材料化学课后答案李奇陈光巨编写完整版
材料化学课后习题含

资料化学课后习题答案【篇一:资料化学课后题答案】ass=txt> 二.应用化学专业 1166129108三.什么是纳米资料?四.试论述纳米效应及其对纳米资料性质的影响?答: 1.小尺寸效应;使纳米资料较宏观块体资料熔点有明显降低,并使纳米资料体现出全新的声,光,电磁和热力学特征。
2.表面与界面效应;使纳米颗粒表面拥有很高的活性和极强的吸附性。
3. 量子尺寸效应;使纳米微粒的磁,光,热,电以及超导电性与宏观特征有着明显不同。
4. 宏观量子地道效应;使纳米电子器件不可以无穷制减小,即存在微型化的极限。
三.纳米资料的制备方法?答:1.将宏观资料分裂成纳米颗粒。
2.经过原子,分子,离子等微观粒子齐集形成微粒,并控制微粒的生长,使其维持在纳米尺寸。
四.1.玻璃体:冷却过程中粘度渐渐增大,并硬化形成不结晶且没有固定的化学构成硅酸盐资料。
2.陶瓷:凡是用陶土和瓷土这两种不一样性质的粘土为原料经过配料,成型,干燥,焙烧等工艺流程制成的器物都可叫陶瓷。
3.p- 型半导体:参杂元素的价电子小于纯元素的价电子的半导体。
4.黑色金属:是指铁,铬,锰金属及它们的合金。
5.有色金属 :除铁,铬,锰之外的金属称为有色金属。
6.金属固溶体:一种金属进入到另一种金属的晶格内,对表面现的是溶剂的晶格种类的合金。
7.超导体:拥有超低温下失掉电阻性质的物质。
五.1.简述传统陶瓷制造的主要原料?答:粘土,长石,石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。
2.陶瓷能否必定含有玻璃相?答:并不是全部的陶瓷资料都含有玻璃相,某些非氧特种陶瓷资料可以近乎 100% 的晶相形式存在。
3.试议论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特别现象?答:电子同晶格相互作用,在常温下形成导体的电阻,但在超低温下,这类相互作用是产生超导电子对的原由。
温度越低所产生的这类电子对越多,超导电子对不可以相互独立地运动,只好以关系的形式做集体运动。
于是整个空间范围内的全部电子对在动量上相互关系成为有序的整体,超导电子对运动时,不像正常电子那样被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻,进而体现无电阻的超导现象。
材料化学习题答案(完整版)

材料化学习题答案(完整版)第二章2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤,请说明:1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时,应该采用哪些方法加快固相反应进行?2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时,人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉淀法得到前体物,再于高温下反应制备所需产物,请说明原因。
3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法,请说明“软化学”合成的主要含义,及其在固体化学和材料化学中所起的作用和意义。
答:1. 详见P6A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积;B.扩大产物相的成核速率C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。
2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段固相反应中反应物颗粒较大,为了使扩散反应能够进行,就得使得反应温度很高,并且机械的方法混合原料很难混合均匀。
共沉淀法便是使得反应原料在高温反映前就已经达到原子水平的混合,可大大的加快反应速度;由于制备很多材料时,它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系,为了克服这个限制,发展了溶胶-凝胶法,这个方法可以使反应物在原子水平上达到均匀的混合,并且使用范围广。
3. P22“软化学”即就是研究在温和的反应条件下,缓慢的反应进程中,采取迂回步骤以制备有关材料的化学领域。
2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢,怎样才能加快反应速率?答:P6以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例,反应的第一步是生成42O MgAl 晶核,其晶核的生长是比较困难的,+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步,因为扩散速率很慢,所以反应速率很慢,加快反应速率的方法见2.1(1)。
第三章(张芬华整理)3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆积中原子的配位情况。
答:简单立方堆积、 6立方密堆积、 12六方密堆积、 12体心立方堆积 8hc 型堆积 123.2 3SrTiO 为钙钛矿结构,a=3.905A ,计算Sr-O ,Ti-O 键长和3SrTiO 密度。
材料化学第二章习题参考答案与解析

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?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) 体心立方 a :晶格单位长度 R :原子半径a 34R = 34R a =,n=2, ∴68.0)3/4()3/4(2)3/4(23333===R R a R bccππζ (2)六方密堆 n=64. 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90,=====γβαc b a ,因此只求出a 值即可。
对于(1)fcc(面心立方)有a R 24=, 24R a =, 90,=====γβαc b a(2) bcc 体心立方有:a 34R = 34R a =; 90,=====γβαc b a(3) 简单立方有:R a 2=, 90,=====γβαc b a74.0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp =⋅=⋅R R R R a a c R ππξ=R a a c 238==5. 金属铷为A2型结构,Rb 的原子半径为0.2468 nm ,密度为1.53g·cm-3,试求:晶格参数a 和Rb 的相对原子质量。
解:AabcN nM=ρ 其中, ρ为密度, c b a 、、为晶格常数, 晶胞体积abc V =,N A 为阿伏加德罗常数6.022×1023 mol -1,M 为原子量或分子量,n 为晶胞中分子个数,对于金属则上述公式中的M 为金属原子的原子量,n 为晶胞中原子的个数。
材料化学第五章课后答案李奇陈光巨编写

第5章习题答案1.高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分,请解释链结构和聚集态结构。
答:链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态,所以链结构又可分为近程和远程结构。
近程结构属于化学结构,也称一级结构,包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。
远程结构是指分子的尺寸、形态,链的柔顺性以及分子在环境中的构象,也称二级结构。
聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构,包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况,统称为三级结构。
2.简述近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分子链的构象有何影响。
答:所谓“近程”和“远程”是根据沿大分子链的走向来区分的,并非为三维空间上的远和近。
事实上,即使是沿高分子长链相距很远的链节,也会由于主链单键的内旋转而会在三维空间上相互靠得很近。
高分子链节中非键合原子间的相互作用——近程相互作用,主要表现为斥力,如—CH2—CH2—中两个C上的两个H的范德华半径之和为0.240nm,当两个H为反式构象时,其间的距离为0.247nm,处于顺式构象时为0.226nm。
因此,氢原子间的相互作用主要表现为斥力,至于其他非键合原子更是如此。
近程相互排斥作用的存在,使得实际高分子的内旋转受阻,使之在空间可能有的构象数远远小于自由内旋转的情况。
受阻程度越大,构象数越少,高分子链的柔性就越小。
远程相互作用可为斥力,也可为引力。
当大分子链中相距较远的原子或原子团由于单键的内旋转,可使其间的相互作用在距离小于范德华半径时表现为斥力,大于范德华半径时为引力。
无论哪种力都使内旋转受阻,构象数减少,柔性下降,末端距变大。
3.何为晶态高聚物?高聚物可形成哪些形态的晶体?答:晶态高聚物是由晶粒组成,晶粒内部具有三维远程有序结构,但呈周期性排列的质点不是原子整个分子或离子,而是结构单元。
由于结晶条件不同,结晶性高聚物可以形成形态不同的宏观或亚微观晶体,单晶,树枝晶,伸直链晶体,纤维状晶体,串晶等。
材料化学课后题答案

试述影响置换型固溶体的固溶度的因素
(1)原子或离子尺寸的影响
当 固溶体;
r
r
r1 r2 0.15 r1
时,溶质与溶剂之间可以形成连续
时,溶质与溶剂之间只能形成
Hume-Rothery经验规则
当 有限型固溶体;
r r1 r2 30% r1
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热膨胀受什么因素影响?试用势能图说明
热膨胀主要受到键强的影响,键强越强,热膨胀越弱。 此外,组织结构也对热膨胀有影响。结构紧密的固体, 膨胀系数大。
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Cs熔体的标准吉布斯自由能(单位为J)与温 度T(单位为K)的关系为 Gm=2100-6.95T, 求熔点
到熔点时Gm=0
2100 T= =302.2K 6.95
(b)20%B (c)25%B
(d)WL/Wα=(Cα-C0)/(C0-CL) =(80%B-50%B)/(50%B-40%B) =3/1 所以液体占25%,固体占75%
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黑色金属:铁、钴、锰金属及它们的合金 有色金属:除铁、钴、锰之外的金属 奥式体: 碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体
马氏体:
x=1,y=-1,z= 1/2 故为(1,-1, 1/2 ),即为(1,1,2)
-
18
用固体能带理论说明什么是导体、半导体、 绝缘体?
满带:充满电子的能带
空带:部分充满或全空的能带
2.1.3.5 Electrical property
价带:价电子填充的能带
导带
禁带:导带及满带之间的空隙
19
导体:价带未满,或价带全满但禁带宽度为零, 此时,电子能够很容易的实现价带与导带之间 的跃迁。
材料化学课后习题答案

材料化学课后习题答案P42:四(1)(2)(3)P69:二、三(1)(2)P90 : 5P133:二、三(1)(2)P199:一、二P222:二、三(1)P236:一、二专业:应用化学14-1学号:20142008姓名:丁大林第二章 化学基础知识一.填空题1.热力学第三定律的具体表述为 纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零 ,数学表达式为S*(完美晶体,0 K)=0 J ⋅K -1 。
2.麦克斯韦关系式为 pS T V p S ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、 S V T p V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、T V S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 。
3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势,定义为 ,,CB B B T p n G G n μ⎛⎫∂== ⎪∂⎝⎭ 。
4.理想稀溶液存在依数性质,即溶剂的蒸气压下降 、凝固点降低 、沸点升高 、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关,而与溶质的种类无关。
5.人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层,简称界面,有液-气、固-气、固-液、液-液、固-固界面,通常把固-气界面、 液-气界面称为表面。
6.表面张力一般随温度和压力的增加而降低,且σ金属键 >σ离子键 >σ极性共价键 >σ非极性共价键。
7.按照氧化态、还原态物质的状态不同,一般将电极分成第一类电极(金属电极、气体电极) 、第二类电极(金属-难溶盐电极) 、氧化还原电极 三类。
8.相律是描述相平衡系统中 自由度 、组分数 、相数 之间关系的法则。
其有多种形式,其中最基本的是吉布斯相律,其通式为 f =c -p +2 。
二.名词解释1.拉乌尔定律:气液平衡时稀溶液中溶剂A 在气相中的蒸气压p A 等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压p A *与溶液中溶剂的摩尔分数x A 的乘积,该定律称为拉乌尔定律。
材料化学_李奇_陈光巨_编写_第二章_课后答案

第二章1、天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如,在某种氧化镍晶体中就存在这样的缺陷:一个Ni 2+空缺,另有两个Ni 2+被两个Ni 3+所取代。
其结果晶体仍然呈电中性,但化合物中Ni 和O 的原子个数比发生了变化。
试计算样品组成为Ni 0.97O时该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比。
解:设晶体中Ni 3+的离子数为a ,Ni 2+的离子数为b 。
根据题意:答:该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比为6:91。
2、已知氧化铁Fe x 0(富士体)为氯化钠型结构,在实际晶体中,由于存在缺陷,x <1。
今有一批氧化铁,测得其密度为5.7g/cm 3,用MoK α射线(λ=71.07pm )测得其面心立方晶胞衍射指标为200的衍射角θ=9.56°(sin θ=0.1661,Fe 的相对原子质量为55.85)。
(a )计算Fe x 0的面心立方晶胞参数。
(b )求x 值。
(c )计算Fe 2 +和Fe 3+各占总铁质量的质量分数。
(d )写出表明铁的价态的化学式。
解:(a )(c )设0.92mol 铁中Fe 2 +的摩尔数为y ,则Fe 3+的摩尔数为(0.92-y ),根据正负离子电荷平衡原则可得:即Fe2+和Fe3+的摩尔数分别为0.76和0.16,他们在总铁中的摩尔百分数分别为:(d)富士体氧化铁的化学式为。
3、NiO晶体为NaCl型结构,将它在氧气中加热,部分Ni2+将氧化为Ni3+,成为NiO(xxO,测得其密度为6.47,用波长λ=154pm的X射线通过粉末法测<1)。
今有一批Nix得立方晶胞111衍射指标的θ=18.71°(sinθ=0.3208)。
(Ni的相对原子质量为58.70)1molg−⋅O的立方晶胞参数;(a)计算Nix(b)算出x值,写出标明Ni的价态的化学式。
O晶体中,O2-堆积方式怎样?Ni在此堆积中占据哪种空隙?占有率(即占(c)在Nix有分数)是多少?O晶体中,Ni-Ni间最短距离是多少?(d)在Nix解:(a)NiO的立方晶胞参数为:x(b)因为NiO晶体为NaCl型结构,可得摩尔质量M:xO的摩尔质量又可以表示为:而Nix由此解得:x=0.92。
材料化学第二章习题参考答案1

材料化学第二章习题参考答案1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?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) 体心立方a :晶格单位长度R :原子半径a34R=34Ra=,n=2, ∴68.0)3/4()3/4(2)3/4(23333===RRaRbccππζ(2)六方密堆n=64.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90,=====γβαcba,因此只求出a值即可。
对于(1)fcc(面心立方)有aR24=,24Ra=,90,=====γβαcba(2) bcc体心立方有:a34R=34Ra=;90,=====γβαcba(3) 简单立方有:Ra2=,90,=====γβαcba74.0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp=⋅=⋅RRRRaacRππξ=Raac238==5. 金属铷为A2型结构,Rb 的原子半径为0.2468 nm ,密度为1.53g·cm-3,试求:晶格参数a 和Rb 的相对原子质量。
解:AabcN nM=ρ 其中, ρ为密度, c b a 、、为晶格常数, 晶胞体积abc V =,N A 为阿伏加德罗常数6.022×1023 mol -1,M 为原子量或分子量,n 为晶胞中分子个数,对于金属则上述公式中的M 为金属原子的原子量,n 为晶胞中原子的个数。
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第一章答案1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系?答:(1)晶体的一般特点是:a 、均匀性:指在宏观观察中,晶体表现为各部分性状相同的物体b 、各向异性:晶体在不同方向上具有不同的物理性质c 、自范性:晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形d 、固定熔点:晶体具有固定的熔点e、对称性:晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性(2)晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点,将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。
点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象,点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象,它们之间存在这样一个关系:点阵结构=点阵+结构基元点阵=点阵结构-结构基元2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子,其中C—C化学键长为1.54Å。
试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。
答:因为C原子间夹角约为109.5°,所以链周期=2×1.54Å×sin(109.5°/2)=2.51Å链周期3、由X射线法测得下列链型高分子的周期如下,试将与前题比较思考并说明其物理意义。
化学式聚乙烯醇 2.52聚氯乙烯 5.1聚偏二氯乙烯 4.7答:由题中表格可知,聚乙烯醇的链周期为2.52 Å,比聚乙烯略大,原因可能是-OH体积比H大,它的排斥作用使C原子间夹角变大,因而链周期加长,但链周期仍包含两个C原子;聚氯乙烯的链周期为5.1 Å,是聚乙烯链周期的两倍多,这说明它的链周期中包含四个C原子,原因是原子的半径较大Cl原子为使原子间排斥最小,相互交错排列,其结构式如下:聚偏二氯乙烯链周期为4.7 Å比聚乙烯大的多,而接近于聚氯乙烯的链周期为5.1 Å,可知链周期仍包含4个C原子。
周期缩短的原因是由于同一个C原子上有2个Cl原子,为使排斥能最小它们将交叉排列,即每个Cl原子在相邻2个Cl原子的空隙处。
这样分子链沿C-C键的扭曲缩小了链周期。
4.石墨分子如图所示的无限伸展的层形分子请从结构中引出点阵结构单位来,已知分子中相邻原子间距为1.42Å,请指出正当结构单位中基本向量a和b的长度和它们之间的夹角。
每个结构单位中包括几个碳原子?包括几个C-C化学键?解:点阵结构单元为,基本向量长度2.41Å,基本向量之间夹角120º,每个结构单元中包含2个碳原子,包含三个C-C化学键。
5.试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。
平面点阵有哪几种类型与型式? 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式,而其它三种类型只有不带心的型式?答:划分正当点阵单位所依据的原则是:在照顾对称性的条件下,尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。
平面点阵可划分为四种类型,五种形式的正当平面格子:正方,六方,矩形,带心矩形,平行四边形。
(a)若划分为六方格子中心带点,破坏六重轴的对称性,实际上该点阵的对称性属于矩形格子。
(b)(c)分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时,还可以划分成更小的格子。
(d)如果将矩形带心格子继续划分,将破坏直角的规则性,故矩形带心格子为正当格子。
6.什么叫晶胞,什么叫正当晶胞,区别是什么?答:晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小,形状相等,包含等同内容的基本单位。
在照顾对称性的条件下,尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位,相应的晶胞叫正当晶胞。
7.试指出金刚石、NaCl 、CsCl 晶胞中原子的种类,数目及它们所属的点阵型式。
答:8.四方晶系的金红石晶体结构中,晶胞参数为a=b=4.58 Å,c=2.98 Å,α=β=γ=90º,求算坐标为(0,0,0)处的Ti 原子到坐标为(0.31,0.31,0)处的氧原子间的距离。
解:根据晶胞中原子间距离公式d =[(x 1-x 2)2*a+(y 1-y 2)2*b+(z 1-z 2)2*c]1/2,得d =[(0.31-0)2 *a +(0.31-0)2 *a +(0-0)2 *c]1/2=0.31 *21/2*4.58Å=2.01Å9.什么叫晶面指标,标出下图所示点阵单位中各阴影面的晶面指标。
答:晶面指标(hkl )是平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比,它是用来标记一组互相平行且间距相等的平面点阵面与晶轴的取向关系的参数。
10.晶面交角守恒是指什么角守恒,为何守恒?晶面的形状和大小为什么不守恒?晶体外形一般说受那些因素的影响?答:晶面交角守恒定律,即是同一种晶体的每两个相应界面间的夹角保持恒定不变的数值,若对应各相应的晶面分别引法线,则每两条法线之间的夹角(晶面夹角)也必为一个常数。
晶面交角守恒定律是在1669年首先由斯蒂诺发现后经过其他学者反复实测、验证,直至18世纪80年代才最后确定下来的。
这一规律完全是由于晶体具有点阵结构这一规律决定的。
因为晶体的大小和形状不仅受内部结构的制约,还受外部因素的影响,所以晶面的形状和大小是不守恒的。
一般说来,晶体外形除了其内部结构制约,在一定程度上还受到外因,如温度、压力、浓度和杂质的影响。
11.论证在晶体结构中不可能存在五重旋转轴。
证明:设晶体中有一n次螺旋轴通过O点,根据对称元素取向定理,必有点阵面与n重轴垂直。
而其中必有与n重轴垂直的素向量,将作用于O点得到A’点。
设n重旋转轴的基转角2π/n,则L(2π/n)与L(-2π/n)必能使点阵复原。
这就必有点阵B与B’,如上图所示。
由图可以看出BB’必平行于AA’,即:BB’//AA’,则:向量BB’属于素向量为a平移群,那么:m的取值与n的关系如下表:m cos(2π/n) 2π/n n-2 -1 2π/2 2-1 -1/2 2π/3 30 0 2π/4 41 1/2 2π/6 62 1 2π/1 1由上表可知,晶体结构中不可能存在五重旋转轴。
并且不可能存在高于六次的对称轴。
12、有A 、B 、C 三种晶体,分别属于C 2v、C 2h、D 2d群。
它们各自的特征元素是什么,属于什么晶系,晶胞参数间的关系如何?各种晶体可能具有什么样的点阵形式。
答:C 2v:正交晶系,a ≠b ≠c ,α=β=γ=900,oP, oC ,oI ,oF ,3个垂直的2 or 2个垂直的mC 2h:单斜晶系 a ≠b ≠c α=γ=900≠β mP, mC (mA, mB) 2 or mD 2d:四方晶系 a=b ≠c α=β=γ=900tP, tI 4 or 4重反轴13、为什么l4种点阵型式中有正交底心,而无四方底心,也没有立方底心型式?答:立方底心型式会破坏立方体对角线上三重轴的对称性,不再满足立方晶系特征对称元素的需要,所以无立方底心型式。
四方底心型式则可以划分为更小的简单格子,且仍保持四重对称轴的对称性,所以无四方底心型式。
而正交底心型式划分为更小的简单格子时,将破坏其α=β=γ=900的规则性,所以要保留正交底心型式。
14、为什么有立方面心点阵而无四方面心点阵?答:因为立方面心点阵若取成素晶胞,不再满足立方晶系4个三重轴的特征对称元素的需要。
而四方面心点阵可取成更简单的四方体心格子,所以没有四方面心点阵。
15.某一晶体的点阵型式具有三个互相垂直的四重轴、对称面、对称中心, 而此晶体却无4重对称轴、无对称面和对称中心, 问此晶体属于何点群?简述推理过程。
答:由于有一个以上的高次轴,应属于立方群。
该晶体点阵型式有三个四重轴,而晶体无4重轴,所以该点阵对称性降低,具有C 3轴,又晶体无对称面和对称中心,所以具有C 2轴。
综上分析此晶体属于T 点群。
16.请说明下列空间群国际记号的含义。
答:“–”前面的是熊夫利斯记号,“–”后面的是国际记号。
17、什么是晶体衍射的两个要素?它们与晶体结构有何对应关系?晶体衍射两要素在衍射图上有何反映?答:晶体衍射的两个要素:衍射方向和衍射强度关系:晶胞大小、形状垐?噲?衍射方向垐?噲?衍射(点、峰)的位置晶胞内原子种类和位置垐?噲?衍射强度垐?噲?衍射点(线)的黑度、宽度峰的高度、高度18、阐明劳埃方程各符号的物理意义,并说明为何摄取劳埃图时需用白色射线,而在用单色特征射线摄取单晶回转图时,需使晶体沿一晶轴旋转?a,b,c为空间点阵中三个互不平行的基本向量的大小αO ,βO,γO分别为三个方向上的X射线入射角α,β,γ分别为三个方向上的衍射角h,k,l 为一组整数,称为衍射指标,分别表示在三个晶轴方向上波程差所含的波数λ为波长α,β,γ三个角度不是彼此完全独立的,他们之间还存在一定的函数关系。
这个关系连同劳埃方程共有4个方程,联系3个未知变量,一般得不到确定解。
欲得确定解,即欲得衍射图,必须增加变数。
两中途径可达到此目的:一是晶体不动,采用多种波长混合的“白色”X射线,即X射线的波长λ在一定范围内发生变化,摄取劳埃图的劳埃照相法就是采用此法;二是采用单色X射线而使晶体转动,即改变αO ,βO,γO的一个或两个,回转晶体法就是采用这种方法。
19、明矾有八面体的理想外形,现在想用劳埃图来证明它确为立方晶体,考虑一下工作进行的大致步骤如何?答:劳埃法为晶体不动,用多色X-光照射,平板底片与X-射线垂直。
沿其理想外形的3个四重轴方向分别摄像,分析底片上衍射点的对称性,若每个方向均存在四重轴可证明明矾为立方晶体。
23. 论证具有面心点阵的晶体,其指标hkl奇偶混杂的衍射,强度一律为零。
答:对面心晶体,可知,在(0,0,0),(0,1/2,1/2),(1/2,0,1/2),(1/2,1/2,0)处有相同的原子。
f1=f2=f3=f4=f,因为hkl奇偶混杂,故可能为两偶一奇,或者两奇一偶,则,h+k,k+l,h+l中都是一个偶数,两个奇数。
则,cosπ(h+l),cosπ(k+l),cosπ(h+k)中有两个是-1,一个是1。
故,上式=0所以,题述结论成立,消光存在。
24. 论证具有体心点阵的晶体,指标h+k+l=奇数的衍射其结构振幅︱F︱=0.hkl答:对体心晶体,可知,在(0,0,0),(1/2,1/2,1/2)处有相同原子。
25. 论证晶体在a方向上有二重螺旋轴时,则h=奇数的结构振幅︱F︱=0.h00答:对具有二重螺旋轴的点阵,在(x,y,z)和(x+1/2,-y,-z)有相同的原子。
26、甲基尿素CH 3NHCONH 2(正交晶系)只在下列衍射中出现系统消光:h00中h=奇;0k0中k=奇;00l 中l=奇,查表确定:(1)点阵型式,(2)有无滑移面存在?(3)有无螺旋轴存在?(4)确定空间群。
解:根据已知条件,查表得:(1)如题所述,只有h00衍射中h = 奇数,0k0衍射中k = 奇数,00l 中l=奇时有系统消光即hkl 衍射无系统消光,故为素格子。