材料化学(化学工业出版社)课件6

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1、溶液12.5固溶体SolidsolutionChapter2StructureofMaterials(1)DefinitionSolvent溶剂Solute溶质一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂并保持溶剂的晶格类型所形成的单相晶态固体。固溶体2Chapter2StructureofMaterials(2)Characteristic②有一定的成分范围——固溶度solidsolubility①溶质和溶剂原子占据一个共同的晶体点阵，点阵类型和溶剂的点阵类型相同。基本特征3Chapter2StructureofMaterials(3)Classification按溶质原子在点阵中的位置置换型固溶体

2、Substitutionalsolidsolution填隙型固溶体Interstitialsolidsolution分类按固溶度有限固溶体Finitesolidsolution无限固溶体Infinitesolidsolution4Chapter2StructureofMaterials2.5.1置换型固溶体2.5.1置换型固溶体一置换型固溶体：由溶质原子代替一部分溶剂原子而占据着溶剂晶格某些结点位置所组成。置换型固溶体的溶质和溶剂可以任意比例互溶，因此属于无限固溶体（或称连续固溶体）5Chapter2StructureofMaterials形成置换固溶体的影响因素二、形成置换固溶体的影响

3、因素1.原子或离子尺寸的影响2.电价因素3.键性影响4.晶体结构类型的影响6Chapter2StructureofMaterials以r1和r2－－分别代表较大原子和较小原子的半径，当时，形成连续固溶体；当时，只能形成有限型固溶体；当时，很难形成固溶体或不能形成固溶体，而容易形成中间相或化合物。因此Δr愈大，则溶解度愈小。1.原子或离子尺寸的影响这是形成连续固溶体的必要条件，而不是充分必要条件。7Chapter2StructureofMaterials一般来说，两种固体只有在离子价相同或同号离子的离子价总和相同时，才可能满足电中性的要求，生成连续固溶体。例如，NiO-MgO系统中，两种正

4、离子的半径差小于15%，而且价态相同，可形成连续固溶体。在硅酸盐晶体中，常发生复合离子的等价置换，如Na++Si4+=Ca2++Al3+，使钙长石Ca[Al2Si2O6]和钠长石Na[AlSi3O8]能形成连续固溶体。2.电价因素8Chapter2StructureofMaterials在硅酸盐晶体中，常发生复合离子的等价置换，[SiO4]网架结构中的Si4+可以部分地被Al3+取代，剩余的负电荷由其它正离子（如Li+、Na+、K+、Ca2+）平衡。如：Na++Si4+=Ca2++Al3+，使钙长石Ca[Al2Si2O6]和钠长石Na[AlSi3O8]能形成连续固溶体。9Chapter2

5、StructureofMaterialsIonicsolidsolutionMgO的结构中Mg2+离子被Fe2+离子所取代。条件：1.半径相近2.电荷数相同Ca2+能取代Mg2+吗？Li+能取代Mg2+吗？Ionicsolidsolution10Chapter2StructureofMaterials原子半径：Mg2+:1.72Fe2+:1.72Ca2+:2.23Li+:2.03离子类型和键性3.键性的影响化学键性质相近，即取代前后离子周围离子间键性相近，容易形成固溶体。r(Si4+)=0.26Å，r(Al3+)=0.39Å，相差达45%以上，电价又不同，但Si—O、Al—O键性接近，键

6、长亦接近，仍能形成固溶体，在铝硅酸盐中，常见Al3+置换Si4+形成置换固溶体的现象。11Chapter2StructureofMaterials晶体结构类型的影响4.晶体结构类型的影响若溶质与溶剂晶体结构类型相同，能形成连续固溶体，这也是形成连续固溶体的必要条件，而不是充分必要条件。NiO-MgO都具有面心立方结构，且Δr<15%，可形成连续固溶体；MgO-ZnO两结构不同，只能形成有限型固溶体或不形成固溶体。12Chapter2StructureofMaterials2.5.2填隙型固溶体Interstitialsolidsolution一、填隙型固溶体：溶质质点进入晶体中的间隙位置

7、所形成的固溶体。原子半径：H:0.046nmB:0.097nmC:0.077nmN:0.071nm2.5.2填隙型固溶体金属和非金属元素H，B，C，N等形成的固溶体一般都是间隙式的13Chapter2StructureofMaterials二、形成填隙型固溶体的条件1.杂质质点大小即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。填隙型固溶体的固溶度仍然取决于离子尺寸、离子价、电负性，结构等因素。14Chapter2StructureofM