材料化学作业题答案

材料化学作业

第一章

1、晶体的一般特点是什么？点阵和晶体的结构有何关系？

晶态固体具有长程有序的点阵结构，即其中组成单元是处于一定格式空间排列的状态。

1、晶体的周期性：晶体是一种内部粒子或粒子集团在空间按一定规律周

期性重复排列而成的固体。结构基元和大小方向为二个要素。

2、点阵结构与点阵：将晶体结构中的每个结构基元抽象成一个点，将这

些点按照周期性重复的方式排列，就可构成点阵。

2、什么是同质多晶？什么是类质同晶？

一些组成固定的化合物，由于其内部微粒可以以不同的方式堆积，因而产生不同种类的晶体，我们把这种同一化合组成存在两种或两种以上晶体结构形式的现象为同质多晶现象。

同种化合物的不同晶型，在其物理、化学性质上可能差别很大，如金刚石与石墨。

3、产生晶体缺陷的原因是什么？晶体缺陷对晶体的物理化学性质的影响如

何？

（1）实际晶体中的微粒数量是有限的；

（2）晶体中所有的微粒并非处在晶格中相应位置静止不动，而是在其平衡位置附近不停的振动；

（3）实际晶体中多少存在一定的缺陷。这些缺陷是指偏离理想的点阵结构情况。

晶体的结构缺陷包括点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷等情况。

在实际晶体中缺陷和畸变的存在使正常的点阵结构受到了一定程度的破坏或扰乱，对晶体的生长，晶体的力学性能、电学性能、磁学性能和光学性能等到都有很大的影响，在生产和科研中非常重要，是固体物理、固体化学和材料科学等领域的重要内容。

第二章

１、晶体的结构特性是什么？这些特性是什么原因引起的？

答１、晶体的均匀性、２、晶体的各向异性、３、晶体的自范性、４、晶体的熔点、５、晶体的对称性。

晶态物质有别于气体、液体的最典型特征是具有点阵结构，正是由于本身结构的特殊性，使晶体呈现出与其它物质完全不同的特殊性质。

２、简述产生非整比化合物的原因，当二元氧化物AB中某原子被氧化，则此原子的组成系数将向什么方向变化？

当晶体中出现空位或填隙原子,从而使化合物的成份偏离整数比，这在晶体中是很普遍的现象。有这种现象的晶体被称为非整比化合物，即晶体的组成中各类原子的相对数目不能用几个小整数比表示的化合物。当某二元氧化

O。

物被氧化后，氧的相对含量增加，化学式从MO变为M1

－δ

３、按光的透射原理，试分析在一定条件下，胆甾相液晶是否能透光？

由于胆甾相液晶为层状螺旋排列的液晶材料，因此，垂直于液晶分子的层面方面不透光，但平等于层面方面可透光。但透光性不如向列型。

４、试说明玻璃与陶瓷的异同。

玻璃与陶瓷都是真实的固体，其内部的原子都处于完全确定的平衡位置附近，并在平衡位置周围作振动运动。它们都具有固体的基本属性，即宏观表现为连续刚体，不流动并有确定的形状，具有弹性硬度，可反抗切应力等性质。

玻璃是高温下熔融，熔融体在冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。

陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料。

陶瓷在烧结过程中，部分熔融成玻璃态，通过玻璃态物质将微小的石英和其他氧化物晶体实现包裹结合而形成。

两者最大的区别在透光性，玻璃与陶瓷等到多晶材料或孪晶等晶体不同，玻璃中不存在晶粒或晶界具有透光性，而陶瓷中因晶粒的反射和折射影响，不具有透光性。

５、某种非氧化硅系列的玻璃质材料，在经过较长时间的存放后，透明性降低的原因是什么？

由于玻璃材料是内能较高的状态，具有向能量低的方向转化的趋势。当玻璃质材料长时间存放后，内部部分析晶，从而对光产生折射和反射，使透明度降低。

６、当原子的配位数达到最大值12时，这12个配位原子所构成的凸多面体的面数为14，则它有多少个棱？

Ｆ＋Ｖ＝Ｅ＋２

F＝14，V＝12。

所以：E＝24，有24个棱。

7、某大晶体在110晶面的衍射峰半高宽为0.45º，衍射角为8.7º。今制备的该晶体粉未的110晶面的半高宽为0.92º，试求110晶面的厚度。（X射线的波长为154p m）

D＝Kλ/（B－B0）cosθ

＝()pm 170589907

.001745.047.06.1387.8cos 18045.092.0154

9.0＝－⨯⨯=⨯⨯π

＝17nm

第三章

1、指出A1型和A3型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目。

A1型最密堆积的点阵形式是立方面心结构，在晶胞中原子的数目为4个，其中八个顶点原子，每个顶点八个晶胞共用，在本晶胞中计一个原子。六个面心原子，两个晶胞共用一个晶面，共三个原子。

A3型最密堆积结构的点阵形式是六方结构，晶胞中的原子数为2个，其中晶胞内部一个，八个顶点原子，计一个原子在晶胞中。共二个原子。

2、计算A2、A3型密堆积结构中圆球的空间占有率。

图中的六方晶体中，含三个晶胞，六个原子，其中

底面的六边形的边长为两个原子的半径之和。设原子半径为r

其底面积为6×边长为2r 的正三角形面积 6 3r 2

六梭柱的高为：：4r √6/3

三个晶胞的体积：18r 3

六个原子所占体积：8πr 3

由此得出，该晶胞的空间占有率为74.05%

同样，可心计算出A2晶胞的空间占有率为68.02%。

其中立方体的对角线为四个原子半径长度。

3、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体。

对一个固体材料，当其所拥有的最高占有能带没有充满时，称其为导带；具有导带的固体材料为导体，此外，当拥有的能带只有满带和空带，且禁带宽度小于3eV 的材料也具有导电性，也是导体材料。当禁带宽度在3－5eV 之间的材料，称为半导体材料，禁带宽度大于5eV 的材料称为绝缘体。

4、单质Mn 有一种同素异型体为立方结构，其晶胞参数为635pm ，密度