材料化学第一章课后答案李奇陈光巨编写.docx

****题一答案
1晶体一般的特点是什么 ？点阵和晶体的结构有何关系？
答：（1）晶体的一般特点是：
a、 均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体
b、 各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质
c、 自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、 晶棱等几何元素所组成凸
多面体外形
d、 固定熔点：晶体具有固定的熔点
e、 对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性
（2 ）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就 构成了点阵。点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象， 点阵结构是点阵理论的实践依据和具
体研究对象，它们之间存在这样一个关系：
点阵结构=点阵+结构基元
点阵=点阵结构—结构基元
2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子， 其中C— ?。试根据C原子的立体化学
计算分子的链周期。
答：，所以链周期=2X ? X sin（ /2）=?
3、由X射线法测得下列链型高分子的
周期如下，试将与前题比较思考并说明
其物理意义。化学式
链周期
聚乙烯醇

聚***乙烯

聚偏二***乙烯

答：由题中表格可知，聚乙烯醇的链周期为 ?，比聚乙烯略大，原因可能是 -OH体积比
H大，它的排斥作用使 C原子间夹角变大，因而链周期加长，但链周期仍包含两个 C原子；
聚*** ?，是聚乙烯链周期的两倍多， 这说明它的链周期中包含四个 C原子,
原因是原子的半径较大 CI原子为使原子间排斥最小，相互交错排列，其结构式如下：
H
聚偏二***乙烯链周期为 ?比聚乙烯大的多，而接近于聚***乙烯的链周期为 ?，可知链
周期仍包含4个C原子。周期缩短的原因是由于同一个 C原子上有2个CI原子，为使排斥能最
小它们将交叉排列，即每个 CI原子在相邻2个CI原子的空隙处。这样分子链沿 C-C键的扭曲
缩小了链周期。
4•石墨分子如图所示的无限伸展的层形分子请从结构中引出点阵结构单位来，已知分子中 ?，请指出正当结构单位中基本向量 a和b的长度和它们之间的夹角。每
个结构单位中包括几个碳原子？包括几个 C-C化学键？
解：点阵结构单元为 ，?,基本向量之间夹角1200,每个结构单元
中包含2个碳原子，包含三个 C-C化学键。
5•试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。平面点阵有哪几种类型与型式 ？请论证其中只
有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式 ？
答：划分正当点阵单位所依据的原则是： 在照顾对称性的条件下， 尽量选取含点阵点少的单
位作正当点阵单位。平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子：正方，六方， 矩形，带心矩形，平行四边形。
%
(a) lb) (c)
(d)
(a)若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形
格子。(b) (c)分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时， 还可以划分成更小的格子。
(d )如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。
6•什么叫晶胞，什么叫正当晶胞，区别是什么 ？
答：晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小， 形状相等，包含等同内容的基本单位。 在照顾对称性的条件下， 尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位， 相应的晶胞叫正当晶 胞。
7•试指出金刚石、NaCI、CsCI晶胞中原子的种类，数目及它们所属的点阵型式。
答：
原子的种类
原子的数目
点阵型式
金刚石
C
8
立方面心
NaCl
+ -
Na 与 Cl
+ -
Na : 4, Cl : 4
立方面心
CsCI
+ -
Cs 与 Cl
+ -
Cs : 1, Cl : 1
简单立方
&四方晶系的金红石晶体结构中，晶胞参数为 a=b= ? , c= ? , a=护Y=90o,求算坐标
为(0,0,0)处的Ti原子到坐标为(,,0)处的氧原子间的距离。
2 2 2 1/2
解：根据晶胞中原子间距离公式 d = [(x -x ) a+(y -y ) b+(z -z ) c],
1 2/ * \丿 1 j 2/ * \ 1 2/ * 」
2 2 2 1/2
得d = [(-0) *a +(-0) *a +(0-0) *c]
1/2
= 2 ?
* *