19.(2.0分)体心立方晶格的致密度为74%。A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查体心立方晶格致密度的计算及相关知识。解题思路是先明确体心立方晶格的原子分布特点,确定晶胞内原子个数,再找出原子半径与晶格常数的关系,最后根据致密度的定义公式计算出体心立方晶格的致密度,将计算结果与题目所给的 74% 进行对比判断对错。
步骤一:确定体心立方晶格晶胞内的原子个数
在体心立方晶格中,每个顶点的原子被 8 个晶胞所共用,每个顶点原子对一个晶胞的贡献为$\frac{1}{8}$;体心位置的原子完全属于该晶胞。
晶胞顶点原子个数为 8,体心原子个数为 1,则晶胞内原子总数$n$为:
$n = 8\times\frac{1}{8}+1= 2$
步骤二:找出原子半径$r$与晶格常数$a$的关系
在体心立方晶格中,体对角线长度为$\sqrt{3}a$,且体对角线长度等于 4 倍的原子半径,即$\sqrt{3}a = 4r$,可得$r=\frac{\sqrt{3}}{4}a$。
步骤三:计算体心立方晶格的致密度$K$
致密度$K$的计算公式为$K=\frac{nV_{原子}}{V_{晶胞}}$,其中$V_{原子}$是一个原子的体积,$V_{晶胞}$是晶胞的体积。
原子体积$V_{原子}=\frac{4}{3}\pi r^{3}$,将$r = \frac{\sqrt{3}}{4}a$代入可得:
$V_{原子}=\frac{4}{3}\pi(\frac{\sqrt{3}}{4}a)^{3}=\frac{4}{3}\pi\times\frac{3\sqrt{3}}{64}a^{3}=\frac{\sqrt{3}\pi}{16}a^{3}$
晶胞体积$V_{晶胞}=a^{3}$。
将$n = 2$,$V_{原子}=\frac{\sqrt{3}\pi}{16}a^{3}$,$V_{晶胞}=a^{3}$代入致密度公式可得:
$K=\frac{2\times\frac{\sqrt{3}\pi}{16}a^{3}}{a^{3}}=\frac{\sqrt{3}\pi}{8}\approx 0.68 = 68\%$
步骤四:判断对错
计算得到体心立方晶格的致密度约为 68%,而题目中说体心立方晶格的致密度为 74%,所以该说法错误。