无机固体化学ppt课件.ppt

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1、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程无机无机固体化学固体化学病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 主要内容主要内容制备方法制备方法固态反应固态反应晶体结构：晶体物质的特性；空间点阵；晶胞和晶体结构：晶体物质的特性；空间点阵；晶胞和晶系；晶系；14种种Bravais晶格类型晶格类型紧密密堆积：等径球体的密堆积；密堆积的应用紧密密堆积：等径球体的密堆积；密堆积的应用 重要结构类型：分立结构单元；无限一维链状结重要结构类型：分立结构单元；无限一维链状结构

2、；无限二维层状结构；无限三维网络结构构；无限二维层状结构；无限三维网络结构晶体中的缺陷：固有缺陷；非整比缺陷；晶体的晶体中的缺陷：固有缺陷；非整比缺陷；晶体的色心与缺陷；非整比化合物色心与缺陷；非整比化合物 非金属固体材料非金属固体材料 陶瓷：陶瓷；固体电解质；高温陶瓷：陶瓷；固体电解质；高温超导陶瓷；生物陶瓷；超导陶瓷；生物陶瓷；沸石和分子筛：沸石和分子筛：A型分子筛型分子筛 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程习题习题6.2,3,5,6,8,11 29.7,9,13,19病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环

3、境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体化学固体化学固体化学是一门新兴学科，关心固体材料固体化学是一门新兴学科，关心固体材料合成、结构、性质和应用合成、结构、性质和应用固体材料：固体材料：无机材料（金属无机材料（金属 、有机固体、有机固体、矿物）；功能材料矿物）；功能材料无机固体：无机固体：结构类型的多样性和复杂性结构类型的多样性和复杂性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体化学固体化学无机固体：无机固体：结构类型的多样性和复杂性：结构类型的多样性和复杂性：1.1.描述和分类；描述和分类；2

4、.2.控制晶体结构的影响因素。控制晶体结构的影响因素。3.3.固体的缺陷固体的缺陷 结构结构病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体化学固体化学合成方法：合成方法：固相反应、气相输运、沉淀法和电化学固相反应、气相输运、沉淀法和电化学法法样品状态：样品状态：单晶、粉末、烧结单晶、粉末、烧结块块 表征方法：表征方法：X射线衍射方法和显微技术射线衍射方法和显微技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体化学固体化学体系的相图体系的相图化学键理论化学键理论

5、性质与功能性质与功能结构与性质的关系结构与性质的关系病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法固态反应固态反应烧烧MgO和和Al2O3生成尖晶石生成尖晶石MgAl2O4反应条件反应条件:1200 C开始有明显反应，必开始有明显反应，必须在须在1500 C将粉末样品加热数天，反应将粉末样品加热数天，反应才能完全。才能完全。影响因素：影响因素：表面积与接触面积表面积与接触面积产物相的成核速度产物相的成核速度离子的扩散速度离子的扩散速度病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖

6、，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法固态反应固态反应共沉淀作为固态反应的初产物共沉淀作为固态反应的初产物（Precursor）MFe2O4(M=Zn,Co,Mn,Ni)ZnFe2O4 Fe2(OX)3+Zn(OX)ZnFe2O4不适应的情况：不适应的情况：1.反应物溶解度相差较大；反应物溶解度相差较大；2.反应物不以相同的速度产生沉淀：反应物不以相同的速度产生沉淀：3.常形成过饱和溶液常形成过饱和溶液病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法固态反应固态反应前驱物（前驱物（precursor)法法:(N

7、H4)2Mg(CrO4)2 6H2O MgCr2O4CoCr2O7 4C5H5N CoCr2O4病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法溶液、熔体、玻璃和溶液、熔体、玻璃和凝胶中的结晶作用凝胶中的结晶作用溶液和溶胶：溶液和溶胶：NaAl(OH)4+Na2SiO3+NaOH(Naa(AlO2)b(SiO2)c NaOH H2ONax(AlO2)x(SiO2)y mH2O病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法溶液、溶液、熔体熔

8、体、玻璃和、玻璃和凝胶中的结晶作用凝胶中的结晶作用病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法溶液、熔体、溶液、熔体、玻璃玻璃和和凝胶中的结晶作用凝胶中的结晶作用Li2O +SiO2 Li2Si2O5 (玻璃玻璃)1100 oCLi2Si2O5(晶体晶体)500700 oC病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法气相运输法气相运输法 Pt(s)+O2 PtO2(g)1200oC低温低温WO2(s)+I2(g)WO2I2(g)10

9、00oC800oCCr2O3(s)+3/2O22CrO3(g)2CrO3(g)+NiO(s)NiCr2O4(s)+3/2O2病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法插入反应插入反应石墨插层化合物石墨插层化合物:3.35 C3.6F to C4.0FC8K石墨石墨/FeCl3C8Br病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法插入反应插入反应TiS2插层化合物插层化合物:xC4H9Li+TiS2LixTiS2+x/2C8H18n-

10、C6H14Ar插入物：插入物：M+,Cu+,Ag+,H+,NH3,NR3,M(C5H5)2底物：底物：Ta2S2C,NiPS3,FeOCl,V2O5,MoO3,TiO2,MoO2,WO3病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法离子交换反应离子交换反应Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+SpinelblockSpinelblockConductionplaneM+,Ag+,Cu+Tl+,NH4+,In+Ga+,NO+,H3O+-Al2O3硅酸盐蒙脱土硅酸盐蒙脱土 高岭土高岭土 水滑石水滑石 硅石和云母等硅

11、石和云母等 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法电化学方法电化学方法CaTiO3+CaCl2 CaTi2O4Na2WO4+WO3 NaxWO3Na2CrO4+Na2SiF6 Cr3Si病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法薄膜的制备薄膜的制备化学与电化学方法化学与电化学方法阴极溅射阴极溅射真空蒸发真空蒸发病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方

12、法制备方法水热法水热法水的作用：水的作用：液态水和气态水是传递压力的媒介：液态水和气态水是传递压力的媒介：在高压下绝大多数反应物均能部分溶解于水，在高压下绝大多数反应物均能部分溶解于水，使反应在液或者气相中进行。使反应在液或者气相中进行。水的临界温度是水的临界温度是374 374 o oC C典型例子：人造石英典型例子：人造石英病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程制备方法制备方法高压法高压法金刚石金刚石病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体物质的

13、分类固体物质的分类微观结构形态微观结构形态晶态固体晶态固体原子排列的原子排列的长程有序长程有序性，即晶体的原子性，即晶体的原子在三维空间的排列沿着每个点阵直线的在三维空间的排列沿着每个点阵直线的方向，原子有规则地重复出现。方向，原子有规则地重复出现。非晶态固体非晶态固体原子的排列从总体上是无规则的。但是原子的排列从总体上是无规则的。但是邻近原子的排列是有一定的规律，即邻近原子的排列是有一定的规律，即短短程有序程有序。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程晶体的宏观特征晶体的宏观特征规则的几何外形规则的几何外形F规则的几何多

14、面体外形表明晶体内部结规则的几何多面体外形表明晶体内部结构是规则的。构是规则的。晶面角守恒晶面角守恒 相对应的各晶面之间的夹角保持恒定相对应的各晶面之间的夹角保持恒定病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程有固定的熔点有固定的熔点物理性质的各向异性物理性质的各向异性（如外形，晶体力如外形，晶体力学性质）学性质）F表明晶体的内部结构的规则性在不同方表明晶体的内部结构的规则性在不同方向是不一致的。向是不一致的。对称性对称性晶体的宏观特征晶体的宏观特征病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁

15、殖，引起不同程度的病理生理过程晶体的微观特征晶体的微观特征晶体的点阵结构晶体的点阵结构晶体结构晶体结构=点阵点阵+结构基元结构基元一维点阵，结构基元：一维点阵，结构基元：(-CH2)2病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二维点阵二维点阵,结构基元：结构基元：B(OH)32点阵参数点阵参数a,b,病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三维点阵三维点阵NaCl结构类型的晶胞结构类型的晶胞点阵参数：点阵参数：a,b,c,病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破

16、坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程七大晶系七大晶系三斜，单斜，正交，四方，三凌，六方，立三斜，单斜，正交，四方，三凌，六方，立方方14种种Bravais晶格类型晶格类型P，C，I，F32种点群种点群230种空间群种空间群晶体的微观特征晶体的微观特征病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程有衍射效应：有衍射效应：晶体相当于一个三维光栅，能使一晶体相当于一个三维光栅，能使一定波长的定波长的X-射线、电子流、中子流射线、电子流、中子流产生衍射效应产生衍射效应晶体的微观特征晶体的微观特征病原体

17、侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程只有玻璃转化温度，无熔点只有玻璃转化温度，无熔点没有规则的多面体几何外型，可以制成没有规则的多面体几何外型，可以制成玻璃体，丝，薄膜等特殊形态玻璃体，丝，薄膜等特殊形态物理性质各向同性物理性质各向同性均匀性来源于原子无序分布的统计性规均匀性来源于原子无序分布的统计性规律，无晶界。律，无晶界。非晶体的宏观特征非晶体的宏观特征晶体与非晶体的宏观性质有明显区别晶体与非晶体的宏观性质有明显区别病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过

18、程长程无序，无平移对称性长程无序，无平移对称性非晶体的微观特征非晶体的微观特征病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程衍射为弥散的晕和衍射为弥散的晕和宽化的衍射带宽化的衍射带短程有序短程有序病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程按照化学组成按照化学组成金属金属无机无机有机有机按照固体中原子之间结合力的本质按照固体中原子之间结合力的本质离子晶体离子晶体共价晶体共价晶体金属晶体金属晶体分子晶体分子晶体氢键晶体氢键晶体固体物质的分类固体物质的分类病原体侵入机体

19、，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程金属原子的堆积方式金属原子的堆积方式非密置层堆积非密置层堆积密置层堆积密置层堆积病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程简单立方堆积简单立方堆积非密置层堆积非密置层堆积空间利用率只空间利用率只有有52%52%，是金属中，是金属中最不稳定的结构，最不稳定的结构，只有少数金属如只有少数金属如-PoPo属于这种类型。属于这种类型。配位数配位数晶胞所含原子数晶胞所含原子数病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一

20、定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程体心立方堆积体心立方堆积非密置层堆积非密置层堆积周期表中碱金属周期表中碱金属Li,Na,K,Rb,Cs和一些过渡金属和一些过渡金属V,Nb,Ta,Cr,Mn,Fe等等20多种多种金属属于体心立方晶体。金属属于体心立方晶体。配位数配位数晶胞所含原子数晶胞所含原子数病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程面心立方密堆积面心立方密堆积密置层按三层一组相互密置层按三层一组相互错开，第四层正对着第错开，第四层正对着第一层的方式堆积而成。一层的方式堆积而成。配位数配位数晶胞所含原子数晶胞所含原子

21、数74%Ca,Sr,Pt,Pd,Cu,Ag等约等约50多种金属多种金属病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程六方密堆积六方密堆积密置层堆积密置层堆积配位数配位数晶胞所含原子数晶胞所含原子数Be,Mg,Sc,Ti,Zn,Cd等金属原等金属原子属于六方密堆子属于六方密堆积结构积结构空间利用率空间利用率病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入

22、机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一个球一个球8T6O4T+,4T-病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程常常见见的的离离子子晶晶体体类类型型（NaCl，CsCl，立立方方ZnS，六六方方ZnS，CaF2，TiO2）结结构构型型式式病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程NaCltype面心立方结构面心立方结构表表6-5MgOTiNSiCAgCl病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内

23、环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程CsCltype简单立方简单立方结构结构高压下：高压下：NaClorCsCl?病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程CaF2型型Na2O病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程红镍矿型结构红镍矿型结构NiAs病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程立方立方ZnS（闪锌矿型）（闪锌矿型）面心立方结构面心立方结构六方六方Zn

24、S病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程TiO2（金红石）型（金红石）型hcp病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程半径比规则半径比规则半径比半径比配位数配位数 晶体构型晶体构型0.2250.4144ZnS型型0.4140.7326NaCl型型0.7321.0008CsCl型型病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程复杂氧化物矿物复杂氧化物矿物钙钛矿钙钛矿钙钛矿的晶体结构钙钛矿的晶体

25、结构钙钛矿的晶体结构钙钛矿的晶体结构病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程复杂氧化物矿物复杂氧化物矿物尖晶石尖晶石尖晶石的晶体结构（尖晶石的晶体结构（A）和配位多面体的配置图（）和配位多面体的配置图（B）AB2X4A代表二价的镁、铁、锌、锰；代表二价的镁、铁、锌、锰；B代表三价的铁、铝、铬。代表三价的铁、铝、铬。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程氢氧化物矿物氢氧化物矿物水镁石水镁石水镁石的晶体结构水镁石的晶体结构 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，

26、破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程结构类型结构类型病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体的缺陷结构固体的缺陷结构缺陷类型缺陷类型点点缺缺陷陷、线线缺缺陷陷（位位错错现现）、面面缺缺陷陷（层层错错、晶界晶界点缺陷点缺陷（pointdefect）点点缺缺陷陷是是在在晶晶体体晶晶格格结结点点上上或或邻邻近近区区域域偏偏离其正常结构的一种缺陷离其正常结构的一种缺陷空位空位F晶格结点上的原子作热运动晶格结点上的原子作热运动 平衡位置平衡位置F某某原原子子有有足足够够大大的的能能量量，克克

27、服服周周围围原原子子对对它它的制约，跳出其所在的位置的制约，跳出其所在的位置 空结点空结点病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程肖脱基肖脱基(Schottky)空位空位F脱脱位位原原子子进进入入其其他他空空位位或或迁迁移移至至晶晶界界或或晶晶体表面所形成的空位体表面所形成的空位弗兰克尔弗兰克尔(Frenkel)空位空位F脱脱位位原原子子挤挤入入晶晶格格结结点点的的间间隙隙中中所所形形成成的的空位空位间隙原子间隙原子F挤入间隙的原子挤入间隙的原子置换原子置换原子F占据在原来晶格结点的异类原子占据在原来晶格结点的异类原子病原体

28、侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1-大的置换原子大的置换原子2-肖脱基空位肖脱基空位3-异类间隙原子异类间隙原子4-复复合空位合空位5-弗兰克尔空位弗兰克尔空位6-小的置换原子小的置换原子病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体中点缺陷的类型固体中点缺陷的类型 Schottky缺陷：缺陷：一个空位原子（金属）一个空位原子（金属）一个正离子空位和一个负离子空位一个正离子空位和一个负离子空位(MX型型离子固体离子固体)一个正离子空位和两个负离子空位一个正

29、离子空位和两个负离子空位(MX2型离子固体型离子固体)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Frenkel缺陷：缺陷：同时产生空位和填隙原子（或离子）同时产生空位和填隙原子（或离子）空位的数目与填隙原子数相等空位的数目与填隙原子数相等正离子或负离子，正离子或负离子，可能性？可能性？固体中点缺陷的类型固体中点缺陷的类型 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程点缺陷点缺陷病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引

30、起不同程度的病理生理过程外来异价离子产生的点缺陷外来异价离子产生的点缺陷F当存在带较高电荷的杂质离子时，正常当存在带较高电荷的杂质离子时，正常晶格位置失去的离子可以被补偿晶格位置失去的离子可以被补偿存在高价正离子时产生的存在高价正离子时产生的Schottky缺陷缺陷病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程F由由于于过过渡渡金金属属有有多多种种价价态态，因因而而掺掺入入杂杂质会引起晶格中金属离子价态的变化。质会引起晶格中金属离子价态的变化。使使NiONiO的颜色变为灰黑色的颜色变为灰黑色导电性发生变化（有绝缘体变为半导体）导电

31、性发生变化（有绝缘体变为半导体）外来异价离子产生的点缺陷外来异价离子产生的点缺陷病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程色中心色中心(F中心中心)F在离子晶体中，如果空位不是真正空的，在离子晶体中，如果空位不是真正空的，而在该位置中包含了一个电子，这种缺陷而在该位置中包含了一个电子，这种缺陷称为色中心。称为色中心。例如将少量金属例如将少量金属Na掺入掺入NaCl晶体中，晶晶体中，晶格的能量使格的能量使Na电离产生电离产生Na和和e-，该电子，该电子占据了晶格的一个负离子空位。占据了晶格的一个负离子空位。该中心可能吸收可见光使

32、化合物有色。该中心可能吸收可见光使化合物有色。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程线缺陷线缺陷F晶体中沿某一条线附近的原子的排列偏离晶体中沿某一条线附近的原子的排列偏离了理想的晶体点阵结构，如错位。了理想的晶体点阵结构，如错位。刃位错：刃位错：当晶体中有一个晶面在生长过程中中当晶体中有一个晶面在生长过程中中断了断了在相隔一层的两个晶面之间在相隔一层的两个晶面之间 造成了短缺一部分晶面造成了短缺一部分晶面J像在两个相邻的晶面之间像在两个相邻的晶面之间 插入了一个不完整的晶面插入了一个不完整的晶面使晶体中的一部分原子使晶体中

33、的一部分原子 受到挤压，而另一部分受到挤压，而另一部分 原子受到拉伸原子受到拉伸病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程螺旋位错：螺旋位错：晶面的生长并未中断晶面的生长并未中断斜面地绕着一根轴线生长起来地，每绕斜面地绕着一根轴线生长起来地，每绕轴线盘旋一圈，就上升一个晶面间距。轴线盘旋一圈，就上升一个晶面间距。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程面缺陷面缺陷J用金相显微镜观察经过磨光并浸饰过的用金相显微镜观察经过磨光并浸饰过的金属表面，可以看出它是由许

34、多小的晶金属表面，可以看出它是由许多小的晶粒组成的。粒组成的。单晶体：单晶体：每一个晶粒每一个晶粒多晶体：多晶体：许多单晶颗粒体许多单晶颗粒体 组成的固体组成的固体晶粒界面：晶粒界面：多晶体中不同多晶体中不同 取向的晶粒之间的界面取向的晶粒之间的界面F晶粒间界附近的原子排列比较紊乱，构晶粒间界附近的原子排列比较紊乱，构成了成了面缺陷面缺陷。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程体缺陷体缺陷 F在三维方向上尺寸都比较大的缺陷。在三维方向上尺寸都比较大的缺陷。固体中包藏的杂质、沉淀和空洞等。固体中包藏的杂质、沉淀和空洞等。J这

35、些缺陷和基质晶体已经不属于同一这些缺陷和基质晶体已经不属于同一物相，是异相缺陷物相，是异相缺陷病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体的电性质固体的电性质病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程非整比化合物非整比化合物许多固体无机化合物的组成可变。许多固体无机化合物的组成可变。当当原原子子为为非非简简单单整整数数时时，这这样样的的化化合合物物属于非整比化合物（非计量化合物）。属于非整比化合物（非计量化合物）。氢化物氢化物VH0.56CeH2.69氧化物

36、氧化物TiO0.69-1.33FeO1.055-1.19CeO1.65-1.812）硫化物硫化物Fe0.88SCu1.7S硒化物硒化物Cu1.65SeCrSe1.3三元化合物三元化合物CuFeS1.94 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程非整比化合物的类型非整比化合物的类型F点缺陷是形成非整比化合物的重要原因点缺陷是形成非整比化合物的重要原因离子（或原子）的空位缺陷离子（或原子）的空位缺陷 Fe1-xOF氧离子按氧离子按ccp排列，亚铁离子充满所有八面体空排列，亚铁离子充满所有八面体空穴穴F实际上有一些位置是空的，而另

37、一些位置（为实际上有一些位置是空的，而另一些位置（为了保持电中性）由了保持电中性）由Fe3+占据占据F实际氧化亚铁组成应在实际氧化亚铁组成应在Fe1-xO（其中（其中1-x在在0.840.95）之间。）之间。FFe0.95O更确切表示为更确切表示为FeII0.85FeIII0.1O。非整比化合物非整比化合物YBa2Cu3O7-0.1病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程非整比化合物的类型非整比化合物的类型杂质离子的部分取代缺陷杂质离子的部分取代缺陷 F当两种离子半径相差较小（当两种离子半径相差较小（x），结构），结构相似，

38、电负性相近时，则这两种离子可按相似，电负性相近时，则这两种离子可按任意比例进行取代。任意比例进行取代。PbZr1-xTixO3 Mg2-xZnxSiO4 填隙缺陷填隙缺陷 PdHx 非整比化合物非整比化合物离子（或离子（或原子）的原子）的空位缺陷空位缺陷病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程非整比化合物非整比化合物NaCl1-xZn1+xOCd1-xSUO2+xNa1-2xCaxClCa1-xYxF2+xZr1-xCaxO2-xLixSi1-xAlO2病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部

39、位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程晶晶体体化化合合物物发发生生化化学学组组成成偏偏离离是是由由于于晶晶体内存在着原子或电子缺陷的关系。体内存在着原子或电子缺陷的关系。非非整整比比化化合合物物是是一一类类重重要要的的材材料料:半半导导体体、催化催化非整比化合物非整比化合物病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程导体、绝缘体和半导体导体、绝缘体和半导体能带理论能带理论 F.F.布洛赫和布洛赫和L.N.L.N.布里渊布里渊 金属中能带的产生金属中能带的产生FN N个原子轨道交叠个原子轨道交叠N/2N/2个个成成键键分分子子轨轨

40、道道和和N/2N/2个个反反键键分分子子轨轨道道EAOAOMO1234n病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程固体的能带结构与固体的能带结构与原子间距的关系原子间距的关系价带（成键性质价带（成键性质和反键性质）和反键性质）禁带禁带(forbiddengap)原子实的轨道原子实的轨道a和两个价轨道和两个价轨道b和和c病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程能带对固体导电性的影响能带对固体导电性的影响F固固体体的的导导电电性性与与能能带带结结构构以以及及能能

41、带带的的填填满程度有关满程度有关绝缘体绝缘体(insulator)金刚石的能带结构金刚石的能带结构病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程导体导体(conductor)F金属中有部分充满的能带时金属中有部分充满的能带时JNa(1s2,2s2,2p6,3s1)J元素周期表中第元素周期表中第I族元素族元素F碱土金属形成的晶体碱土金属形成的晶体能带对固体导电性的影响能带对固体导电性的影响病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程半导体半导体F从能带结构上来看，基本

42、上同绝缘体相从能带结构上来看，基本上同绝缘体相似，只是禁带较窄，一般在似，只是禁带较窄，一般在200kJ/mol以以下。下。F可以依靠热激发把可以依靠热激发把满带满带（价带价带）的电子）的电子激发到激发到空带空带（从而成为（从而成为导带导带）J于是半导体具有导电性能于是半导体具有导电性能能带对固体导电性的影响能带对固体导电性的影响病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程金属、半导体和绝缘体金属、半导体和绝缘体的能带图的能带图电子是在不满的带电子是在不满的带?还是在满带还是在满带?导带的底能级导带的底能级表示为表示为Ec，价带

43、的顶能级价带的顶能级表示为表示为Ev，Ec与与Ev之间的之间的能量间隔称为能量间隔称为禁带禁带Eg病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程金属、半导体和绝缘体的金属、半导体和绝缘体的导电率的差别导电率的差别金金属属非非常常容容易易导导电电，在在104-105 1cm-1范围；范围；绝缘体完全不导电，绝缘体完全不导电，10-5 1cm-1;半半导导体体介介于于两两者者之之间间，在在10-5-103 1cm-1范围。范围。三三者者的的 值值的的界界限限系系人人为为，一一般般会会有有重重叠叠交交叉。叉。大大多多数数半半导导体体与与

44、绝绝缘缘体体的的导导电电率率随随温温度度增增加加而而迅迅速速增增加加，而而金金属属的的导导电电率率随随温温度度上上升升呈呈现微小而缓慢的下降。现微小而缓慢的下降。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程半导体的导电方式有两种：半导体的导电方式有两种：电子导电电子导电:具有此种导电方式的半导体具有此种导电方式的半导体称为称为n型半导体型半导体;空穴导电空穴导电:具有此种导电方式的半导体具有此种导电方式的半导体称为称为p型半导体。型半导体。本征半导体和非本征半导体本征半导体和非本征半导体本征半导体是纯物质本征半导体是纯物质JGe

45、和和Si的的禁禁带带约约60KJ/mol和和100KJ/mol,是典型的半导体是典型的半导体JIII-V族化合物族化合物半导体半导体病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程非本征半导体非本征半导体本征基质本征基质J在在Si和和Ge的的晶晶格格中中掺掺入入如如P、AS等等第第V族或族或Ga、In等第等第III族元素。族元素。F掺入磷掺入磷Jn型导电型导电半导体半导体F掺入镓掺入镓Jp型导电型导电病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程非本征半导体非本征半导体

46、非本征基质非本征基质JNa1+xClJLixNi1-xOJMoO3-xJMoO3-xFxJCaTiO3-xFx半导体半导体病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程半导体的导电能力很特别，纯度是其重要半导体的导电能力很特别，纯度是其重要的影响因素。的影响因素。由于半导体对于杂质的极度敏感性由于半导体对于杂质的极度敏感性很难制造出完全纯净的本征物质。因此实很难制造出完全纯净的本征物质。因此实际上半导体器件几乎都是由掺杂物质制造际上半导体器件几乎都是由掺杂物质制造的；的；通过极少量的杂质，半导体的电子性能可通过极少量的杂质，半导体

47、的电子性能可以上百万倍的变化。以上百万倍的变化。半导体半导体病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程超导体超导体超导现象超导现象1911年年,氦液化器发明人氦液化器发明人-荷兰科学家荷兰科学家Onnes偶然发现，在液氦温度偶然发现，在液氦温度(4.2K)下，下，汞的电阻突然消失了。这种电阻率为零汞的电阻突然消失了。这种电阻率为零现象被物理学家称为超导现象。现象被物理学家称为超导现象。超导现象仅当物质处于超导现象仅当物质处于临界温度临界温度TC、临界磁场强度临界磁场强度HC和和临界电流密度临界电流密度JC以以下的条件下，才能发

48、生。下的条件下，才能发生。无限大、电阻为零，与磁性紧密相关，无限大、电阻为零，与磁性紧密相关，亦属于磁功能材料。亦属于磁功能材料。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程高温超导材料高温超导材料直至直至1986年上半年，人类所发现的最好超年上半年，人类所发现的最好超导材料仍然是导材料仍然是1973年获得的年获得的Nb3Ge(TC=23.2K)，只能在液氦温度下使用。，只能在液氦温度下使用。氦气稀少、液化困难，液氦保温和使用不氦气稀少、液化困难，液氦保温和使用不便、价格昂贵；便、价格昂贵；氮气丰富、液化容易，液氮保温和使用较氮

49、气丰富、液化容易，液氮保温和使用较方便、价格可以接受（价格仅为液氦的方便、价格可以接受（价格仅为液氦的1/1000）寻求至少能在液氮温度下使用的超导材料。寻求至少能在液氮温度下使用的超导材料。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程热门研究领域热门研究领域高高温温超超导导材材料料：临临界界温温度度TC高高于于液液氮氮温温度（度（77K）的超导材料的简称。）的超导材料的简称。1986年年1月月，瑞瑞士士科科学学家家Mller等等发发现现：BaxLa5xCu5O6(3-y)氧氧化化物物陶陶瓷瓷在在30K时时出出现超导性转变，到现

50、超导性转变，到13K时电阻为零。时电阻为零。同同年年底底，美美国国、日日本本科科学学家家宣宣布布：重重复复了了Mller等等人人的的实实验验结结果果，引引发发了了全全世世界界的的高温超导研究热。高温超导研究热。理想：实现室温超导。理想：实现室温超导。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程中国高温超导研究中国高温超导研究独领风骚独领风骚中中科科院院公公布布了了北北大大赵赵忠忠贤贤等等人人的的结结果果：一一种种镱镱-钡钡-铜铜-氧氧（YBCO）系系陶陶瓷瓷，TC=93K已已证证实实，各各种种YBCO系系超超导导陶陶瓷瓷中中，实