第二部分 固体结构
概述：物质聚集状态通常分为气态、液态、固态。固态物质按其原子排列特征又分为晶态和非晶态，前者中原子在空间呈有规律的周期性重复排列，而后者中原子呈无规则排列；材料的性能与材料中各元素的原子结构和键合、原子的排列和运动规律及原子集合体的形貌特征等密切相关，因此，研究固态物质内部结构，即原子排列和分布规律是了解和掌握材料性能的基础，只有这样我们才能从物质内部找到改善和发展新材料的途径。 第一节
晶体学基础
1.空间点阵与晶胞
空间点阵：将理想晶体中的质点抽象为几何点，这些几何点在空间周期性排列所组成的阵列； 晶胞：由空间点阵中选取的基本单元即为晶胞，但必须服从一定的选取规则；
晶胞选取规则：1.选取的平行六面体应能反映出点阵的最高对称性；2.平行六面体中棱和角相等的数目应最多；3.当棱边夹角存在直角时，直角数目应最多；4.在满足上述条件下，平行六面体应具有最小体积。 晶系与布拉维点阵: 晶系 晶胞参数
布拉维点阵 举例 三斜 a≠b≠c,α≠β≠γ≠90° 简单三斜
K 2CrO 7
单斜 a≠b≠c,α=γ=90°≠β 简单单斜，底心单斜 β-S,CaSO 4·2H 2O 正交 a≠b≠c,α=β=γ=90°
简单正交，底心正交，体心正交，面心正交 α-S,Fe 3C
六方 a 1=a 2=a 3≠c, α=β=9°,γ=120° 简单六方 Zn,Cd 菱方 a=b=c,α=β=γ≠90° 简单菱方
As,Sb,Bi 四方 a=b≠c,α=β=γ=90° 简单四方，体心四方 TiO 2 立方
a=b=c,α=β=γ=90°
简单立方，体心立方，面心立方
Cu,Ag,Au
晶体结构与空间点阵的关系：☆
空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各点阵的周围环境相同，故它只能由14中类型；而晶体结构指晶体中实际质点（原子、分子或离子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此实际存在的晶体结构是无限的。 2.晶向指数与晶面指数☆
晶向指数 [uvw] 晶向族
U=u-t V=v-t W=w
u=(2U-V)/3 v=(2V-U)/3 t=-u+v w=W 晶带：所有平行或相交于某一晶向的晶面构成一个晶带。 晶带定律：hu+kv+lw=0 晶面间距计算公式： 对于简单晶胞如下：
正交晶系：
)()()(2
2
2
1
c
l
b
k
a
h
d
hkl
+
+
=
立方晶系：
l
k
h
d
a
hkl
2
2
2
++
=
六方晶系：
)
(
)
(3
41
2
2
2
2
c
l a
k
h d
hk hkl
+++=
对于复杂晶胞：需考虑附加原子面
体心立方：h+k+l=奇数；面心立方：h 、k 、l 不全为奇数或不全为偶数；密排六方：h+2k 为三的整数倍，l 为奇数等情况下均有附加原子面。 3.晶体的对称性
对称元素有宏观和微观之分
宏观对称元素有：回转对称轴（L n ）、对称面（m ）、对称中心（i ）、回转反演轴（Li n ） 微观对称元素有：滑动面（反映+平移）、螺旋轴（旋转+平移） 点群：一个晶体中所有点对称元素的集合，共32个
空间群：用以描述晶体中原子组合的所有可能方式，是确定晶体结构的依据，它是通过宏观和微观对称元
素在三维空间组合得出的，共230个空间群。
4.极射投影
原理：参考球；极点，代表晶向、晶面的直线与参考球的交点；极射面/投影面；投射点；基圆；极射赤面投影、极射平面投影（投影面是否为赤道面）。 乌尔夫网的应用：
标准投影：以平行于晶体的某一晶面的平面作为投影面 立方晶系标准投影图的特点：
1.同一经线上的晶面属于同一晶带
2.同一纬线上的晶面属于同一晶面族 5.倒易点阵的应用
有关倒易点阵：人们在研究晶体对X 射线或电子束的衍射效应时知道，某晶面（hkl ）能否产生衍射的重要条件就是该面相对于入射束的取向，以及晶面间距d hkl .因此，为了从几何上形象地确定衍射条件，人们试图找到一种新的点阵，使该点阵的每一个结点都对应着实际点阵中的一定晶面，即不仅反映该晶面的取向，而且反映晶面间距。具体来说，要求从新点阵原点O 至任一结点P(hkl)的矢量OP 正好沿实际点阵中（hkl ）面的法线方向，而OP 的长度就等于晶面间距的倒数，即|OP |=1/d hkl .这样的新点阵就叫倒易点阵。
1.解释X-Ray 及电子衍射图像
2.研究能带理论
3.推导晶体学公式 第二节 金属的晶体结构
1.三种典型金属晶体结构的晶体学特征
FCC :face-centred cubic BCC :body-centred cubic HCP :hexagonal close-packed 2.多晶型性
某种元素从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的固态相变称为同素异构转变；而某种化合物经历上述的固态相变称为同分异构转变或多晶型性转变；同素异构转变对于金属是否能够通过热处理操作来改变它的性能具有重要意义。 第三节 金属的相结构☆
合金：指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。合金化的目的是改变和提高金属材料的性能。组成合金的基本的、独立的物质称为组元；相：指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分；合金相可分为固溶体和中间相两大类。 1.固溶体
固溶体指以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其它组元原子所形成的均匀混合的固态溶体。它最大的特点是保持溶剂的晶体结构类型；根据溶质在固溶体点阵中的位置可分为置换固溶体和间隙固溶体；按固溶度则分为有限固溶体和无限固溶体；按溶质在固溶体中的排布，则分为有序固溶体和无序固溶体；若按溶剂类型则分为第一类固溶体和第二类固溶体。 影响置换固溶体溶解度的因素：
①晶体结构（晶体结构相同是形成置换/无限固溶体的必要条件） ②原子尺寸因素
③化学亲和力（电负性因素） ④原子价/电子浓度 ⑤温度 电子浓度计算公式：
100
)100(Bx
x A a
e +-=
A 、B:溶剂和溶质的原子价 x :溶质的原子数分数
☆对于一价金属溶剂的极限电子浓度分别为：FCC ,1.36;BCC,1.48;HCP,1.75。（08年考过） 形成间隙固溶体的条件：
①△r >41% ②溶质为 H ，C,B 等 ③溶剂为过渡金属 形成有序固溶体/超结构的条件：
ε：结合能
说明：对于某些成分接近一定原子比的无序固溶体。当它从高温缓冷至某一临界
温度时，溶质原子会从统计随机分布状态过渡到占有一定位置的规则排列状态，即发生有序化，形成有序固溶体。
影响固溶体有序化的因素：
①温度 ②合金成分（比列） ③冷速 2.中间相
中间相：组成合金相的异类原子有固定的比例，所形成的固相晶体结构与所有组元均不相同，且这种相成分多数处在A 在B 中的溶解限度和B 在A 中的溶解限度之间，即落在相图的中间部位，根据影响因素可分为：正常价化合物、电子化合物、原子尺寸因素化合物。 正常价化合物的特点：
Ⅰ化学价符合原子价规律 Ⅱ电负性差越大，越稳定 Ⅲ有明显的金属特性 举例：Mg 2Si 电子化合物特点：
Ⅰ电子浓度是决定晶体结构的主要因素 Ⅱ可用化学式表示其组成，但不符合化合价规律，成分在一定范围内变化。
Ⅲ原子间的结合以金属键为主，有明显的金属特性 举例：γ-黄铜 原子尺寸因素化合物：
根据结构不同可将原子尺寸因素化合物分为间隙相、间隙化合物、拓扑密堆相。前两者组成原子半径差较大，后者原子半径差较小。
间隙相的特点：
①
59.0 r M X ②简单晶体结构 ③结合键为共价键和金属键，高熔点、高硬度，是合金工具钢和硬质合金中的主要强化相。 举例：过渡金属氢化物，过渡金属氮化物，TiC,VC 等。 间隙化合物的特点： ① 59.0>r r M X ②复杂晶体结构 ③结合键为共价键和金属键，熔点和硬度均较高，是钢中的主要强化相。 举例：M 3C 型、M 7C 3型、M 23C 6型、M 6C 型，M 代表Cr 、Fe 、W 等过渡金属。 拓扑密堆相是由两种大小不同的金属原子所构成，大小原子通过适当的配合形成空间利用率和配位数都很 高的复杂结构，具有拓扑特征，又称TCP 相。特点：①由配位数为12、14、15、16的配位多面体堆垛而成 ②呈层状结构 举例：拉弗氏相（Mg 合金中的强化相），σ相（钢中的脆硬相） 金属间化合物的应用： 超导体，半导体，强磁体，储氢材料，高温材料，耐蚀材料，形状记忆材料等 2 ) (εε ε BB AA AB +< 第四节 离子晶体结构 1.离子晶体的结构规则 Ⅰ负离子配位多面体规则：在离子晶体中，正离子的周围形成了一个负离子配位多面体，正负离子间的平均距离取决于离子半径之和，而正离子的配位数则取决于离子半径之比。 离子半径比、配位数与配位多面体的形状之间的关系： Ⅱ电价规则：在一个稳定的离子晶体结构中，每个负离子的电价Z -等于或近似于与临近的各个正离子静电键强度S 的总和 ∑∑+= = - )( n Z S Z i i S i ：第i 种正离子静电键强度； Z + ：正离子电荷； n ：正离子配位数 Ⅲ负离子多面体共用顶、棱和面的规则：在一配位结构中，共用棱，特别是共用面的存在，会降低这个结构的稳定性。对于电价高、配位数低的正离子，此效应尤为显著。 Ⅳ不同类正离子配位多面体间的连接规则：在含有两种以上正离子的离子晶体中，一些电价较高、配位数较低的正离子配位多面体之间，有尽可能互不结合的趋势。 Ⅴ节约规则：在同一晶体中，同种正离子与同种负离子的结合方式应最大限度的趋于一致。 2.典型离子晶体结构 AB 型化合物: AB 2型化合物: CaF 2/萤石型结 构 面心立方 4 8 4 C-ZrO 2 TiO 2/金红石型 结构 四方晶系 3 6 2 PbO 2 MnO 2 β-方石英结构 复杂面心立方 2 4 8 Null A 2 B 3型化合物： 刚玉型结构（α-Al 2O 3）:菱方晶系，CN ：4、6 Z=2 同类结构：Cr 2O 3，α-Fe 2O 3。 ABO 3型化合物： 钙钛矿/CaTiO 3型结构：立方晶系，CN ：12、6、6 Z=1 同类结构：BaTiO 3、PbTiO 3 方解石/CaCO 3型结构：菱方晶系，CN ：6 Z=4 AB 2O 4型化合物： 尖晶石/MgAl 2O 4型结构：面心立方点阵 CN ：4、6、4 Z=8 同类结构：ZnFe 2O 4、MnAl 2O 4。 3.硅酸盐的晶体结构 硅酸盐按其晶体结构可分为：孤岛状、组群状、链状、层状和骨架状 （均以[SiO 4]为单元相互连接） 第五节 共价晶体结构 金刚石型结构： 复杂面心立方结构 CN=4 Z=8 代表：α-Sn 、Si 、Ge 等 石墨结构：片层状结构 第六节聚合物的晶态结构 聚合物的晶态总是包含一定的非晶相 1.聚合物的晶体形态 聚合物的晶态多种多样，主要有单晶、片晶、球晶、树枝状晶、孪晶、纤维状晶和串晶。 2.聚合物的晶态结构模型 缨状微束模型、折叠链模型、伸直链模型、串晶结构模型、球晶结构模型、Hosemann模型 3.聚合物的晶胞结构 无立方晶系，沿链方向与垂直于链方向原子间距不同，一个分子链可贯穿多个晶胞。 第七节非晶态结构 非晶态物质具有短程有序的特点，而无晶体的长程有序性。非晶态物质包括玻璃、凝胶、非晶态金属和合金，非晶态半导体，无定形碳及某些聚合物，可非为玻璃和其它非晶态物质。玻璃指具有玻璃转变点的非晶态固体，玻璃与其它非晶态区别即在于有无玻璃转变点 第一章核酸的结构和功能 一、选择题 1、热变性的DNA分子在适当条件下可以复性，条件之一是（B）。 A、骤然冷却 B、缓慢冷却 C、浓缩 D、加入浓的无机盐 2、在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于（D）。 A、DNA的Tm值 B、序列的重复程度 C、核酸链的长短 D、碱基序列的互补 3、核酸中核苷酸之间的连接方式是（C）。 A、2’，5’—磷酸二酯键 B、氢键 C、3’，5’—磷酸二酯键 D、糖苷键 4、tRNA的分子结构特征是（A）。 A、有反密码环和3’—端有—CCA序列 B、有反密码环和5’—端有—CCA序列 C、有密码环 D、5’—端有—CCA序列 5、下列关于DNA分子中的碱基组成的定量关系（D）是不正确的。 A、C+A=G+T B、C=G C、A=T D、C+G=A+T 6、下面关于Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的叙述中（A）是正确的。 A、两条单链的走向是反平行的 B、碱基A和G配对 C、碱基之间共价结合 D、磷酸戊糖主链位于双螺旋内侧 7、具5’－CpGpGpTpAp-3’顺序的单链DNA能与下列（C）RNA杂交。 A、5’-GpCpCpAp-3’ B、5’-GpCpCpApUp-3’ C、5’-UpApCpCpGp-3’ D、5’-TpApCpCpGp-3’ 8、RNA和DNA彻底水解后的产物（C）。 A、核糖相同，部分碱基不同 B、碱基相同，核糖不同 C、碱基不同，核糖不同 D、碱基不同，核糖相同 9、下列关于mRNA描述，（A）是错误的。 A、原核细胞的mRNA在翻译开始前需加“PolyA”尾巴。 B、真核细胞mRNA在 3’端有特殊的“尾巴”结构 C、真核细胞mRNA在5’端有特殊的“帽子”结构 D、原核细胞mRNA在5’端有特殊的“帽子”结构 10、tRNA的三级结构是（B）。 A、三叶草叶形结构 B、倒L形结构 C、双螺旋结构 D、发夹结构 11、维系DNA双螺旋稳定的最主要的力是（C）。 A、氢键 B、离子键 C、碱基堆积力 D范德华力 12、下列关于DNA的双螺旋二级结构稳定的因素中（A）是不正确的。 A、3'，5'－磷酸二酯键 C、碱基堆积力 B、互补碱基对之间的氢键 D、磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子之间形成的离子键 一、名词解释：相、固溶体、中间相、超结构、电子浓度、正常价化合物、电子化合物、 间隙相、间隙化合物； 二、计算题： 1、青铜为铜和锡组成的固溶体合金，其中大约有3％的铜原子为锡原于所取代，且仍维持着fcc结构。试求合金中所含Cu和Sn的质量分数(已知cu的相对原子量为63.54，Sn为118.69) 解由题意知，合金中所含Sn的摩尔分数为X Sn＝3％，所台Cu的摩尔分数为X Cu=97％，故其质量分数为 2、在1000℃时，有Wc＝1.7％的碳溶入面心立方结构的铁中形成固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子? 解因为100个单位晶胞中，有400个铁原子，其质量分数W Fe=98.3％ 总质量为(400×55.85)／0.983＝22726 碳原子数为22726×0.017/12.0l＝32 大约l／3个单位晶胞中才有1个碳原子。这是因为碳原子半径较八面体间隙半径稍大些，因而碳原子不太可能都填满所有的等效位置。 3、β’黄铜的结构为简单立方。如图2-3所示。如果Cu和Zn原子半径分别为0.13nm和0.14 nm，试估计其密度(已知Cu和Zn的相对原子质量分别为63.54及65.38)。 4、计算单质原子配位数为6的晶体结构的致密度，并计算此时的原子半径与配位数为12时的原子半径比值。 配位数为6的晶体结构为简单立方结构，设其半径为r，晶格常数为a，二者关系为a=2r， 致密度 3 3 4 3 =0.5233 6 r a ππ η== ， 612 1 r/r a = 5、Mg具有hcp结构，c/a=1.624体密度为1.74g/cm3，求a，c，原子半径和致密度。 1.74 A nM VN ρ===，得a=0.32nm，c=0.52nm，r=0.1598， 致密度为 3 4 6 0.74 r π η ? == 6、测得X Au=40％的Cu-Au固溶体点阵常数a=0.3795nm，密度为14.213g/cm3，计算说明该合金是什么类型固溶体？ 利用Cu Au (X X) Cu Au A n M M VN ρ + =，得出n=3.95≈4，故为置换固溶体 Au M=200 7、Fe-Mn-C固溶体具有面心立方结构，Mn和C的质量分数为12.3％和1.34％，点阵常数为0.3624nm，密度为7.83g/cm3，请说明Mn和C在Fe中各是什么固溶体？ 再计算固溶体中每个原子的平均重量 23 23 0.821755.850.11954.940.059312 8.821910 6.0210 A g - ?+?+? ==? ? 每个晶胞中的原子数为 37 23 (0.362410)7.83 4.2876 8.821910 a n A ρ- - ?? === ? 因为Fe-Mn-C合金固溶体具有面心立方结构，每个晶胞中含有4各原子，现在计算得每个晶胞中含有4.2876个原子，说明其中一个或全部溶质组元都是间隙溶质原子。上面计算结果说明每个晶胞中含有0.2876各间隙原子，间隙原子的摩尔分数应该为 第十三章遗传病的诊断 遗传疾病的诊断是一项复杂的工作，几乎涉及各个临床学科。它既有与其他疾病相同的诊断方法，也有其特殊的诊断方法。遗传疾病诊断除了一般临床诊断方法外，还需要用一些遗传学特殊方法。主要内容包括病史采集、症状与体征、家系分析、染色体检查、生化检查、基因诊断等。遗传学诊断方法既可对已出现症状的患者进行诊断，也可对症状前和出生前的患者的进行诊断。 本章详细介绍了各种遗传疾病的诊断方法和技术，并对现症患者的诊断技术、症状前的诊断技术、产前诊断技术进行了详细说明；本章还重点介绍了基因诊断学的发展、策略、常用技术、应用、问题和展望等问题。 一、基本纲要 1．了解遗传病诊断的常规临床诊断方法。 2．了解系谱分析方法和注意事项。 3．了解遗传病生化学诊断的基本方法。 4．掌握细胞遗传学诊断的基本方法和技术。 5．掌握基因诊断的基本原理和主要方法。 6．掌握现症患者诊断、症状前诊断、产前诊断的基本方法。 7．了解基因诊断技术的应用。 二、习题 （一）选择题（A 型选择题） 1．家系调查的最主要目的是。 A．了解发病人数 B．了解疾病的遗传方式 C．了解医治效果 D．收集病例 E．便于与病人联系 2．不能进行染色体检查的材料有。 A．外周血 B．排泄物 C．绒毛膜 D．肿瘤 E．皮肤3．生化检查主要是指针对的检查。 A．病原体 B．DNA C．RNA D．微量元素 E．蛋白质和酶4．症状前诊断的最佳方法是。 A．基因检查 B．生化检查 C．体征检查 D．影像检查 E．家系调查5．羊膜穿刺的最佳时间在孕期周时。 A．2 B．4 C．10 D．16 E．30 6．绒毛取样法的缺点是。 A．取材困难 B．需孕期时间长 C．流产风险高 D．绒毛不能培养 E．周期长 7．基因诊断与其他诊断比较，最主要的特点在于。 A．费用低 B．周期短 C．取材方便 D．针对基因结构 E．针对病变细胞 8．当时，可考虑进行基因连锁检测方法进行基因诊断 A．基因片断缺失 B．基因片断插入 C．基因结构变化未知 D．表达异常 E．点突变 9．核酸杂交的基本原理是。 A．变性与复性 B．DNA复制 C．转录 D．翻译 E．RNA剪切 10．PCR特异性主要取决于。 A．循环次数 B．模板量 C．DNA聚合酶活性 D．引物的特异性 E．操作技术 11．PCR最主要的优点在于。 A．周期短 B．灵敏度高 C．费用低 D．准确性高 E．操作方便 12．通过PCR-RFLP分析，某常染色体隐性遗传病的分子诊断结果如下：父亲（正常） 2.2金属的晶体结构 2.2.1 三种典型的金属晶体结构 面心立方结构A1或fcc、体心立方结构A2或bcc和密排六方结构A3或hcp三种。 面心立方结构体心立方结构密排六方结构 1.晶胞中的原子数 面心立方结构n = 8*1/8 + 6 * 1/2 = 4体心立方结构n = 8*1/8 + 1 =2密排六方结构n = 12*1/6 +2*1/2 +3 = 6 2.点阵常数与原子半径 晶胞的大小一般是由晶胞的棱边长度即（a,b,c）衡量的，它是表征晶体结构的一个重要基本参数。 如果把金属原子看作刚球，并设其半径为R，根据几何学关系不难求出三种典型金属晶体结构的点阵常数与R之间的关系： 面心立方结构：点阵常数为a，且2a=4 R; 体心立方结构：点阵常数为a，且3a=4 R; 密排六方结构：点阵常数由a和c表示。在理想的情况下，即把原子看作等径的刚球，可算得c/a=1.633，此时，a=2R；但实际测得的轴比常常偏离此值，即c/a≠1.633，这时，（a2/3+c2/4）1/2=2R。 3.配位数和致密度 所谓配位数(CN)是指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数； 而致密度是指晶体结构中原子体积占总体积的百分比。如以一个晶胞来计算，则致密度就是晶胞中原子体积与晶胞体积之比值，即 式中K为致密度；n为晶胞中原子数；v是一个原子的体积。 表 2.7 典型金属晶体结构的配位数和致密度 晶体结构类型配位数（CN）致密度 A1120.74 A28( 8 + 6 )0.68 A312( 6 + 6 )0.74 2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙 原子密排面在空间一层一层平行的堆垛起来就分别构成以上三种晶体结构。 面心立方和密排六方结构的致密度均为0.74，是纯金属中最密集的结构。体心立方结构的致密度为0.68。 金属晶体存在许多间隙，这种间隙对金属的性能、合金相结构和扩散、相变等都有重要影响。 1、体心立方晶格 1).晶胞中的原子数 体心立方晶体每个角上的原子只有1/8个属于这个晶胞,晶胞中心原子完全属于这个晶胞,所以体心立方晶胞中的原子数为8*1/8+1=2. 2).原子半径 原子沿立方体对角线紧密接触.设晶格常数为,则立方体对角线长度为,等于4个原子半径,所以体心立方晶胞中的原子半径. 固体物理第一二章习 题解答 第一章习题 1.画出下列晶体的惯用原胞和布拉菲格子，指明各晶体的结构以及惯用原胞、初基原胞中 的原子个数和配位数。 (1)氯化钾；（2）氯化钛；（3）硅；（4）砷化镓；（5）碳化硅（6）钽酸锂；（7） 铍；（8）钼；（9）铂。 解： 名称分子式结构惯用元胞布拉 菲格 子 初基元胞 中原子数 惯用元 胞中原 子数 配位数 氯化钾KCl NaCl结 构 fcc 2 8 6 氯化钛TiCl CsCl结 构 sc 2 2 8 硅Si 金刚石fcc 2 8 4 砷化镓GaAs 闪锌矿fcc 2 8 4 碳化硅 SiC 闪锌矿 fcc 2 8 4 钽酸锂 LiTaO 3 钙钛矿 sc 5 5 2、6、12 O 、Ta 、Li 铍 Be hcp 简单 六角 2 6 12 钼 Mo bcc bcc 1 2 8 铂 Pt fcc fcc 1 4 12 2. 试证明：理想六角密堆积结构的 1 2 8 1.6333c a ??== ???。如果实际的c a 值比这个数值大得多，可以把晶体视为由原子密排平面所组成，这些面是疏松堆垛的。 证明：如右图所示，六角层内最近邻原子间距为a ，而相邻两层的最近邻原子间距为： 21 2 2 43??? ? ??+=c a d 。 当d =a 时构成理想密堆积结构，此时有：2 1 2243??? ? ??+=c a a ， 由此解出：633.1382 1 =? ? ? ??=a c 。 若 633.1>a c 时，则表示原子平面的层间距较理想结构的层间距大， 因此层间堆积不够紧密。 3. 画出立方晶系中的下列晶向和晶面：[101]、[110]、[112]、[121]、（110）、（211）、 （111）、（112）。 解： 4. 考虑指数为（100）和（001）的面，其晶格属于面心立方，且指数指的是立方惯用原 胞。若采用初基原胞基矢坐标系为轴，这些面的指数是多少？ 解：如右图所示：在立方惯用原胞中的（100）晶面，在初基原胞基矢坐标 系中，在1a 、2a 、3a 三个基矢坐标上的截距为 ( ) 2,,2∞，则晶面 指数为（101）。同理，（001）晶面在初基原胞基矢坐标系1a 、2a 、 3a 上的截距为 ( ) ∞,2,2，则晶面指数为（110）。 5. 试求面心立方结构（100）、（110）、（111）晶面族的原子数面密度和面间距，并比 较大小；说明垂直于上述各晶面的轴线是什么对称轴？ 解： 晶面指数 原子数面密度 面间距 对称轴 （100） 22a a C 4 第二章核酸的结构与功能 一、名词解释 1．核酸 2．核苷 3．核苷酸 4．稀有碱基 5．碱基对 6．DNA的一级结构 7．核酸的变性 8．Tm值 9．DNA的复性 10．核酸的杂交 二、填空题 11．核酸可分为 ____和____两大类，其中____主要存在于____中，而____主要存在于____。 12．核酸完全水解生成的产物有____、____和____，其中糖基有____、____，碱基有____和____两大类。13．生物体内的嘌呤碱主要有____和____，嘧啶碱主要有____、____和____。某些RNA分子中还含有微量的其它碱基，称为____。 14．DNA和RNA分子在物质组成上有所不同，主要表现在____和____的不同，DNA分子中存在的是____和____，RNA分子中存在的是____和____。 15．RNA的基本组成单位是____、____、____、____，DNA的基本组成单位是____、____、____、____，它们通过____键相互连接形成多核苷酸链。 16．DNA的二级结构是____结构，其中碱基组成的共同特点是（若按摩尔数计算）____、____、____。17．测知某一DNA样品中，A=0.53mol、C=0.25mol、那么T= ____mol，G= ____mol。 18．嘌呤环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键，通过这种键相连而成的化合物叫____。 19．嘧啶环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键，通过这种键相连而成的化合物叫____。 20．体内有两个主要的环核苷酸是____、____，它们的主要生理功用是____。 21．写出下列核苷酸符号的中文名称：ATP____、dCDP____。 22．DNA分子中，两条链通过碱基间的____相连，碱基间的配对原则是____对____、____对____。23．DNA二级结构的重要特点是形成____结构，此结构属于____螺旋，此结构内部是由____通过____相连维持，其纵向结构的维系力是____。 24．因为核酸分子中含有____和____碱基，而这两类物质又均含有____结构，故使核酸对____波长的紫外线有吸收作用。 25．DNA双螺旋直径为____nｍ，双螺旋每隔____nｍ转一圈，约相当于____个碱基对。戊糖和磷酸基位于双螺旋____侧、碱基位于____侧。 26、核酸双螺旋结构中具有严格的碱基配对关系，在DNA分子中A对____、在RNA分子中A对____、它们之间均可形成____个氢键，在DNA和RNA分子中G始终与____配对、它们之间可形成____个氢键。27．DNA的Tm值的大小与其分子中所含的____的种类、数量及比例有关，也与分子的____有关。若含的A-T配对较多其值则____、含的G-C配对较多其值则____，分子越长其Tm值也越____。 28．Tm值是DNA的变性温度，如果DNA是不均一的，其Tm值范围____，如果DNA是均一的其Tm值范围____。 29．组成核酸的元素有____、____、____、____、____等，其中____的含量比较稳定，约占核酸总量的____，可通过测定____的含量来计算样品中核酸的含量。 30．DNA双螺旋结构的维系力主要有____和____。 31．一般来说DNA分子中G、C含量高分子较稳定，同时比重也较____、解链温度也____。 32．DNA变性后，其钢性_____、粘度____、紫外吸收峰____。 33．DNA分子中两条多核苷酸链所含的碱基____和____间有三个氢键，____和____之间仅有两个氢键。34．RNA主要有三类，既____、____和____、它们的生物功能分别是____、____和____。 35．RNA的二级结构大多数是以单股____的形式存在，但也可局部盘曲形成____结构，典型的tRNA二级结构是____型结构。 36．在生物细胞中主要有三种RNA，其中含量最多的是____、种类最多的是____、含有稀有碱基最多的是____。 第十三章核酸的降解和核苷酸代谢 一、名词解释 1. 核苷酸的从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和二氧化碳等简单物质经过 酶促反应合成核苷酸的过程。 2．核苷酸合成的补救途径：利用体内游离的碱基或核苷，合成核苷酸的过程。 3. 核酸酶：作用于核酸分子中的磷酸二酯键的酶，分解产物为寡核苷酸或核苷酸，分为核 酸外切酶和核酸内切酶。 4. 限制性核酸内切酶：指能在特异顺序部位切断双链DNA的酶。 二、填空题 1．叶酸的结构类似物氨基蝶呤等可抑制二氢叶酸还原酶活性。 2．人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为尿酸。 3．胸腺嘧啶分解的最终产物为β-氨基异丁酸、NH3、CO2。 4．胞嘧啶和尿嘧啶分解的最终产物为β-丙氨酸、NH3、CO2。5．嘌呤环合成的原料有天冬氨酸、CO2、Gly、Gln和甲酸盐等。 6．嘧啶核苷酸从头合成的原料有Gln、Asp、PRPP和CO2。 7．对某些碱基顺序有专一性的核酸内切酶称为限制性核酸内切酶。 8．生物体中活性蛋氨酸是S-腺苷蛋氨酸，它是活泼甲基的供应者。 三、选择题 1．dTMP合成的直接前体是（A） (A) dUMP (B) TMP (C) TDP (D) dUDP 2．嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自下列哪种化合物？（A） (A) 甘氨酸 (B) 天冬氨酸 (C) 丙氨酸 (D) 谷氨酸 3．嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自（C） (A) Gly (B) Gln (C) Asp (D) 甲酸 4．下列那对物质是合成嘌呤环和嘧啶环都必需的（ A） (A) Gln/Asp B．Gln/Gly C．Gln/Pro D．Gly/Asp 5．催化5-磷酸核糖与ATP生成PRPP这一反应的酶是（B） (A) 磷酸核糖激酶 (B) 磷酸核糖焦磷酸激酶 (C) 磷酸核糖酶 (D) ATP激酶 四、写出下列物质的结构式： 1. 氨甲酰磷酸 2. 5－磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP） 五、写出下列英文名称的中文名称 1. AMP:三磷酸腺苷酸 2. CTP:三磷酸胞苷酸 3. FH4 :四氢叶酸 4. PRPP: 5-磷酸核糖焦磷酸； 5. IMP：次黄嘌呤核苷酸 六、简答题： 1. 简述嘧啶核苷酸分子中各原子的来源及合成特点。 （1）各原子的来源：N1、C4、C5、C6-天冬氨酸；C2-二氧化碳；N3-氨；核糖-磷酸戊糖途径的5′磷酸核糖。 （2）合成特点：氨甲酰磷酸 + 天冬氨酸→乳清酸 乳清酸 + PRPP →乳清酸核苷-5′-磷酸→尿苷酸 2. 食物中的核酸在体内如何降解？有哪些重要的酶参加？ 答：核酸→单核苷酸→核苷→嘌呤（或嘧啶）+核糖（或脱氧核糖） 2.1．证明两种一价离子组成的一维晶格的马德隆常数为2ln 2α=. 证 设想一个由正负两种离子相间排列的无限长的离子键，取任一负离子作参考离子（这样马德隆常数中的正负号可以这样取，即遇正离子取正号，遇负离子取负号），用r 表示相邻离子间的距离，于是有 (1)1111 2[... ]234j ij r r r r r r α ±' ==-+-+∑ 前边的因子2是因为存在着两个相等距离i r 的离子，一个在参考离子左面，一个在其右面，故对一边求和后要乘2，马德隆常数为 2 34 (1) (34) n x x x x x x +=-+-+ 当X=1时，有111 1 (2234) n - +-+= 2.3 若一晶体的相互作用能可以表示为()m n u r r r α β =- + 求 1）平衡间距0r 2）结合能W （单个原子的） 3）体弹性模量 4）若取 02,10,0.3,4m n r nm W eV ==== ，计算,αβ值。 解 1）晶体内能()()2m n N U r r r αβ= -+ 平衡条件 0r r dU dr == 1100 0m n m n r r αβ ++-+= 1 0()n m n r m βα-= 2) 单个原子的结合能01 ()2 W u r =- 0()()m n r r u r r r αβ ==-+ 1(1)(2m n m m n W n m β αα--=- 3) 体弹性模量0 202()V U K V V ?=?? 晶体的体积3 V NAr =—— A 为常数，N 为原胞数目 晶体内能()()2m n N U r r r αβ= -+ 112 1()23m n N m n r r NAr αβ++=- 22112 1[()]23m n U N r m n V V r r r NAr αβ++???=-??? 1112[1...]234α=-+-+n α∴= 第一章习题 1.画出下列晶体的惯用原胞和布拉菲格子，指明各晶体的结构以及惯用原胞、初基原胞中的原子个数和 配位数。 (1)氯化钾；（ 2）氯化钛；（ 3）硅；（4）砷化镓；（5）碳化硅（ 6）钽酸锂；（ 7）铍；（8 ）钼；（ 9）铂。 解： 布拉菲初基元胞惯用元胞名称分子式结构惯用元胞配位数 格子中原子数中原子数氯化钾KCl NaCl 结构fcc286氯化钛TiCl CsCl结构sc228硅Si金刚石fcc284砷化镓GaAs闪锌矿fcc284碳化硅SiC闪锌矿fcc284 2、6、 12 钽酸锂 LiTaO 3 钙钛矿 sc 5 5 O 、Ta 、 Li 简单 铍 Be hcp 2 6 12 六角 钼 Mo bcc bcc 1 2 8 铂 Pt fcc fcc 1 4 12 1 c 8 2 1.633 。如果实际的 c 值比这个数值大得多， 可以把晶体 2. 试证明： 理想六角密堆积结构的 3 a a 视为由原子密排平面所组成，这些面是疏松堆垛的。 a 2 1 证明： 如右图所示，六角层内最近邻原子间距为 a ，而相邻两层的最近邻原子间距为：d c 22 3 。 4 2 2 1 a c 2 当 d=a 时构成理想密堆积结构，此时有： ， a 3 4 c 8 由此解出： a 3 1 2 1.633 。 c 若 1.633 时，则表示原子平面的层间距较理想结构的层间距大， a 因此层间堆积不够紧密。 3. 画出立方晶系中的下列晶向和晶面：[ 101] 、 [1 10]、 [112] 、[121] 、（ 110）、（211）、（ 111）、（ 1 12）。 解： 固体物理作业-第 章和第 章 一 填空 1. 声子的角频率为ω，声子的能 和动 表示为 和 2. 一维复式原子链振动中，在布里渊区中心和边界，声学波的频率为 写出表达式 ，光学波的频率 写出表达式 3. 离子晶体的 波会引起对远红外线的吸收 4. 常 的晶体结合有 结合 结合 结合 结合等四种类型 5.在低温 ，固体内晶格对热容的贡献为 (设比例系数为γ) 6. 共 键的基本特点是 有 和 7. 光学波声子又可以分为纵光学波声子和横光学波声子，它们分别被称为 声子和 声子 8. 将自由的原子(离子或分子)结合成晶体时所释放的能 ，称为 9. 共 键饱和性是指以共 键结合的原子所能形成的键的数目有一个 ， 个包含 个电子 10. 由N个原胞构成的晶体，原胞中有L个原子，晶体共有 个独立振动的 正则频率 11. 对一维晶体， 晶格振动仅存在 波，而 维晶体振动既有 波，又有 波 词解释 1. 离子结合 2. 晶体结合能 3. 共 结合 4. 原子的电负性 5. 非简谐效应 6. 色散关系 7. 格波 8. 声学波; 9.光学波 简答 1. 试述共 键定 ，为什 共 键 有饱和性和方向性的特点？ 2. 什 是固体比热的德拜模型？并简述计算结果的意 3. 什 叫简正振动模式？简正振动数目 格波数目或格波振动模式数目是 否是一回 ？ 4. 长光学支格波 长声学支格波本质 有何差别? 5. 什 叫声子？它有什 特点？ 光子有何区别？ 6. 什 是爱因斯坦模型？为什 爱因斯坦模型计算的热容在低温 实验值 符？ 7. 引入玻恩卡门条 的理由是什 ？ 8. 温度一定，一个光学波的声子和一个声学波的声子数目哪个多，为什 ？ 9. 有人说 晶体的内能就是晶体的结合能 ，对吗？为什 ？ 10. 原子间的排斥作用取决于什 原因？ 11. 对 一个振动模式, 温度高时的声子数目多呢, 还是温度低时的声子数目多? 12. 在简谐近似 ，晶体会有热膨胀吗？为什 ? 13. 定性地讲，声学波和光学波分别 述了晶体原子的什幺振动状态？ 14. 为什 说 晶格振动 理论是半 理论？ 15. 长声学格波能否导致离子晶体的宏 极化？ 16. 什 是固体比热的爱因斯坦模型？并简述计算结果的意 四、计算题： 1. 若一晶体中任意两原子的相互作用能可以表示为 n m r b r a r u +? =)(, 式中a b 为 晶体结构有关的常数，试求 1) 平衡间距0r 2) 晶体的结合能0U (单个原子的) 2. 设某离子晶体离子间的相互作用势能为 2 02 4)(r A r e r u +?=πε 式中A为待定常数 r为近邻原子间距 求该晶体的线膨胀系数 已知近邻原子的平均距离为3×10-10m 3. 讨论N个原胞的一维双原子链(相邻原子间距为a)， 2N 个格波解，当M=m 时 一维单原子链结果一一对应 第13章 RNA加工 基本概念和定义 RNA加工(RNA processing)描述了新合成的RNA分子在结构和化学组成方面的成熟过程。这些修饰过程发生在转录过程中(共转录修饰,cotranscriptional modification)和转录后(转录后修饰,posttranscriptional)；RNA加工对RNA的功能极其重要，同时RNA加工代表了基因调控的一类机制。RNA加工反应分成10类，见表13.1。 从DNA模板复制的RNA分子称为转录本(transcript)。在转录过程中产生的RNA是新生转录本(nascent transcript)，当转录完成后的RNA为初级转录本(primary transcript)——它是被转录DNA的一个精确拷贝。经过一些修饰后的RNA为成熟转录本(mature transcript)，不再与DNA完全一样。 并不是所有的RNA都要经过修饰：细菌mRNA很少加工(实际上往往在转录完成之前蛋白合成就开始了)，真核生物的5SrRNA转录完成后就有成熟的末端。完全加工和有功能RNA 分子的前体称为前体RNA(pro-RNA)。真核生物的前体mRNA又称为核内不均一RNA (heterogeneous nuclear RNA，hnRNA)。它不同于其他形式的核内RNA，其分子大小变化很大，反映了基因大小的差异和部分加工的分子的存在。 在真核生物核内，转录和RNA加工不是在核中自由发生的，而是在核基质中固定的位置进行。特定的mRNA加工因子(特别是剪接体和多腺苷酸化酶)与延伸复合物中RNA聚合酶Ⅱ的C末端作用，所以转录和加工是相关联的。mRNA加工复合物在核基质中的定位可能有利于产物的输出。在核内和细胞质中RNA和蛋白质相结合，形成核糖核蛋白颗粒。 表13.1 RNA加工反应的分类 加工反应举例 剪切使rRNA和tRNA从多顺反子转录本中释放 真核生物mRNA转录的终止 内切降解加工rRNA和tRNA产生成熟末端 核苷酸转移转移CCA到某些tRNA的3’末端 碱基化学修饰 mRNA和rRNA中偶发的甲基化 tRNA和snRNA中的普遍碱基修饰 核苷酸切除和替换tRNA鸟嘌呤的过度修饰产生二氢尿嘧啶(Q)和假尿嘧啶(W) 加帽在真核生物mRNA 5’末端加上7—甲基鸟嘌呤 多腺苷酸化在大多数真核生物和少数细菌mRNA 3’末端加上多腺苷酸尾巴 剪接去除大多数内含子(经常是顺式，偶尔反式) 剪接(连接)去除tRNA内含子 编辑通过碱基修饰改变mRNA所携带信息，在编码区中插人或缺失碱基13.1非翻译RNA的加工 13.1.1 tRNA剪切和成熟 有些tRNA基因是被单独转录的，另一些则作为多顺反子的一部分转录，如在大肠杆菌中，一些tRNA与rRNA基因在共同的操纵子中一起转录。根据其来源不同，前体tRNA可能要经过七种不同的加工反应。多顺反子tRNA或tRNA和rRNA混合转录本中，单个的tRNA通过在成熟的5’端(经常是鸟嘌呤)切除而释放。在大肠杆菌中，这个功能由核糖核酸酶P完成。 固体物理习题集 第一章 晶体的结构 1. 解理面是面指数低的晶面还是指数高的晶面？为什么？ [解答] 晶体容易沿解理面劈裂，说明平行于解理面的原子层之间的结合力弱，即平行解理面的原子层的间距大. 因为面间距大的晶面族的指数低, 所以解理面是面指数低的晶面. 2. 在结晶学中, 晶胞是按晶体的什么特性选取的? [解答]在结晶学中, 晶胞选取的原则是既要考虑晶体结构的周期性又要考虑晶体的宏观对称性. 3. 在晶体衍射中，为什么不能用可见光？ [解答] 晶体中原子间距的数量级为1010 -米，要使原子晶格成为光波的衍射光栅，光波的波长应小于1010-米. 但可见光的波长为7.6?4.0710-?米, 是晶体中原子间距的1000倍. 因此, 在晶体衍射中，不能用可见光. 4. 高指数的晶面族与低指数的晶面族相比, 对于同级衍射, 哪一晶面族衍射光弱? 为什么? [解答] 对于同级衍射, 高指数的晶面族衍射光弱, 低指数的晶面族衍射光强. 低指数的晶面族面间距大, 晶面上的原子密度大, 这样的晶面对射线的反射(衍射)作用强. 相反, 高指数的晶面族面间距小, 晶面上的原子密度小, 这样的晶面对射线的反射(衍射)作用弱. 另外, 由布拉格反射公式 λθn sin 2=hkl d 可知, 面间距hkl d 大的晶面, 对应一个小的光的掠射角θ. 面间距hkl d 小的晶面, 对应一个大的光的掠射角θ. θ越大, 光的透射能力就越强, 反射能力就越弱. 5. 温度升高时, 衍射角如何变化? X 光波长变化时, 衍射角如何变化? [解答] 温度升高时, 由于热膨胀, 面间距hkl d 逐渐变大. 由布拉格反射公式 λθn sin 2=hkl d 可知, 对应同一级衍射, 当X 光波长不变时, 面间距hkl d 逐渐变大, 衍射角θ逐渐变小.所以温度升高, 衍射角变小. 当温度不变, X 光波长变大时, 对于同一晶面族, 衍射角θ随之变大. 第二章 晶体的结合 1.是否有与库仑力无关的晶体结合类型? [解答] 共价结合中, 电子虽然不能脱离电负性大的原子, 但靠近的两个电负性大的原子可以各出一个电子, 形成电子共享的形式, 即这一对电子的主要活动范围处于两个原子之间, 通过库仑力, 把两个原子连接起来. 离子晶体中, 正离子与负离子的吸引力就是库仑力. 金属结合中, 原子实依靠原子实与电子云间的库仑力紧紧地吸引着. 分子结合中, 是电偶极矩把原本分离的原子结合成了晶体. 电偶极矩的作用力实际就是库仑力. 氢键结合中, 氢先与电负性大的原子形成共价结合后, 氢核与负电中心不在重合, 迫使它通过库仑力再与另一个电负性大的原子结合. 可见, 所有晶体结合类型都与库仑力有关. 2.如何理解库仑力是原子结合的动力? [解答] 晶体结合中, 原子间的排斥力是短程力, 在原子吸引靠近的过程中, 把原本分离的原子拉近的动力只能是长程力, 这个长程吸引力就是库仑力. 所以, 库仑力是原子结合的动力. 3.晶体的结合能, 晶体的内能, 原子间的相互作用势能有何区别? [解答]自由粒子结合成晶体过程中释放出的能量, 或者把晶体拆散成一个个自由粒子所需要的能量, 称为晶体的结合能. 原子的动能与原子间的相互作用势能之和为晶体的内能. 在0K 时, 原子还存在零点振动能. 但零点振动能与原子间的相互作用势能的绝对值相比小得多. 所以, 在0K 时原子间的相互作用势能的绝对值近似等于晶体的结合能. 4.原子间的排斥作用取决于什么原因? [解答] 相邻的原子靠得很近, 以至于它们内层闭合壳层的电子云发生重叠时, 相邻的原子间便产生巨大排斥力. 也就是说, 原子间的排斥作用来自相邻原子内层闭合壳层电子云的重叠. 5. 原子间的排斥作用和吸引作用有何关系? 起主导的范围是什么? [解答] 在原子由分散无规的中性原子结合成规则排列的晶体过程中, 吸引力起到了主要作用. 在吸引力的作用下, 原子间的距离缩小到一定程度, 原子间才出现排斥力. 当排斥力与吸引力相等时, 晶体达到稳定结合状态. 可见, 晶体要达到稳定结合状态, 吸引力与排斥力缺一不可. 设此时相邻原子间的距离为0r , 当相邻原子间的距离r >0r 时, 吸引力起主导作用; 当相邻原子间的距离r <0r 时, 排斥力起主导作用. 6. 共价结合, 两原子电子云交迭产生吸引, 而原子靠近时, 电子云交迭会产生巨大的排斥力, 如何解释? [解答] 共价结合, 形成共价键的配对电子, 它们的自旋方向相反, 这两个电子的电子云交迭使得体系的能量降低, 结构稳定. 但当原子靠得很近时, 原子内部满壳层电子的电子云交迭, 量子态相同的电子产生巨大的排斥力, 使得系统的能量急剧增大. 第二部分 固体结构 概述：物质聚集状态通常分为气态、液态、固态。固态物质按其原子排列特征又分为晶态和非晶态，前者中原子在空间呈有规律的周期性重复排列，而后者中原子呈无规则排列；材料的性能与材料中各元素的原子结构和键合、原子的排列和运动规律及原子集合体的形貌特征等密切相关，因此，研究固态物质内部结构，即原子排列和分布规律是了解和掌握材料性能的基础，只有这样我们才能从物质内部找到改善和发展新材料的途径。 第一节 晶体学基础 1.空间点阵与晶胞 空间点阵：将理想晶体中的质点抽象为几何点，这些几何点在空间周期性排列所组成的阵列； 晶胞：由空间点阵中选取的基本单元即为晶胞，但必须服从一定的选取规则； 晶胞选取规则：1.选取的平行六面体应能反映出点阵的最高对称性；2.平行六面体中棱和角相等的数目应最多；3.当棱边夹角存在直角时，直角数目应最多；4.在满足上述条件下，平行六面体应具有最小体积。 晶系与布拉维点阵: 晶系 晶胞参数 布拉维点阵 举例 三斜 a≠b≠c,α≠β≠γ≠90° 简单三斜 K 2CrO 7 单斜 a≠b≠c,α=γ=90°≠β 简单单斜，底心单斜 β-S,CaSO 4·2H 2O 正交 a≠b≠c,α=β=γ=90° 简单正交，底心正交，体心正交，面心正交 α-S,Fe 3C 六方 a 1=a 2=a 3≠c, α=β=9°,γ=120° 简单六方 Zn,Cd 菱方 a=b=c,α=β=γ≠90° 简单菱方 As,Sb,Bi 四方 a=b≠c,α=β=γ=90° 简单四方，体心四方 TiO 2 立方 a=b=c,α=β=γ=90° 简单立方，体心立方，面心立方 Cu,Ag,Au 晶体结构与空间点阵的关系：☆ 空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各点阵的周围环境相同，故它只能由14中类型；而晶体结构指晶体中实际质点（原子、分子或离子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此实际存在的晶体结构是无限的。 2.晶向指数与晶面指数☆ 晶向指数 [uvw] 晶向族 第二章 2.1 解：离子晶体的结合能是由库仑静电能和排斥能组成 206() 4n n αe b A B U r N N πεr r r r 式中 2 ,64αe A B b πε N 为原胞数目 平衡条件下 其中r 0表示平衡时的近邻距离 根据体变模量K 的定义 2 4 00(1)418n αe πεr 0210020 210010/0/601n r r n n A nB N r r dU dU dr dV dV dr Nr A nB r r B r A n 0210020 210010 /0/601n r r n n A nB N r r dU dU dr dV dV dr Nr A nB r r B r A n 2100 02021001 /0/601n n n A nB N r r dU dU dr r r dV dV dr Nr A nB r r B r A n 2100020210010/0 /601n n n A nB N r r dU dU dr r r dV dV dr Nr A nB r r B r A n 10n nB r A 0 0202041 041 222444 000000 //1()6()6(1)14181844r V n n d U d dU dr K V V dV dV dV dr d A nB V dV r r V d A nB dV r r n aq naq aq πεr πεr πεr 0043 16 n r d A nB V dV r r 00436n r V d A nB dV r r 0 20 2 0410 41222444 000000//1()6()6(1)14181844r V n n r r d U d dU dr K V V dV dV dV dr d A nB V dV r r V d A nB dV r r n αe n αe αe πεr πεr πεr 1、在立方单胞中画出(010)、(110)、(121)、(312)等晶面，画出[111][123]、[110]和[211]等晶向。 2、用四轴坐标系画出六方晶系的(112 0)、(1012)、(1011)等晶面及[112 0]、[2113]、[3125]等晶向。 3、(110 )、(112 )、( 312 )面是否同属一个晶带？如是，求出晶带轴的方向指数。 4、已知纯钛有两种同素异构体，密排六方结构的低温稳定的α-Ti和体心立方结构的高温稳定的β-Ti，其同素异构转变温度为 882.5℃，使计算纯钛在室温(20℃)和900℃时晶体中(112)和(001)的晶面间距(已知aα20℃=0.29506nm，cα20℃=0.46788nm， aβ900℃=0.33065nm)。 5、MgO具有NaCl型结构。Mg2+的离子半径为0.078nm，O2-的离子半径为0.132nm。试求MgO的密度(ρ)、致密度(k)。 6、Mn的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为0.632nm，ρ为7.26g/cm3，r 为0.112nm，问Mn晶胞中有几个原子，其致密度是多少？ 7、纯铁在912°C 由bcc 结构转变为fcc 结构，体积减少1.06%，根据fcc 形态的原子半径计算bcc 形态的原子半径。它们的相对变化为多少?如果假定转变前后原子半径不变，计算转变后的体积变化。这些结果说明了什么? 8、铜的相对原子质量为63.55，密度为8.96g/cm3，计算铜的点阵常数和原子半径。测得Au的摩尔分数为40%的Cu-Au 固溶体点阵常数a=0.3795nm，密度为 14.213g/cm3，计算说明它是什么类型的固溶体。 9、CsI 具有B2 结构，若Cs 和I 的原子（离子）半径分别为0.172nm 和0.227nm，求它的致密度。 10、试从晶体结构角度，说明间隙固溶体、间隙相及间隙化合物之间的区别。 第十章固体结构 [教学要求] 1．熟悉晶体的类型、特征核组成晶体的微粒间的作用力。 2．了解金属晶体的三种密堆积结构及其特征。理解金属键的形成核特征。 3．熟悉三种典型离子晶体的结构特征。理解晶格能的概念和离子电荷、半径对晶格能的影响；熟悉晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响；了解晶格能的热化学计算方法。 4．了解离子半径及其变化规律、离子极化及其对键型、晶格类型、溶解度、熔点、颜色的影响。 5．熟悉键的极性和分子的极性；了解分子的偶极矩和变形性及其变化规律，了解分子间力的产生及其对某些物性的影响。 [教学重点] 1．晶胞 2．各种类型晶体的结构特征,特别是离子晶体。 3．离子极化 [教学难点] 晶胞的概念, 离子极化 [教学时数]8学时 [教学内容] §10.1 晶体结构和类型 10.1.1 晶体结构的特征与晶格理论 1. 晶体结构的特征 晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体。特征： (1) 晶体具有规则的几何构形，这是晶体最明显的特征，同一种晶体由于生 成条件的不同，外形上可能差别，但晶体的晶面角却不会变. (2) 晶体表现各向异性，例如热、光、电、硬度等常因晶体取向不同而异。 (3) 晶体都有固定的熔点，玻璃在加热时却是先软化，后粘度逐渐小，最后 变成液体. 2. 晶格理论的基本概念 晶格(点阵)是晶体的数学抽象。 晶胞是晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移并无限地堆砌而成晶体，它有二个要素： 一是晶胞的大小、型式。晶胞的大小、型式由a、b、c三个晶轴及它们间的夹角α.β.γ所确定。 另一是晶胞的内容。由组成晶胞的原子或分子及它们在晶胞中的位置所决定晶胞的内容包括粒子的种类，数目及它在晶胞中的相对位置。 按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。 《细胞生物学》习题及解答 第一章绪论 本章要点:本章重点阐述细胞生物学的形成、发展及目前的现状和前景展望。要求重点掌握细胞生物学研究的主要内容和当前的研究热点或重点研究领域,重点掌握细胞生物学形成与发展过程中的主要重大事件及代表人物，了解细胞生物学发展过程的不同阶段及其特点。 一、名词解释 1、细胞生物学cellbiology 2、显微结构microscopicstructure 3、亚显微结构submicroscopicstructure 4、细胞学cytology 5、分子细胞生物学molecularcellbiology 二、填空题 1、细胞生物学是研究细胞基本规律的科学，是在、和三个不同层次上，以研究细胞的、、、和等为主要内容的一门科学。 2、年英国学者第一次观察到细胞并命名为cell；后来第一次真正观察到活细胞有机体的科学家是. 3、1838—1839年，和共同提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的。 4、19世纪自然科学的三大发现是、和。 5、1858年德国病理学家魏尔肖提出的观点，通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。 6、人们通常将1838—1839年和确立的；1859年 确立的；1866年确立的,称为现代生物学的三大基石。 7、细胞生物学的发展历史大致可分为、、、和分子细胞生物学几个时期. 三、选择题 1、第一个观察到活细胞有机体的是(）。 a、RobertHooke b、LeeuwenHoek c、Grew d、Virchow 2、细胞学说是由()提出来的。 a、RobertHooke和LeeuwenHoek b、Crick和Watson c、Schleiden和Schwann d、Sichold和Virchow 3、细胞学的经典时期是指（）。 a、1665年以后的25年 b、1838—1858细胞学说的建立 c、19世纪的最后25年 d、20世纪50年代电子显微镜的发明第一章 核酸的结构和功能
第二章2 固体结构试题与答案
第13章 遗传病的诊断
第二章固体结构2教案
固体物理第一二章习题解答资料讲解
第二章 核酸的结构与功能(试题及答案)
第13章 核酸代谢答案
固体物理第二章习题答案
固体物理第一二章习题解答.docx
固体物理作业-第二-三章
第13章 RNA加工
固体物理习题集
第二章 固体结构
固体物理胡安版第二章作业答案
第二章 固体结构作业
第十章固体结构
【精品】细胞第13章习题及答案
相关主题
文本预览