串讲56篇.docx

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串讲56篇

第五章原子结构与键合

1.描述一个电子的空间位置和能量的四个量子数别离为：

主量子数n、轨道角动量量子数li、磁量子数mi、自旋角动量量子数si。

2.原子核核外电子的排布应遵循的三个原那么为：

能量最低原理、泡利不相容原理、洪德定那么。

3.泡利不相容原理：

在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子，即不能有四个量子数都相同的两个电子。

因此，主量子数为n的壳层，最多容纳2n2个电子。

4.洪德定那么：

在同一亚层中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同。

当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳固的，整个原子的能量最低。

5.元素周期表

在同一个周期中，各元素的原子核外电子层数尽管相同，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径慢慢减小，电离能趋于增大，失电子能力慢慢减弱，得电子能力慢慢增强，因此，金属性慢慢减弱，非金属性慢慢增强；而在同一主族的元素中，由于从上到下电子层数增多，原子半径增大，电离能一样趋于减小，失电子能力慢慢增强，得电子能力慢慢减弱，因此元素的金属性慢慢增强，非金属性慢慢减弱。

由于同一元素的同位素在周期表中占据同一名置，尽管其质量不同，但它们的化学性质完全相同。

6.物质中的结合键要紧有：

金属键、离子键、共价键、氢键、范德瓦耳斯力。

金属键：

由金属中自由电子与金属正离子彼此作用所组成的结合键。

离子键：

金属原子将自己最外层的价电子给予非金属原子，金属原子、非金属原子别离转变成正离子、负离子，其依托静电引力结合在一路而形成的键。

共价键：

由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。

范德瓦耳斯力：

借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原先具有稳固结构的原子或分子结合为一体的键合。

氢键：

分子中氢的唯一的电子已被其他原子所共有，结合的氢端就袒露出带正电荷的原子核。

其与临近分子的负端彼此吸引而组成的中间桥梁，又称为氢桥。

离子键没有饱和性和方向性。

离子键无方向性和饱和性，一样具有较高的配位数。

离子晶体都具有良好的电绝缘性。

但当处在高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下能够自由运动，现在即呈现离子导电性。

共价键具有方向性和饱和性。

共价晶体要有结构稳固、熔点高、质硬脆等特点，一样是绝缘体，其导电能力较差。

范德瓦耳斯力属物理键，系一种次价键，没有方向性和饱和性。

其键能通常比化学键的小1-2个数量级。

氢键具有方向性和饱和性，也属于次价键，键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。

7.例5-1求质量为1g的Al中所包括的价电子数。

查元素周期表：

原子量

价电子3S23P1

解：

Al的摩尔质量为M=·mol-1

1gAl所包括的原子数为

例5-2铬的原子序数为24，共有四种同位数：

%的Cr原子含有26个中子，%含有28个中子，%含有29个中子，且%含有30个中子。

试求铬的原子量。

例5-3铜的原子序数为29，原子量为，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。

.

例5-4铟的原子序数为49，除4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。

试从原子结构角度来确信铟的价电子数。

例5-5铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，而且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？

例5-2

M=00431×（24+26）+×（24+28）+×（24+29）+×（24+30）=

例5-373%（Cu63）;27%（Cu65）

例5-41s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1

例5-51s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d96s1

第六章固体结构

1.晶体、非晶体的要紧区别：

晶体熔化时具有固定的熔点，而非晶体却无固定熔点，存在一个软化温度范围；晶体具有各向异性，而非晶体却为各向同性。

2.晶胞：

具有代表性的大体单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。

3.晶胞选取的原那么

选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性；

平行六面体内的棱和角相等的数量应最多；

当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角数量应最多；

当知足上述条件的情形下，晶胞应具有最小的体积。

4.晶向指数、晶面指数的确信。

在面心立方晶胞中画出[012]和[1

3]晶向。

在面心立方晶胞中画出（012）和（1

3）晶面。

写出立方晶胞中晶向族<111>、<100>、<110>所包括的晶向指数。

写出立方晶胞中晶面族{111}、{100}、{110}所包括的晶面指数。

5.fcc结构的密排方向是__<110>___，密排面是__{111}___，密排面的堆垛顺序是__ABCABC···___致密度为配位数是__12____晶胞中原子数为__4____，把原子视为刚性球时，原子的半径是_

___；bcc结构的密排方向是___<111>____，密排面是__{110}___致密度配位数是__8___晶胞中原子数为___2___，原子的半径是__

___；hcp结构的密排方向是___<112-0>____，密排面是___{0001}___，密排面的堆垛顺序是___ABAB···____，致密度为配位数是__12____，晶胞中原子数为___6____，原子的半径是__

___。

6.简单立方晶系，晶面间距公式是____

_______。

7.Al的点阵常数为，其结构原子体积是___

________。

8.在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是____（

）_________。

9.在fcc晶胞中，八面体间隙中心的坐标是_____（

）_______。

10.空间点阵只可能有___14___种。

Al的晶体结构是___面心立方__，-Fe的晶体结构是___体心立方__,Cu的晶体结构是___面心立方___。

11.  晶胞中每一个原子平均占有的体积分数称为_______致密度________。

12.面心立方结构每一个晶胞中八面体间隙数为__4__，四面体间隙数为__8__。

13.Zn室温的点阵常数a=，c=，其轴比为___c/a____，配位数为___12____。

14.纯铁冷却时在912度发生同素异晶转变是从___体心立方___结构转变成__面心立方____结构，其体积发生___膨胀___转变。

15.固溶体按溶质溶解度可分为___有限__固溶体和__无穷___固溶体。

固态合金相大体上可分为___固溶体__和____金属化合物___两大类。

16.同素异晶转变，点阵常数，晶面指数，晶面族，晶向指数，晶向族，晶带和晶带轴，配位数，致密度

17.体心立方、面心立方、密排六方的晶胞：

晶胞组成原子数、含有原子数、致密度、性能特点、经常使用金属

例6-1体心单斜点阵是不是一个新的点阵？

可见，体心单斜点阵能够连成底心单斜点阵，因此不是新的点阵。

例6-2写出立方晶系的{123}晶面族和〈112〉晶向族中的全部等价晶面和晶向的具体指数。

24个

24个

例6-3已知铜是面心立方结构的金属，其原子半径为，摩尔质量为mol。

求铜原子所占的体积密度（单位体积质量）。

例6-4石英（SiO2）的密度为2650kg/m3，求：

⑴1cm3中有多少个Si原子与O原子？

⑵若Si与O的半径别离为与，其堆积因子为多少？

将SiO2看做一个整体单元

堆积因子即致密度

Si摩尔质量

O摩尔质量

例6-5在FCC铁中，碳原子位于晶胞的八面体间隙位置，即每条棱的中心如（1/2,0,0）和晶胞中心处（1/2,1/2,1/2）；在BCC铁中，碳原子占据四面体间隙位置，如（1/4,1/2,0）处。

FCC铁的点阵常数为，BCC铁为。

设碳原子的半径为。

问：

⑴在FCC、BCC两种铁中，由间隙碳原子所产生的晶格畸变哪一种更明显？

⑵若是所有间隙位置都被碳原子填充，那么每种金属中的碳原子的含量各是多少？

⑴

BCC晶胞中

铁原子半径RBCC

FCC晶胞中

FCC的间隙较大，晶格畸变较小。

间隙碳原子在BCC中所产生的晶格畸变较大。

⑵

在BCC中

（1/4,1/2,0）类型的间隙总数为24个，但间隙位于晶胞的表面，晶胞只占有一半。

例6-6.氧化镁（MgO）与氯化钠（NaCl）具有相同的结构。

已知Mg的离子半径为，氧的离子半径为。

（1）试求氧化镁的晶格常数。

（2）试求氧化镁的密度。

解答：

氧化镁为离子化合物，计算时必需利用离子半径而不能利用原子半径

（1）氯化钠（NaCl）晶体的结构如图（P59）

（2）氧化镁（MgO）与氯化钠（NaCl）具有相同的结构。

每一晶胞中含有4个Mg2+及4个O2-；1mol的Mg2+具有的质量，1mol的O2-具有的质量，那么密度为

例6-7.某一原子的配位数（CN）为此原子之邻接原子的数量。

以共价键结合的原子其最大的配位数是由其原子所具有的价电子数来决定；而离子键结合的原子其最大的配位数是受其离子半径比所限制。

试证明当配位数为6时，其最小半径比为。

解答：

当配位数为6时，其可能的最小半径值如图（a），第五和第六个离子正好位于中心原子的正上方和正下方如图（b）；一个Mg2+最多被六个O2-包围。

由图（a）

（2r＋2R）2=（2R2＋2R2）

（r＋R）2=（R2＋R2）

CN=6时的r和R之比为。

例6-8.已知Cu的原子直径为

，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。

解答D（γ）为Cu的原子直（半）径，n为1mm3Cu的原子数，

晶胞体积a3，致密度为。

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例6-9.已知Al相对原子质量Ar（Al）=，原子半径γ=，求Al晶体的密度。

解答

例6-10.bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是。

当铁由bcc转变成fcc时，其密度改变的百分比为多少？

解答

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