离子键—通过正负离子间相互吸引力使原子
结合的结合键
特点:以离子而不是以原子为结合单元,要求
正负离子相间排列,且无方 向性,无饱和性
性质:熔点和硬度均较高,良好电绝缘体
离子晶体结构非常稳定,晶体的熔点高,硬度
大,韧性差,导电性能差,膨胀系数小。大多
数离子晶体对可见光是透明的。
共价键— 通过共用电子对使原子结合的结合
键
特点:饱和性 配位数较小 ,方向性(s 电子
除外) � 性质:熔点高、质硬脆、导电能力
差
原子晶体的性质:具有较高熔点、较高硬度、
宽泛的导电性能等特性。
金属键-通过正离子与自由电子之间相互吸引
力使原子结合的结合键
金属键无方向性和饱和性 金属晶体的性质:周
期表中第 I 族, 第 II 族元素及过渡元素的晶
体是典型的金属晶体。最显著的物理性质是具
有良好的导电性和导热性。金属的结合能比离
子晶体和原子晶体要低一些,但过渡金属的结
合能则比较大。
范德瓦尔斯键-具有稳定电子结构的原子或分
子通过电偶极矩相互吸引而结合的结合键。
分子晶体的性质: 分子晶体是由分子组成,可
以是极性分子,也可以是非极性分子。分子晶
体具有较低的熔点沸点硬度小易挥发,在常温
下呈气态或液态.分子晶体在固态和熔融状态
时都不导电,部分物质水溶液导电。
氢键—含氢的分子具有极性,与另一个具有较
强电负性 的原子(N, O, F)通过氢离子而结合
的结合键,具有饱和性
(氢键)分子晶体的性质:分子间有氢键时物质的
熔沸点都升高,分子内有氢键时熔沸点降低。
一次键与二次键混合 例如, 石墨:片层中为共
价键,片层间为范德瓦尔斯键 高分子:分子链
中为共价键链与链之间为二次键
结合键的本质— 结合键的强弱反映了原子或
分子间结合时互作用能降低的程度.
离子键、共价键最强,金属键次之,氢键再次
之,范德瓦尔斯键最弱。
离子晶体的晶格能与离子电
价乘积成正比,与阴阳离子半径和成反比。离
子晶体的晶格能越大,内能越小,晶体越稳定,
破坏晶体结构越难。因此晶格能大的晶体熔点
高硬度大溶解难。
晶体—原子(原子团或分子)在空间有规则的
周期性重复排列的固体
晶体与非晶体性能差别
晶体有确定熔点单晶体各向异性多晶体各向
同性 非晶体无确定熔点各向同性
何谓玻璃?从内部原子排列和性能上看,非晶
态和晶态物质主要区别何在?
玻璃,是指具有玻璃化转变温度的非晶态同体。
玻璃与其他非晶态的区别就在于有无玻璃化
转变温度。玻璃态也指非晶态金属和合金,它
实际上是一种过冷状态液体金属。
从内部原子排列的特征来看,晶体结构的基本
特征是原子在三维空间呈周期性排列,即存在
长程有序,而非晶体中的原子排列却无长程有
序的特点;从性能上看,晶体具有固定熔点和
各向异性,而非晶体则无固定熔点,且各向同
性。
3.MgO 具有 NaCl 型结构。Mg2+的离子半径
为 0.078nm,O2-的离子半径为 0.132nm。试
求 MgO 的密度、致密度?
4. 从晶体结构的角度,试说明间隙固溶体、
间隙相以及间隙化合物之间的区别。
溶质原子分布于溶剂品格间隙而形成的固溶
体称为间隙固溶体。形成间隙固溶体的溶质原
子通常是原子半径小于 0.1nm 的非金属元素,
如 H,B,C,N,O 等。间隙固溶体保持母相
(溶剂)的晶体结构,其成分可在一定固溶度极
限值内波动,不能用分子式表示。间隙相和间
隙化合物属原子尺寸因素占主导地位的中问
相。它们显然也是原子半径较小的非金属元素
占据晶格的间隙,然而间隙相、间隙化合物的
晶格与组成他们的任一组元晶格都不相同。它
们的成分可在一定范围内波动,但组成它们的
组元大致都具有一定的原子组成比,可用化学
分子式来表示。当 rb/ra<0.29 时,通常形成间
隙相,其结构为简单晶体结构,具有极高的熔
点和硬度;当>=时,则形成间隙化合物,其
结构为复杂的晶体结构
5.渗碳体(Fe3C)是一种间隙化合物,它具有
正交点阵结构,其点阵常数 a=0.4514nm,
b=0.508nm , c=0.6734nm , 其 密 度
7.66g/cm3,试求 Fe3C 每单位晶胞中含 Fe 原
子与 C 原子的数目。
6. a) 根据下表所给之值,确定哪一种
金属可作为溶质与钛形成溶解度较大的固溶
体:
Ti hcp a=0.295nm Be hcp
a=0.228nm Al fcc a=0.404nm
V bcc a=0.304nm
Cr bcc a=0.288nm
b) 计算固溶体中此溶质原子数分数为
10%时,相应质量分数为多少?
阵点:将实际晶体中的质点 (原子、离子、分
子或原子团等)抽象而成的几何点;
晶格:人为地将阵点用一系列相互平行的直线
连接起来形成的空间几何格架;
晶胞—晶体中质点抽象成几何点后在空间有
规则的周期性重复排列的基本单元;
空间点阵:由将晶胞作三维的重复堆砌而形成
的空间阵列。
三种典型金属结构的晶体学特点
合金:两种或两种以上的金属,或金属与非金
属经一定方法合成的具有金属特性的物质。
相:材料中结构相同、成分和性能均一的组成
部分。组织:由不同形态、大小、数量和分布
的相组成的综合体。如单相、两相、多相合金。
金属及合金的组织一般应用显微镜才能看到,
所以常称显微组织。
相按结构可分为固溶体和金属化合物。 固溶
体:晶体结构与其某一组元相同的相。
金属化合物(中间相):组成原子有固定
比例,其结构与组成组元均不相同的相。
定义合金组元通过溶解形成一种成分和性能
均匀的、且结构与组元之一相同的固相称为固
溶体。与固溶体晶格相同的组元为溶剂,一般
在合金中含量较多;另一组元为溶质,含量较
少。
固溶体用 α、β、γ 等符号表示。A、B 组
元组成的固溶体也可表示为 A(B), 其中 A 为溶
剂, B 为溶质。例如铜锌合金中锌溶入铜中形
成的固溶体一般用α 表示, 亦可表示为Cu(Zn)。
置换固溶体 1)置换固溶体:溶质原子位于晶
格点阵位置的固溶体。
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