MgO具有NaCl结构。根据O2-半径为0.140nm和Mg2+半径为0.072nm,计算球状离子所占据的体积分数和计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%?
MgO具有NaCl结构。根据O2-半径为0.140nm和Mg2+半径为0.072nm,计算球状离子所占据的体积分数和计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%?
题目解答
答案
解:在MgO晶体中,正负离子直接相.a=2(r++r-)=0.424(nm)体积分数=4×(4π/3)×(0.143+0.0723)/0.4243=68.52%密度=4×(24.3+16)/[6.0231023(0.424107)3]=3.511(g/cm3)MgO
体积分数小于74.05%,原因r+/r=0.072/0.14=0.4235>0.414,
正负离子紧密接触,而负离子之间不直接接触,即正离子将负离子形成的八面体空隙撑开了,负离子不再是紧密堆积,所以其体积分数小于等径球体紧密堆积的体积分数74.05%。
1试述固溶体的特点及影响置换型固溶体的固溶度的条件。
答:特点:1)单一均匀相;2)晶体的结构类型仍保持基质结构特点;3)两组分的组成可在一定范围内变化,其性质随组成呈线性变化。条件:1)离子尺寸(15%的规律);2)晶体的结构类型;3)离子的电价影响;4)电负性。
2什么是二次再结晶?试述控制二次再结晶的途径。、
答:二次再结晶:是个别晶粒异常生长,大晶粒界面上有应力存在,气孔被包裹到晶粒的内部。控制途径:控制起始物料颗粒的大小和均匀性,控制烧结温度和保温时间,控制成型压力,引入添加剂抑制晶界的生长等。
3在粘土-水系统中,有哪几种形式的水存在?其在粘土胶团周围的分布如何?
答:水在粘土胶粒的周围随着距离增大结合力的减弱而分成牢固结合水、疏松结合水和自由水,粘土颗粒吸附着完全定向的水分子层和水化阳离子,这部分与胶核形成一个整体,一起在介质中移动,其中的水称为牢固结合水,在牢固结合水周围一部分定向程度较差的水称疏松结合水,不能和粘土胶粒一起移动,在其之外的为自由水。
解析
根据MgO的NaCl结构,正负离子直接接触,因此晶胞边长a等于正负离子半径之和的两倍,即a=2(r++r-)。将O2-半径0.140nm和Mg2+半径0.072nm代入,得到a=2(0.140+0.072)=0.424nm。
步骤 2:计算球状离子所占据的体积分数
球状离子所占据的体积分数等于晶胞中所有离子体积之和除以晶胞体积。在NaCl结构中,每个晶胞含有4个Mg2+和4个O2-,因此球状离子所占据的体积分数为4×(4π/3)×(0.143+0.0723)/0.4243=68.52%。
步骤 3:计算MgO的密度
MgO的密度等于晶胞中所有离子的质量之和除以晶胞体积。在NaCl结构中,每个晶胞含有4个Mg2+和4个O2-,因此MgO的密度为4×(24.3+16)/[6.0231023(0.424107)3]=3.511(g/cm3)。
步骤 4:解释为什么其体积分数小于74.05%
MgO的体积分数小于74.05%,原因在于r+/r=0.072/0.14=0.4235>0.414,正负离子紧密接触,而负离子之间不直接接触,即正离子将负离子形成的八面体空隙撑开了,负离子不再是紧密堆积,所以其体积分数小于等径球体紧密堆积的体积分数74.05%。