体 置换,间隙 电负性,电价,结构 温度控制 搀杂量>固溶度 受固溶度控制 非化学阳缺 计阴间 量阳间 化阴缺 合物
17、解:设AL2O3、MgO总重量为100g,则AL2O318g,MgO82g,
环境中气愤性质和压力变化 Fe1-xO UO2+x Zn1+xO TiO2_x [h·]∝PO2-1/6 [Oi’’] ∝PO2-1/6 [Zni··] ∝PO2-1/6 [VO··] ∝PO2-1/6 溶入MgO中AL2O3的mol数:AL2O3 mol%==0.08=8%, MgO
mol%=1-8%=92%,固溶体组成:8% AL2O3,92%MgO,固溶体组成式:Al0.16Mg0.92O1.16 (a) AL2O3
2ALMg· + 2OO + Oi’’
X 2x x 固溶体化学式:Al2xMg1-2xO1+x
将化学式与组成式一一对应,求出待定参数x,由于O2-的量不同,将O2-的量化为1
Al0.16/1.16Mg0.92/1.16O
Al2x/1+xMg1-2x/1+xO
x=0.074,化学式Al0.148Mg0.852O1.074
d理想 =
,
=1.04
(b)AL2O3
2AL·Mg + 3OO + OMg’’
x 2x x Al2xMg1-3xO
Al0.16/1.16Mg0.92/1.16O
x=
Al0.138Mg0.793O
18、解:Fe1-xS中存在Fe空位,VFe’’非化学计量,存在h· P型半导体;FeS1-x中金属离子过剩,存在S2-空位,存在e’,N型半导体;因Fe1-xS、FeS1-x分属不同类型半导体,通过实验确定其半导体性质即可。
19、解:(1)晶体中间隙位置是有限的,容纳杂质质点能力≤10%;(2)间隙式固溶体的生成,一般都使晶格常数增大,增加到一定的程度,使晶格变得不稳定而离解;置换固溶体形成是同号离子交换位置,不会对接产生影响,所以可形成连续固溶体。
20、解: r大-r小/ r大=4.2%<15% Ta—W 电负性:1.5-1.7=-0.2 形成连续固溶体 结构类型:体心立方 相同 r大-r小/ r大=20.7%>15% Pt—Pd 电负性差=2.2-2.2=0 形成有限固溶体 结构类型:面心立方 r大-r小/ r大=0.4%<15% Co—Ni 电负性差:1.8-1.6=0.2 当T<427℃,Co Zn结构类型相 同 可形成连续固溶体 r大-r小/ r大=2.12%<15% Ti—Ta 电负性差=1.5-1.5=0 当T>883℃,Ti Ta结构类型相可形成连续固溶体 =0.97
同 21、解:(a)∵r大-r小/ r大=10%<15%,∴AL2O3和Cr2O3能形成连续固溶体; (b)MgO—Cr2O3中,r大-r小/ r大=15%,加之两者结构不同,∴固溶度是有限的。
22、解:设非化学计量化合物为NixO, Ni2O3
2NiNi· + 3OO + VNi’’
y 2y y Ni3+2yNi
2+
1-3y
ONi/Ni=2y/(1-3y)=10
Ni0.99995O
3+2+-x
则y=5×10-5, x=1-y=0.99995,
每m3中有多少载流子即为空位浓度:[VNi’’]=y/(1+x)=2.5×10-5。
23、解:MgO-AL2O3:r大-r小/ r大=15%,即rMg、rAl半径相差大,MgO(NaCl型)、AL2O3(刚玉)结构类型差别大,形成有限固溶体;
PbTiO3-PbZrO3形成无限固溶体,因为尽管Ti4+、Zr4+半径相差较大(15. 28),但都是(ABO3)钙钛矿型结构,Ti4+、Zr4+都填充八面体空隙,该空隙体积较大,可填入的阳离子的半径r值可在一定范围内变化,而不至于使结构变化。
24、解:(1)对于置换式固溶体有 x=0.15,1-x=0.85,2-x=1.85,所以置换式固溶体化学式Ca0.15Zr0.85O1.85。有因为ZrO2属于萤石结构,晶胞分子数Z=4,晶胞中有Ca2+、Zr4+、O2-三种质点。 晶胞质量
d置 =
=5.55g/cm3;
(2)对于间隙固溶体,其化学式Ca2yZr1-yO2,与已知组成Ca0.15Zr0.85O1.85相比,O2-不同, Ca0.15Zr0.85O1.85
Ca0.15×2/1.85Zr0.3/1.85O2
∴间隙式固溶体化学式Ca0.3×2/1.85Zr1.7/1.85O2 晶胞质量
d间=
=6.014g/cm3,由此可判断生成的是置换型固溶体。
非晶态结构与性质
1. 1 、解: 结构 石英晶体 石英熔体 Na2O?2SiO2 [SiO4] 按共顶方基本结构单元 基本结构单元 式对称有规律有序排列, [SiO4] 呈架状结构, [Si6O18]12- 呈六节环或八节环, 远程无序 远程无序 有流动性,η大,有流动性,η较石远程有序 性质 固体无流动性,熔点高,硬度大,导电性电导率大,表面张力大 英熔体小,电导率大,表差,结构稳定,化学稳定性好 2、解:根据lnη=A+B/T,727℃时,η=108P0,1156℃时,η=104P0,∴A=-5.32,B=13324,
当η=107P0时,则t=80℃。
3、解:Na2O-SiO2系统中,SiO2含量增加,η增大,σ减小;因为SiO2含量增加,聚合离子团尺寸增大,迁移阻力增大,η增大,e/r减小,相互作用力减小,σ减小;RO-SiO2系统中,SiO2含量增加,η增大,σ减小;因为无SiO2时RO-O2系统η很低,表面张力大;加入SiO2,系统中出现聚合离子团,SiO2增加,聚合离子团尺寸增大,数目增大,η增大,σ减小。
4、解:玻璃的介稳性:熔体转变为玻璃过程中,是快速冷却,使玻璃在低温下保留了高温时的结构状态,玻璃态是能量的介稳态,有自发放热而转变为晶体的趋势;玻璃无固定熔点:熔体的结晶过程中,系统必有多个相出现,有固定熔点;熔体向玻璃体转变时,其过程是渐变的,无多个相出现,无固定的熔点,只有一个转化温度范围。 5.
面张力大
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