第七章習(xí)題答案

結(jié)晶化學(xué)·第七章習(xí)題與思考題某單色光的能量為2.75eV，計(jì)算該單色光的波長(zhǎng)，指出該單色光的顏色。★答：451nm，紫光。闡明晶體場(chǎng)呈色和離子電荷躍遷機(jī)理的區(qū)別?！锎穑壕w場(chǎng)呈色是位于晶體構(gòu)造中的單個(gè)過(guò)渡離子外電子層內(nèi)的電子躍遷致色，而離子電荷躍遷的呈色位于晶體構(gòu)造中相鄰兩離子之間電子的轉(zhuǎn)移和躍遷致色?；颍壕w場(chǎng)呈色的核心是d電子離子的d電子軌道被晶體場(chǎng)分裂后，分裂后d軌道間的電子躍遷造成晶體呈色—電子的躍遷限制在該d電子離子內(nèi)。離子電荷躍遷的呈色是晶體構(gòu)造中相鄰的兩個(gè)離子之間電荷的躍遷或轉(zhuǎn)移造成晶體呈色。闡明色心呈色和離子電荷躍遷機(jī)理的區(qū)別?！锎穑荷某噬珯C(jī)理是晶體構(gòu)造缺點(diǎn)捕獲的電子、同時(shí)電子為擺脫束縛而造成的晶體呈色，而離子電荷躍遷的呈色位于晶體構(gòu)造中相鄰兩離子之間電子的轉(zhuǎn)移和躍遷致色。根據(jù)激發(fā)源，寫出6種常見的晶體發(fā)光形式?！锎穑汗庵掳l(fā)光（可見光、激光），場(chǎng)致發(fā)光（電場(chǎng)），熱發(fā)光（熱能），輻射發(fā)光（高能離子），摩擦發(fā)光（機(jī)械能）、化學(xué)發(fā)光（化學(xué)反映）。簡(jiǎn)述晶體中解理產(chǎn)生的因素?！铩锎穑号c晶體構(gòu)造有關(guān)的四個(gè)解理成因：①平行晶體構(gòu)造中面網(wǎng)間距(d)最大的面網(wǎng)方向；②平行晶體構(gòu)造中電性中和的面網(wǎng)方向；③平行晶體構(gòu)造中同號(hào)離子相鄰的面網(wǎng)方向；④平行晶體構(gòu)造中化學(xué)鍵力強(qiáng)的的面網(wǎng)方向。方鉛礦PbS為什么含有平行｛100｝的解理？★★答：方鉛礦PbS含有NaCl型構(gòu)造。該構(gòu)造中平行（100）方向的面網(wǎng)既是面網(wǎng)間距(d)最大的面網(wǎng)，同時(shí)又是電性中和之面網(wǎng)。已知NaCl型構(gòu)造構(gòu)造的空間群Fm3m，因此方鉛礦含有平行｛100｝的三組解理，解理夾角90°。為什么金剛石比石墨的硬度大？★★答：金剛石中CNC=4，C-C以均勻的共價(jià)鍵相聯(lián)結(jié)成配位四周體，構(gòu)造為配位基型構(gòu)造。石墨的CNC=3，C-C在垂直C軸方向以共價(jià)鍵相聯(lián)結(jié)形成配位平面三角形，配位平面三角形在二維方向共角頂聯(lián)結(jié)成層，層與層之間以分子鍵相連，使構(gòu)造為層狀基型。由于層間分子鍵的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于共價(jià)鍵，因此石墨的硬度遠(yuǎn)低于金剛石。闡明鐵磁性、抗鐵磁性和亞鐵磁性晶體的分類根據(jù)，解釋三類晶體磁性特點(diǎn)的不同之處?！铩铩锎穑核鼈兊膮^(qū)別在于成分、特別是構(gòu)造不同。①鐵磁性晶體中的每個(gè)磁性原（離）子都有一種總磁矩。②抗鐵磁性晶體構(gòu)造中有兩套磁矩方向相反的磁亞格子，但每套亞格子中的離子數(shù)量相似，因此晶體的凈磁化強(qiáng)度為零。③亞鐵磁性晶體構(gòu)造中，磁性離子占據(jù)最少兩套不同的等效點(diǎn)系，進(jìn)而形成兩套磁矩方向相反的磁亞格子，由于兩套等效點(diǎn)系的重復(fù)點(diǎn)數(shù)不同，正反抵消后存在剩余磁化強(qiáng)度，即凈磁化強(qiáng)度等于兩套格子磁化強(qiáng)度之差，故晶體顯磁性。舉一例，簡(jiǎn)述晶體的壓電效應(yīng)及其成因機(jī)理?！铩铩锎穑阂阎獕弘娦?yīng)為“在晶體的極軸方向施壓或者拉伸時(shí)，在極軸兩端的平面（垂直極軸）上產(chǎn)生異號(hào)、等量電荷的現(xiàn)象”。例如石英是一種有三根極軸的晶體，沿它的一根極軸，如X軸施壓時(shí)，X軸正端帶負(fù)電，而負(fù)端帶正電；拉伸時(shí)，軸兩端的電荷符號(hào)相反。這是由于壓力作用在晶體上，使晶體構(gòu)造中原來(lái)重疊的電重心發(fā)生了分離，因此產(chǎn)生電偶極子，使軸的兩端帶電。舉一例，簡(jiǎn)述晶體的鐵電效應(yīng)及其成因機(jī)理?！铩铩锎痤}要點(diǎn)：概念：晶體自發(fā)極化方向隨外電場(chǎng)變化而變化的性質(zhì)。例：T≥120℃時(shí)，立方鈣鈦礦構(gòu)造的BaTiO3中，Ti4+位于由氧離子構(gòu)成的配位八面體中心。當(dāng)5℃<T<120℃時(shí)，立方鈣鈦礦構(gòu)造的BaTiO3中，配位八面體中的Ti4+向6個(gè)O2-中的一種靠攏，同時(shí)那個(gè)O2-也向Ti4+靠攏，從而使晶體的對(duì)稱下降成四方對(duì)稱。一種Ti4+和O2-的相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生一種電偶極子；由于晶體中全部配位八面體中的Ti4+有6個(gè)可能的移動(dòng)方向，故晶體中電偶極子的指向各不相似，但相鄰兩偶極子的指向關(guān)系不外乎兩個(gè)：90°和180°。由于自發(fā)極化時(shí)，保持了靜電平衡，因此晶體中電偶極子的指向一定是雜亂無(wú)章的：電性被抵消了。將晶體中電偶極子指向相似的局部社區(qū)域叫做一種鐵電疇。將該晶體置于電場(chǎng)中極化解決，理論上能夠?qū)⑷胯F電疇將壓電晶體和鐵電晶體分別制成陶瓷，它們與否繼續(xù)顯壓電和鐵電性？為什么？★★★答：在由壓電晶體制成的陶瓷中，壓電晶體的排列方向是任意的。當(dāng)陶瓷受到定向擠壓，受力晶體的極軸兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷；由于晶體的分布是任意的，且晶體的位置是固定的，成果出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：兩晶體極軸的正負(fù)端正好相反，這時(shí)，兩極軸所產(chǎn)生的電量正好抵消；因此，該陶瓷不會(huì)出現(xiàn)壓電現(xiàn)象。在一未經(jīng)極化解決的鐵電晶體中，因鐵電疇的方向互相抵觸，整個(gè)晶體不顯電性。通過(guò)適宜的極化解決，單晶體中原本互相抵觸的鐵電疇方向能夠被調(diào)節(jié)到一種方向，從而使晶體極軸兩端顯現(xiàn)電性。因此，由鐵電晶體制成的陶瓷經(jīng)極