用0.2mol YF3加入CaF2中形成固溶体,实验测得固溶体的晶胞参数a=0.55nm,测得固溶体密度ρ=3.64g/cm3,试计算说明固溶体的类型?(元素的相对原子质量:Y=88.90;Ca=40.08;F=19.00)

解:YF3加入CaF2的缺陷反应方程如下:

YF3Y +F+2FF (1)

2YF32Y +V +6FF (2)

方程(1)和(2)的固溶式:(1)Ca1-xYxF2+x (2) Ca(1-3/2x)YxF2

按题意x=0.2代入上述固溶式得:间隙型固溶体分子式为Ca0.8Y0.2F2..2

置换型固溶体分子式为Ca0.7Y0.2F2;它们的密度分别设为ρ1和ρ2。CaF2是萤石型晶体,单位晶胞内含有4个萤石分子。

ρ1==3.659(g/cm3)

ρ2==3.346(g/cm3)

由ρ1与ρ2计算值与实测密度ρ=3.64g/cm3比较,ρ1值接近3.64g/cm3,因此0.2mol YF3加入CaF2中形成间隙型固溶体。