Chapter2 Structure of Materials 15
试求下图中所示方向的密勒指数
A：0,1,1 1,0,1 1,1,0 [110] B： 0,1,0 1,0,1 1,1, 1 [111]
1 1 1 1 1, 0, ,1, 0 , 1, [121] C： 2 2 2 2
r1 r2 15% ~ 30% r1
当 时，溶质与溶剂之间很难形成固溶 体或不能形成固溶体，而容易形成中间相或化合物。
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（2）电价因素
一般来说，两种固体只有在离子价相同或同号离 子的离子价总和相同时，才可能满足电中性的要 求，生成连续固溶体。 （3）离子类型和键性 化学键性质相近，即取代前后离子周围离子间键 性相近，容易形成固溶体。
（4）晶体结构类型的影响
溶质与溶剂晶体结构类型相同，能形成连续固溶体
Chapter2 Structure of Materials 13
说明下列符号的意义
VNa
Na脱离开原来的位置，形成的空位
Na+脱离开原来的位置，形成的空位， 有效电荷为-1 Cl-脱离开原来的位置，形成的空位，有效 电荷为+1
CaCl 2 Ca K KCl ' VK
2Cl Cl
• Ca2+取代K+，Cl-进入间隙位置：
CaCl 2 Ca K KCl ' Cl Cl Cl i
• Ca2+进入间隙位置，Cl-占据晶格位置：
' CaCl 2 Ca 2V i K 2Cl Cl KCl
类 型 键本身特点 键合 强弱 形成晶体的特点
高熔点、高强度、高硬度、低 无饱和性、无方向性、 离子键 最强 膨胀系数、塑性较差、固态不 高配位数 导电、熔态离子导电 高熔点、高强度、高硬度、低 有饱和性、有方向性、 共价键 强 膨胀系数、塑性较差、在熔态 低配位数 也不导电 电子共有化，可以自 塑性较好、有光泽、良好的导 金属键 由流动；无饱和性、 较强 热、导电性 无方向性、配位数高 范德华 无饱和性、无方向性 最弱 键 氢键 有饱和性、有方向性 弱
什么是材料化学？其主要特点是什么？
材料化学是与材料相关的化学学科的一个 分支，是与材料的结构、性质、制备及应
用相关的化学。
材料化学的主要特点是跨学科性和实践性
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材料与试剂的主要区别是什么？
试剂在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质 材料则一般可重复、持续使用，除正常损耗外， 它不会不可逆地转变成其他物质
a0 = 2r+ + 2r- = 2(0.133) + 2(0.181) = 0.628 nm a0 = 0.363 nm
2r++2r -
4 4 4 4 ( r )3 ( r )3 (0.133)3 (0.181)3 3 3 堆积系数 3 3 0.725 3 3 a0 (0.363)
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简述材料化学的主要研究内容
结构：组成原子、分子在不同层次上彼此结合的
形式、状态和空间分布 性能：材料固有的化学、物理及力学方面的性能
制备：将原子、分子聚合起来并最终转变为有用
产品的一系列连续的过程 应用
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材料中的结合键有哪几种？各自 的特点如何？对材料的特性有何 影响？
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各种结合键主要特点比较
V
' Na
V
Cl
· Ca
K Ca2+ 取代K+而进入K+的位置，有效电荷为+1
CaCa
Ca取代Ca而进入占据Ca的位置 Ca2+进入间隙位置，有效电荷为+2
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Ca
i
Chapter2 Structure of Materials
写出CaCl2溶解在KCl中的各种可能的缺陷反应式
• Ca2+取代K+，Cl-进入Cl-晶格位置：
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简要回答晶体和非晶体的区别和转化
区别：
从空间结构上来说，晶体长程；短程都有序，非晶体 长程无序短程有序。 宏观性质来说，（1）晶体具有整齐、规则的几何外形； 非晶体没有一定的几何形状。（2）晶体具有各向异性； 非晶体各向同性。（3）晶体有固定的熔点；非晶体没 有。 从热力学来说，晶体为热力学稳定状态；非晶体热力 学不稳定。
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计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数 （1）体心立方
bcc
4R
4 3a a R 3
单位晶胞原子数 n = 2
2(4R / 3) 2(4R / 3) bcc＝ 0.68 3 3 a (4 R / 3 )
3 3
6
（2）六方密堆
ca 8 3 a 2R
n=6
hcp
6(4R / 3) 6(4R / 3) hcp ＝ 0.74 1 3 8 6c( a a ) 12 R ( R 3而晶体只有在极端的条
件下（如骤冷）才可以向晶体转化
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固溶体与溶液有何异同？固溶体有机种类型？
相同点：都有两种或两种以上的组分组成；都可
以形成分散均匀、稳定的单一相，都存在溶解度
不同点：状态不同，溶液为液态，固溶体为固态；
结构不同，固溶体的溶质结构和溶剂相似，溶液只
有在稀溶液时才相同；性质不同，固溶体的性质与 溶剂有关，但溶液只有在稀溶液时才相同。 分类：固溶体分为置换型固溶体和填充型固溶体
3 3
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（3）面心立方
4 n=4 4 R 2a a R 2 3 3 4(4R / 3) 4(4R / 3) fcc＝ 0.74 3 3
fcc
a
(4 R / 2 )
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已知K+和Cl-的半径分别为0.133 nm 和0.181 nm，试分析KCl的晶体结构，并计算堆积系数
解：因为r+/ r- = 0.133/0.181 = 0.735，其 值处于0.732和1.000之间，所以正离子配 位数应为8，处于负离子立方体的中心， 属于下面提到的CsCl型结构。
Chapter2 Structure of Materials 11
试述影响置换型固溶体的固溶度的因素
（1）原子或离子尺寸的影响
当 固溶体；
r
r
r1 r2 0.15 r1
时，溶质与溶剂之间可以形成连续
时，溶质与溶剂之间只能形成
Hume-Rothery经验规则
当 有限型固溶体；
r r1 r2 30% r1