12.晶体的长大机制

第1篇一、实验目的1. 了解明矾晶体的生长过程。

2. 掌握制备明矾晶体的基本方法。

3. 培养学生的实验操作技能和观察能力。

二、实验原理明矾（KAl(SO4)2·12H2O）是一种双盐，可由硫酸铝和硫酸钾在水中反应制得。

在制备过程中，溶液逐渐达到饱和，过量的明矾会以晶体形式析出。

通过控制溶液的温度、浓度等因素，可以促进晶体的生长。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸、结晶皿、电子天平、温度计、计时器。

2. 试剂：硫酸铝（Al2(SO4)3）、硫酸钾（K2SO4）、蒸馏水。

四、实验步骤1. 称取10g硫酸铝和5g硫酸钾，放入烧杯中。

2. 加入50mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌溶解。

3. 将溶液加热至60℃，继续搅拌，直至完全溶解。

4. 将溶液冷却至室温，此时溶液逐渐达到饱和。

5. 将饱和溶液过滤，去除未溶解的杂质。

6. 将过滤后的溶液倒入结晶皿中，放入通风阴凉处。

7. 观察晶体生长情况，记录生长时间。

8. 待晶体生长到一定大小后，取出晶体，用滤纸吸去表面水分。

9. 将晶体放在干燥处晾干。

五、实验现象1. 溶液加热过程中，溶液逐渐变浑浊，说明溶液中的硫酸铝和硫酸钾开始反应。

2. 溶液冷却过程中，溶液逐渐变得清澈，说明溶液逐渐达到饱和。

3. 过滤后的溶液中，晶体开始析出，形成明矾晶体。

4. 随着时间的推移，晶体逐渐长大，形态逐渐趋于规则。

六、实验结果与分析1. 实验结果表明，通过控制溶液的温度、浓度等因素，可以制备出明矾晶体。

2. 晶体生长过程中，温度和浓度是影响晶体生长速度和形态的重要因素。

3. 实验过程中，晶体生长时间较长，需要耐心等待。

七、实验结论1. 通过本实验，掌握了制备明矾晶体的基本方法。

2. 了解晶体生长过程中的影响因素，为后续晶体生长实验提供参考。

3. 培养了学生的实验操作技能和观察能力。

八、注意事项1. 实验过程中，注意安全，防止溶液溅到皮肤上。

2. 实验过程中，控制好溶液的温度和浓度，以保证晶体生长效果。

Ch1 习题及思考题1．名词解释晶体液晶非晶体长程有序短程有序等同点空间点阵结构基元晶体结构晶体点阵空间格子布拉菲点阵单胞(晶胞) 点阵常数晶系2．体心单斜和底心正方是否皆为新点阵？3．绘图说明面心正方点阵可表示为体心正方点阵。

4．试证明金刚石晶体不是布拉菲点阵，而是复式面心立方点阵。

金刚石晶体属于立方晶系，其中碳原子坐标是（000）、（0 1/2 1/2）、（1/2 1/2 0）、（1/2 0 1/2）、（1/4 1/4 1/4）、（3/4 1/4 3/4）、（1/4 3/4 3/4）、（3/4 3/4 1/4）。

5．求金刚石结构中通过（0，0，0）和（3/4，3/4，1/4）两碳原子的晶向，及与该晶向垂直的晶面。

6．画出立方晶系中所有的｛110｝和｛111｝。

7．写出立方晶系中属于｛123｝晶面族的所有晶面和属于〈110〉晶向族的所有晶向。

8．画出立方晶系中具有下列密勒指数的晶面和晶向：（130）、（211）、（131）、（112）、（321）晶面和[210]、[111]、[321]、[121]晶向。

9．试在完整的六方晶系的晶胞中画出（1012）晶面和[1120]、[1101]，并列出｛1012｝晶面族中所有晶面的密勒指数。

10．点阵平面（110）、（311）和（132）是否属于同一晶带？如果是的话，试指出其晶带轴，另外再指出属于该晶带的任一其它点阵平面；如果不是的话，为什么？11．求（121）和（100）决定的晶带轴与（001）和（111）所决定的晶带轴所构成的晶面的晶面指数。

12．计算立方晶系[321]与[120]夹角，（111）与（111）之间的夹角。

13．写出镍晶体中面间距为0.1246nm的晶面族指数。

镍的点阵常数为0.3524nm。

14． 1）计算fcc结构的（111）面的面间距（用点阵常数表示）；2）欲确定一成分为18%Cr，18%Ni的不锈钢晶体在室温下的可能结构是fcc还是bcc，由X射线测得此晶体的（111）面间距为0.21nm，已知bcc铁的a=0.286nm，fcc铁的a=0.363nm，试问此晶体属何种结构？Ch2.1-2 习题及思考题1．分别说明什么是过渡族金属、镧系金属和锕系金属？2．什么是一次键、二次键？它们分别包括哪些键？3．什么是离子键、共价键和金属键？它们有何特性，并给予解释。

初二物理晶体和非晶体练习题物理知识练习题：晶体与非晶体1. 简答题：晶体的特点是什么？请列举至少三点。

2. 选择题：下列物质中属于晶体的是：A. 玻璃B. 橡胶C. 钻石D. 塑料3. 填空题：非晶体是由_____组成的。

4. 解答题：请简要说明物质的熔化过程在晶体和非晶体中有何不同?5. 判断题：非晶体可以通过结晶的方式制备。

正确（√）或错误（×）？6. 计算题：晶体硅化物SiC的密度为3.21 g/cm³，若其晶胞的体积为1.92 x 10^(-23) cm³，求SiC晶体的质量。

7. 解答题：请解释晶格常数的概念，并说明其在晶体性质中的重要性。

8. 选择题：以下关于非晶体的说法中，正确的是：A. 非晶体具有定型的几何结构B. 非晶体的分子结构呈有序排列C. 非晶体具有明显的晶体面D. 非晶体的分子结构呈无序排列9. 判断题：所有金属都属于晶体。

正确（√）或错误（×）？10. 解答题：请简要介绍晶体与非晶体在光学性质上的区别。

11. 计算题：一个具有背心层式结构的晶体，其晶胞的长度为10 Å，体积为1.2 x 10^(-21) cm³，求该晶胞的宽度和高度。

12. 解答题：请说明晶体和非晶体的形成机制及其影响因素。

13. 选择题：下列物质中属于非晶体的是：A. 钢铁B. 铂金C. 聚乙烯D. 铜14. 简答题：请解释晶体的几何点阵和晶体的空间晶体学的概念。

15. 计算题：已知某晶体的晶胞长度分别为5 Å、3 Å和4 Å，求该晶体的体积。

这些练习题旨在帮助你巩固对晶体和非晶体的理解，通过解答这些问题，你将进一步掌握相关物理概念和计算方法。

请认真思考每个问题，并在纸上书写答案，以便对照查看。

祝你学习进步！。

金属学与热处理总结一、金属的晶体结构重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。

基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞:在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。

金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来,这种结合方式称为金属键。

位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。

位错的柏氏矢量具有的一些特性:①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关;③位错的柏氏矢量个部分均相同。

刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。

晶界具有的一些特性:①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低;③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化;⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度.二、纯金属的结晶重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。

基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。

铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。

相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。

变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。

过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。

从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。

根据可知当过冷度为零时临界晶核半径R k为无穷大，临界形核功（）也为无穷大。

12面体晶体场分裂解释说明以及概述1. 引言1.1 概述12面体晶体场分裂是固态物理学和化学中的一个重要研究方向。

它指的是在某些过渡金属配合物或离子中，由于受到晶体场的约束，电子的能级发生分裂而产生的现象。

这种分裂可以导致不同能级上电子的自旋、轨道和能量状态发生变化，从而影响了配合物或离子在化学反应、光谱性质和磁性等方面的行为。

1.2 文章结构本文将以以下结构来探讨12面体晶体场分裂：引言、12面体晶体场分裂解释说明、概述不同类型的12面体晶体场分裂、内外电子屏蔽对于12面体晶体场分裂的影响机制与研究进展以及结论。

1.3 目的本文旨在提供关于12面体晶体场分裂的详细解释和说明，并概述不同类型的应用领域。

此外，我们还将重点介绍内外电子屏蔽对于12面体晶胞效应所起到的关键作用，并对其影响机制进行探讨。

通过深入了解12面体晶体场分裂及其相关机制的研究进展，我们可以更好地理解这一现象，并为相关领域的应用提供指导。

2. 12面体晶体场分裂解释说明：2.1 什么是12面体晶体场分裂12面体晶体场分裂是一种在配位化合物中发生的电子结构现象。

它指的是当过渡金属离子被配位于一个由六个配位体组成的八面体的情况下，由于配位体周围电子对空间的限制，导致原子轨道发生重新排列，产生能级的升高和降低，进而形成一组不同能级的分裂轨道。

2.2 形成12面体晶体场分裂的条件和原因形成12面体晶体场分裂所需满足的条件包括：过渡金属离子被围绕在六个相同的配位基团形成八面体结构，并且这些配位基团周围的电子不具备对称性。

这时，过渡金属离子周围形成了一个由正负电荷构成的电场，即晶格场。

这个电场会与过渡金属离子上的d轨道发生作用，导致其能级发生分裂。

根据八面体晶格结构对称性不同，可以产生两种类型的12面体晶胞分裂：强场分裂和弱场分裂。

在强场分裂中，配位体的电子云环境较为紧密，过渡金属离子的d轨道能级会被强烈拉开，形成低能级和高能级两组轨道。

而在弱场分裂中，电子云环境较为松散，过渡金属离子的d轨道能级差异较小。

一、填空题1.铸锭的宏观组织是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区三个区组成。

2. 每个面心立方晶胞中的原子数为 4 ，其配位数为12 。

3a, 配3.晶格常数为a的体心立方晶胞, 其原子数为 2 , 原子半径为4/位数为 8 ，致密度为 0.68 。

4. 根据参数相互关系，可将全部点阵归属于7 种晶系，14 种布拉维点阵。

5. 刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直 , 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相平行。

螺型位错的位错线平行于滑移方向，位错线的运动方向垂直于位错线。

6. 扩散的驱动力是__化学势梯度____。

分别以D L、D S和D B表示晶内、表面和界面的扩散系数，则三者大小的一般规律是D L<D B<D S 。

7. 在过冷液体中，晶胚尺寸小于临界尺寸时不能自发长大。

8. 均匀形核既需要结构起伏，又需要能量起伏。

9. 蠕变是指在某温度下恒定应力下所发生的缓慢而连续的塑性流变现象。

10. 再结晶形核机制包括晶界弓出和亚晶形核两种，其中亚晶形核机制又分为亚晶合并和亚晶迁移两种。

11. 纯金属结晶时，固液界面按微观结构分为光滑界面和粗糙界面。

12.纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷，理论结晶温度与实际开始结晶温度之差称为过冷度。

13．合金中的基本相结构，有固溶体和金属化合物两类，其中前者具有较高的综合机械性能，适宜做基体相；后者具有较高的熔点和硬度，适宜做强化相。

14. 刃型位错的割阶部分仍为刃型位错，扭折部分则为螺型位错；螺形位错中的扭折和割阶部分均属于刃型位错。

15. 再结晶的驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能。

16. 为了使材料获得超塑性，通常应满足三个条件：具有等轴细小两相组织、在（0.5~0.65）Tm 温度范围内和在10-2~10-4 s-1 应变率范围内进行。

17. 非稳态扩散可用菲克第一定律结合质量守恒条件推导出的菲克第二定律描述。

18. 间隙相和间隙化合物主要受组元的 原子尺寸 因素控制。