用0.2 mol 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= 3.64 g/cm3,试计算说明固溶体的类型?(元素相对原子质量:Y= 88.90;Ca = 40.08;F = 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：
$Y{F}_{3}$ $\xrightarrow {Ca{F}_{2}}{Y}_{Ca}+{F}_{1}+2{F}_{F}$ (1)
$2Y{F}_{3}\xrightarrow {Ca{F}_{2}}2{Y}_{Ca}+{{V}_{Ca}}^{1}+6{F}_{F}$ (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) 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
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。
${\rho }_{1}=\dfrac {4\times 0.8\times 40.08+4\times 0.2\times 88.9+8\times \dfrac {2.2}{2}\times 19}{6.02\times {10}^{23}\times {(0.55\times {10}^{-7})}^{3}}=3.659$(g/cm3)
.${}_{2}=\dfrac {4\times 0.7\times 40.08+4\times 0.2\times 88.9+8\times \dfrac {2}{2}\times 19}{6.02\times {10}^{22}\times {(0.55\times {10}^{-7})}^{3}}=3.346$(g/cm3)
步骤 4：比较计算值与实测密度
由ρ1与ρ2计算值与实测密度ρ= 3.64 g/cm3比较，ρ1值接近3.64 g/cm3，因此0.2 mol YF3加入CaF2中形成间隙型固溶体。