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《陶瓷科学与工艺学》思考题整理 第二章思考题 （1） 1、根据离子半径比的关系，确定下列正离子的配位数各是多少？ rO2-=0.132nm ， rSi4+=0.039nm ， rK+=0.133nm ， rAl3+=0.057nm ， rMg2+=0.075nm 答：rSi4+/ rO2=0.295 四配位，rK+/ rO2=1.007 十二配位，rAl3+/ rO2=0.432 六配位，rMg2+/ rO2=0.568 六配位。 2、Al O 晶体是否遵循鲍林规则中的各项规则，试分析之 2 3 答：在违反Pauling 规则的一些化合物中，要么是因为化合物结构不稳定，要么 化学键不属于典型离子键。 Al O 有多种变体，常见的有α，γ 型。α-Al O （刚玉）晶格结构中，O2-为 2 3 2 3 六方密堆积排列，Al3+填充于2/3 的八面体空隙，Al3＋配位数为6 ，符合鲍林第一 规则。α-Al O 中Al3＋分布有一定的规律，其原则是在同一层和层与层之间的距 2 3 离应保持最远，符合鲍林规则。若Al3+离子位置分布不当，将出现Al-O 八面体 共面，结构不稳定。 对于鲍林第二规则，即阴离子的化合价 等于与其相邻的阳离子结合强度之 n a n 和： c ，式中 为正离子价态数， 为正离子配位数。对于α-Al O ， na   nc Nc 2 3 N c n nc 3 ，Nc 6 ，每个O2-与4 个Al3+相结合，na  c 2 ，与O2-离子化合 N c 价相平衡，所以符合鲍林第二规则。该法则对于任何离子型晶体均成立。另外， 根据下图可知α-Al O 结构中存在共顶和共棱，因此符合鲍林第三规则。 2 3 对于γ 型氧化铝，其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，Al3+不规则地 分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中，为4 配位与6 配位的混合结构。 3、RZn/RO =0.74/1.40=0.53 （应6 配位？）但实际上ZnO 是4 配位的 ZnS 纤心锌矿结构，为什么？ + + 2+ 答：但有些阳离子如Cu ，Ag ，Zn 等极易被极化而变形，从而引起阳离子（负 离子）电荷重心不重合，产生偶极距，使正、负离子引力加强，缩短了正、负离 子距离，使正、负离子部分重叠，从而降低了配位数，同时键型向共价键过渡。 + - 因此ZnO 中r /r 值下降，导致配位数和键性的变化。 4、名词解释：弗伦威尔缺陷和肖特基缺陷 答：肖特基（Schottky) 缺陷：能量较大的原子迁移到晶体表面正常结点位置， 在内部留下空位，这种缺陷叫肖特基缺陷。为保持电中性，1）正、负离子空位 是成对产生的；2 ）伴随有晶体体积的增加； 弗仑克尔（Frenker ）缺陷：热振动中，能量较大的原子离开平衡位置进入 晶格空隙形成间隙原子而在原来位置上留下空位，这种缺陷叫弗仑克尔缺陷。1） 间隙原子和空位成对产生；2 ）晶体体积不变。 5、写出NaF 加入YF3 中的缺陷反应方程 答：以正离子为基准，方程式为： YF 