正文 第8章 晶體化學篇(2)(1 / 3)

原子晶體具有很大的硬度、很高的熔點、不導電、不易溶於任何溶劑,化學性質十分穩定。例如金剛石,由於碳原子半徑較小,共價鍵的強度很大,要破壞4個共價鍵或扭歪鍵角都需要很大能量,所以金剛石的硬度最大,熔點達3570℃,是所有單質中最高的。又如立方BN的硬度近於金剛石。因此,原子晶體在工業上多被用作耐磨、耐熔或耐火材料。金剛石、金剛砂都是極重要的磨料;SiO2是應用極廣的耐火材料;石英和它的變體,如水晶、紫晶、燧石和瑪瑙等,是工業上的貴重材料;SiC、BN(立方)、Si3N4等是性能良好的高溫結構材料。

有些物質,如炭黑及人工合成的粉體材料,其外觀並無規整外形,但結構測定表明,它們是由微細晶體構成的多晶態物質,常稱為微晶體。

多晶體由很多細小晶粒結合而成,晶粒間由界麵相互隔開,晶粒的結構和成份可以是同一的,也可以是異類的。多晶體中每一小晶粒雖有各向異性,但由於晶粒的混亂排列,總體上一般不表現出各向異性。天然礦物、工業中的金屬和陶瓷等材料都是多晶體物質。

單晶體是由一個微小的晶核各向均勻生長而成,其內部的粒子基本上按其特有的規律整齊排列,具有典型的晶體結構和突出的晶體的特性。

七、金屬晶體

1.結合力:金屬鍵力(無飽和性、方向性)。

2.堆積方式:緊密堆積(質點間作用力,使質點間盡可能的相互接近使它們占有最小的空間)。

名稱晶格類型配位數空間利用律為體心立方緊密堆積,體心立方是80.6802;麵心立方緊密堆積,麵心立方是120.7405;六方緊密堆積,六方是120.7405。

八、晶體缺陷

1.產生缺陷的原因是什麼

298K時每1015個晶格點中僅有一個缺陷。

NaCl在780K時,每106個晶格點中僅有一個缺陷。1080K時,每104個晶格點中僅有一個缺陷,在0K時,分子傾向於完全有序的排布。隨著溫度的升高,離子脫離晶格的機會加大,質子發生位移,而使晶體產生空穴。

2.缺陷的幾種形式

兩種離子雙位移缺陷。

正離子雙離位缺陷

特點:

(1)晶格中同時有一個負離子和一個正離子脫離,而出現一對空穴,形成離子雙離位缺陷。

(2)具有高配位數n=6,n=8,正負離子半徑相接近的離子型化合物易形成這種缺陷。

如:NaCl、CsCl、KCl、KBr等。

正離子單離位缺陷

特點:

(1)由於有一個離子占入間充位置而未占入它的正確的晶格位置上,在晶格中出現一個“空穴”而形成正離子單離位缺陷。

(2)低配位數,正負離子半徑差別大時易形成正離子單離位。

如:ZnS、AgCl、AgBr、AgI等。

3.對物理性質的影響

產生缺陷所需的能量,約為200KJ/mol,形成一種缺陷比破壞晶格容易;產生部分導電性,離子機理導電;

導電機理:n—半導體(金屬過量);

p—半導體(金屬短缺)。

a.由於缺少陰離子而引起的金屬過量缺陷

雙離位缺陷晶體形成的被電子占據空位稱顏色中心,中心升高,顏色升高,電子升高e-吸收光躍入導帶。