构2.1结晶学基础1、概念:晶体晶胞晶胞参数七大晶系晶面指数晶面族晶向指数晶向族2、晶面指数和晶向指数的计算2.2结合力与结合能按照结合力性质不同分为物理键和化学键化学键包括离子键共价键金属键物理键包括范德华键氢键晶体中离子键共价键比例估算(公式2.16离子晶体晶格能2.3堆积(记忆常识1、最紧密堆积原理及其使用范围:原理略适用范围:典型的离子晶体和金属晶体原因:该原理是建立在质点在电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的2、两种最紧密堆积方式:面心立方
2、最紧密堆积ABCABC密排六方最紧密堆积ABABAB系统中:每个球周围有6个八面体空隙8个四面体空隙学习参考.....N个等径球体做最紧密堆积时系统有2N个四面体空隙N个八面体空隙八面体空隙体积大于四面体空隙3、空间利用率:晶胞中原子体积与晶胞体积的比值(要学会计算两种最紧密堆积方式的空间利用率为74.05﹪(等径球堆积时4、影响晶体结构的因素内因:质点相对大小(决定性因素配位数(概念及计算极化(概念,极化对晶体结构产生的影响外因(了解:同质多晶类质多晶同质多晶转变2.4单质晶体结构(了解2.5无
3、机化合物结构(重点每年必考分析结构从以下几个方面入手:晶胞分子数,何种离子做何种堆积,何种离子添隙,添隙百分比,正负离子配位数,正负离子电价是否饱和,配位多面体,添隙半径的计算(刚好相切时,隙结构与性质的关系。1、NaCl型:4个NaCl分子Cl离子做面心立方密堆积,Na离子填充八面体空隙,填充率100﹪,正负离子配位数均为6,电价饱和。【NaCl6】或【ClNa6】八面体结构与性能:此结构在三维方向上键力均匀,因此无明显解理,破碎后呈颗粒状,粒为多面体形状。离子键结合,因此有较高的熔点和硬度学习
4、参考.....2、立方ZnS结构:4个ZnS分子S离子做面心立方密堆积,Zn离子填充四面体空隙填充率50﹪,离子配位数均为4,电价饱和,【ZnS4】四面体会画投影图(图2.26注意:一定要画虚线,一定要标高,一定要有图例(白球黑球代表什么离子3、萤石(CaF2结构:(唯一正离子做堆积的结构4个CaF2分子Ca离子做面心立方密堆积,F离子填充四面体空隙,填充率100﹪。正离子配位数为8,负离子配位数为4,电价饱和,【CaF8】或【FCa4】结构与性能:与NaCl相比,综合电价和半径因素,萤石质点间键
5、力比NaCl强,表现为萤石硬度熔点密度高于NaCl而水中溶解度低于NaCl。由于萤石结构中有一半的立方体空隙没有被Ca离子填充,所以在{111}面网方向上存在毗邻的同号离子层,其静电斥力起主要作用,导致晶体在平行与{111}面网方向上易发生解理,因此萤石常呈八面体解理。碱金属氧化物R2O为反萤石结构,它们的正负离子位置刚好跟萤石结构中相反,性质相似,在{111}面网方向上也易发生解理。4、钙钛矿CaTiO3结构(每年必考:Ca离子占据八个顶点,O占据六个面的面心,Ti离子位于体心。Ca和O共同做面
6、心立方密堆积。Ti离子占据八面体空隙的1/4。晶胞分子数1,配位数:Ca12,Ti6,O6,O电价饱和。理想情况下半径关学习参考.....系Rca+RO=(根号2(Rti+RO(会推导结构与性能的关系:电价饱和,晶体结构稳定。5、自发极化与铁电效应:(每年必考自发极化(概念:对于理想晶体而言,如果不存在外电场时,单位晶胞中的正负电荷不重合,具有一定的偶极矩,这种现象称为自发极化。产生自发极化的条件:离子位移后使离子固定在新位置上的力应该大于位移后的恢复力。BaTiO3具有铁电效应而CaTiO3不具
7、有铁电效应的原因:要有铁电效应必须能够产生自发极化。Ba离子半径比较大,使得晶胞参数也比较大,从而使得结构中【TiO6】八面体空隙比较大,Ti与O之间有比较大的空隙,可以克服恢复力,可以发生自发极化。而CaTiO3中由于Ca离子半径小,使得晶胞参数也比较小,从而使结构中【TiO6】八面体空隙比较小,甚至小于Ti离子尺寸,位移后恢复力很大,不能在新位置上固定下来,从而不能产生自发极化,没有铁电效应。2.6硅酸盐晶体结构(特征,分类硅酸盐晶体基本结构单元是【SiO4】四面体。硅酸盐晶体各种结构的共同特
8、点(4条58页硅酸盐晶体分类:根据硅氧比分类(58页表2.13岛状结构:镁橄榄石(结构,结构与性质的关系组群状:桥氧(概念,绿宝石结构链状:单链,双链学习参考.....层状:单网层,复网层,水镁(铝石层滑石:沿C轴方向的复网层,两个硅氧层夹一层水镁石层,三八面体。结构与性质的关系:层内电价饱和,层间通过分子间力结合,有解理。蒙脱石:复网层,结构与性质的关系:C轴长度随含水量而变化第三章晶体结构缺陷3.1结构缺陷类型缺陷(概念:晶体点阵结构中周期性势场的畸变按照几何形态分类:点,线,
