0029.用0.22molYF3加入CaF2中形成固溶体,实验测得固溶体的晶胞参数 =0.55mm, 测得固溶体密-|||-度 =3.64g/(cm)^3, 试计算说明固溶体的类型?(元素的相对原子质量: =88.90; Ca=40.08 =19.00

步骤 1：确定固溶体的缺陷反应方程
YF3加入CaF2的缺陷反应方程如下：
$Y{F}_{3}\xrightarrow {Co{F}_{2}}YCO+Fi+2{F}_{P}$ (1)
$2Y{F}_{3}\xrightarrow {{C}_{2}{F}_{2}}2{Y}_{C}{O}_{2}+VCa+6{F}_{r}$ (2)
步骤 2：计算固溶体的分子式
方程(1)和(2)的固溶式分别为：
(1) ${Ca}_{1-x}{Y}_{x}{F}_{2+x}$
(2) ${Ca}_{(1-32x)}{Y}_{x}{F}_{2}$
按题意 x=0.22 代入上述固溶式得：
间隙型固溶体分子式为 ${Ca}_{0.78}{Y}_{0.22}{F}_{2.22}$
置换型固溶体分子式为 ${Ca}_{0.34}{Y}_{0.22}{F}_{2}$
步骤 3：计算固溶体的密度
CaF2是萤石型晶体，单位晶胞内含有4个萤石分子。
间隙型固溶体的密度 ${\rho }_{1}$ 为：
${\rho }_{1}=\frac{4\times 0.78\times 40.08+4\times 0.22\times 88.9+8\times 2.22\times 19}{2\times 19\times 3\times 10^{25}\times (0.55\times 10^{-7})^{3}}$
${\rho }_{1}=3.659g/{cm}^{3}$
置换型固溶体的密度 ${\rho }_{2}$ 为：
${\rho }_{2}=\frac{4\times 0.34\times 40.08+4\times 0.22\times 88.9+8\times 2\times 19}{2\times 19\times 3\times 10^{25}\times (0.55\times 10^{-7})^{3}}$
${\rho }_{2}=3.346g/{cm}^{3}$
步骤 4：比较计算值与实测密度
由 ${\rho }_{1}$ 与 ${\rho }_{2}$ 计算值与实测密度 $\rho =3.64g/{cm}^{3}$ 比较，${\rho }_{1}$ 值接近 $3.64g/{cm}^{3}$ ，因此0.22mol YF3加入CaF2中形成间隙型固溶体。