题目
[例 -5 (1)写出少量CdO掺杂到Bi2O3中和少量YF3掺杂到CaF2中的缺陷方程;-|||-(2)判断方程的合理性;(3)写出每一方程对应的固溶体化学式。
题目解答
答案
解析
步骤 1：写出CdO掺杂到Bi2O3中的缺陷方程
CdO掺杂到Bi2O3中，考虑不等价离子等价置换，即$3Cd^{2+} \rightleftharpoons 2Bi^{3+}$，这样可以写出一组缺陷方程。同时考虑不等价离子等量置换，即$2Cd^{2+} \rightleftharpoons 2Bi^{3+}$，这样又可以写出一组缺陷方程。
步骤 2：写出YF3掺杂到CaF2中的缺陷方程
YF3掺杂到CaF2中，考虑不等价离子等价置换，即$2Y^{3+} \rightleftharpoons 3Ca^{2+}$，这样可以写出一组缺陷方程。同时考虑不等价离子等量置换，即$Y^{3+} \rightleftharpoons Ca^{2+}$，这样又可以写出一组缺陷方程。
步骤 3：判断方程的合理性
从结晶化学的晶体稳定性考虑，在离子晶体中除萤石型晶体结构可以产生间隙型固溶体以外，由于离子晶体中阴离子紧密堆积，间隙阴离子或阳离子都会破坏晶体的稳定性。因而间隙型缺陷在离子晶体中（除萤石型结构外）较少见。上述四个方程以(b)和(c)较合理。当然，正确的判断必须用固溶体密度测定法来决定。
步骤 4：写出每一方程对应的固溶体化学式
根据缺陷方程，可以写出对应的固溶体化学式。对于CdO掺杂到Bi2O3中，方程(a)对应的固溶体化学式为${Bi}_{2-}{C}_{2}{({C}_{x}{O}_{3})}_{3}$，方程(b)对应的固溶体化学式为${Bi}_{2-x}C{d}_{x}{O}_{3-\dfrac {1}{2}}$。对于YF3掺杂到CaF2中，方程(c)对应的固溶体化学式为Ca1-xYxF2+x，方程(d)对应的固溶体化学式为Ca1-3/2,YxF2。
CdO掺杂到Bi2O3中，考虑不等价离子等价置换，即$3Cd^{2+} \rightleftharpoons 2Bi^{3+}$，这样可以写出一组缺陷方程。同时考虑不等价离子等量置换，即$2Cd^{2+} \rightleftharpoons 2Bi^{3+}$，这样又可以写出一组缺陷方程。
步骤 2：写出YF3掺杂到CaF2中的缺陷方程
YF3掺杂到CaF2中，考虑不等价离子等价置换，即$2Y^{3+} \rightleftharpoons 3Ca^{2+}$，这样可以写出一组缺陷方程。同时考虑不等价离子等量置换，即$Y^{3+} \rightleftharpoons Ca^{2+}$，这样又可以写出一组缺陷方程。
步骤 3：判断方程的合理性
从结晶化学的晶体稳定性考虑，在离子晶体中除萤石型晶体结构可以产生间隙型固溶体以外，由于离子晶体中阴离子紧密堆积，间隙阴离子或阳离子都会破坏晶体的稳定性。因而间隙型缺陷在离子晶体中（除萤石型结构外）较少见。上述四个方程以(b)和(c)较合理。当然，正确的判断必须用固溶体密度测定法来决定。
步骤 4：写出每一方程对应的固溶体化学式
根据缺陷方程，可以写出对应的固溶体化学式。对于CdO掺杂到Bi2O3中，方程(a)对应的固溶体化学式为${Bi}_{2-}{C}_{2}{({C}_{x}{O}_{3})}_{3}$，方程(b)对应的固溶体化学式为${Bi}_{2-x}C{d}_{x}{O}_{3-\dfrac {1}{2}}$。对于YF3掺杂到CaF2中，方程(c)对应的固溶体化学式为Ca1-xYxF2+x，方程(d)对应的固溶体化学式为Ca1-3/2,YxF2。