材料化学 教学课件 作者 曾兆华杨建文 编著 Chapter2 Structure of Materials.pptVIP

尚辅网 尚辅网 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 尚辅网 溶液 * 2.5 固溶体 Solid solution Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 (1) Definition Solvent 溶剂 Solute溶质 一个（或几个） 组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态晶体。 固溶体 * Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 (2) Characteristic ② 有一定的成分范围 solid solubility ① 溶质和溶剂原子占据一个共同的晶体点阵，点阵类型和溶剂的点阵类型相同。 ③ 具有比较明显的金属性质（对金属固溶体来说） 基本 特征 结合键主要是金属键 * Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 (3) Classification 按溶质原子在点阵中的位置 Substitutional solid solution Interstitial solid solution 分类 按各组元原子分布的规律性 Disordered solid solution Ordered solid solution 按固溶度 Finite solid solution Infinite solid solution * Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 2.5.1 置换型固溶体 2.5.1 置换型固溶体 substitutional solid solution ——由溶质原子代替一部分溶剂原子而占据着溶剂晶格某些结点位置所组成。 置换型固溶体的溶质和溶剂可以任意比例互溶，因此属于无限固溶体（或称连续固溶体 * Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 形成置换固溶体的影响因素 形成置换固溶体的影响因素 1. 原子或离子尺寸的影响 Hume-Rothery经验规则 2. 晶体结构类型的影响 3. 离子类型和键性 4. 电价因素 * Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 Hume-Rothery经验规则 以r1和r2分别代表半径大和半径小的溶剂(主晶相)或溶质(杂质)原子(或离子)的半径， 当 时，溶质与溶剂之间可以形成连续固溶体； 当 时，溶质与溶剂之间只能形成有限型固溶体； 当 时，溶质与溶剂之间很难形成固溶体或不能形成固溶体，而容易形成中间相或化合物。因此Δr愈大，则溶解度愈小。 原子或离子尺寸的影响 Hume-Rothery经验规则 这是形成连续固溶体的必要条件， 而不是充分必要条件。 * Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 电价因素 一般来说，两种固体只有在离子价相同或同号离子的离子价总和相同时，才可能满足电中性的要求，生成连续固溶体。 例如，NiO-MgO系统中，两种正离子的半径差小于15%，而且价态相同，可形成连续固溶体。 在硅酸盐晶体中，常发生复合离子的等价置换，如Na+ + Si4+ = Ca2+ + Al3+，使钙长石Ca[Al2Si2O6]和钠长石Na[AlSi3O8]能形成连续固溶体。又如，Ca2+ = 2Na+，Ba2+ = 2K+常出现在沸石矿物中。 电价因素 * Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 Ionic solid solution MgO的结构中Mg2+离子被Fe2+离子所取代。 条件：1. 半径相近 2. 电荷数相同 Ca2+能取代Mg2+吗？ Li+ 能取代Mg2+吗？ Ionic solid solution * Chapter2 Structure of Materials 尚辅网 离子类型和键性 离子类型和键性 化学键性质相近， 即取代前后离子周围离子间键性相近， 容易形成固溶体。 r(Si4+)=0.26埃，r(Al3+)=0.39埃