解：（a）根据热缺陷浓度公式：

exp（－）

由题意 △G=6ev=6×1.602×10-19=9.612×10-19J

K=1.38×10-23 J/K

T1=25+273=298K T2=1600+273=1873K

298K：   exp =1.92×10-51

1873K： exp=8×10-9

（b）在MgO中加入百万分之一的Al2O3杂质，缺陷反应方程为：

此时产生的缺陷为[ ]杂质。

而由上式可知：[Al2O3]=[ ]杂质

∴当加入10-6 Al2O3时，杂质缺陷的浓度为

[ ]杂质=[Al2O3]=10-6

由（a）计算结果可知：在1873 K，[ ]热=8×10-9

显然： [ ]杂质＞[ ]热，所以在1873 K时杂质缺陷占优势。

2，非化学计量化合物FexO中，Fe3+/Fe2+=0.1，求FexO中的空位浓度及x值。

解： 非化学计量化合物FexO，可认为是α(mol)的Fe2O3溶入FeO中，缺陷反应式为：

Fe2O32Fe+ V+3OO

α 2α α

此非化学计量化合物的组成为：

Fe FeO

已知：Fe3+/Fe2+＝0.1

则：

∴ α ＝ 0.044

∴x＝2α+(1－3α)＝1－α＝0.956

又：∵[V3+]＝α ＝ 0.044

正常格点数N＝1+x＝1+0.956＝1.956

∴空位浓度为

3，试写出少量MgO掺杂到Al2O3中和少量YF3掺杂到CaF2中的缺陷方程。（a）判断方程的合理性。（b）写出每一方程对应的固溶式。

解： 3MgO2+ +3OO （1）

2MgO2+ +2OO （2）

YF3Y +F+2FF （3）

2YF32Y ++6FF （4）

（a）书写缺陷方程首先考虑电价平衡，如方程（1）和（4）。在不等价置换时，3Mg2+ →2Al3+ ；2Y3+ →3Ca2+。这样即可写出一组缺陷方程。其次考虑不等价离子等量置换，如方程（2）和（3）2Mg2+ →2Al3+ ；Y3+ →Ca2+。这样又可写出一组缺陷方程。在这两组方程中，从结晶化学的晶体稳定性考虑，在离子晶体中除萤石型晶体结构可以产生间隙型固溶体以外，由于离子晶体中阴离子紧密堆积，间隙阴离子或阳离子都会破坏晶体的稳定性。因而间隙型缺陷在离子晶体中（除萤石型）较少见。上述四个方程以（2）和（3）较合理。当然正确的判断必须用固溶体密度测定法来决定。

（b）(1)

(2) 

(3) 

(4) 

4，

5，一块金黄色的人造黄玉，化学分析结果认为，是在Al2O3中添加了0.5mol%NiO和0.02mol% Cr2O3。试写出缺陷反应方程（置换型）及化学式。

解：NiO和Cr2O3固溶入Al2O3的缺陷反应为：

2NiO2+ +2OO

Cr2O3

固溶体分子式为：Cr

取1mol试样为基准，则

m＝0.005 ； m＝0.0002 ； m＝1－0.005－0.0002＝0.9948

∵ 2NiO →2Al2 O3

Cr2 O3 →Al2 O3

∴取代前Al2O3所占晶格为：

0.9948＋0.005/2＋0.0002＝0.9975mol (Al2O3)

取代后各组分所占晶格分别为：

Al2O3： mol

NiO： mol

Cr2 O3： mol

∴取代后，固溶体的分子式为：

0.9973 Al2O3·0.005 NiO ·0.0002 Cr2 O3

或Al1.9946Ni 0.005Cr0.0004 O2.9975

∴x=0.005, Y=0.0004

1.9946=2－0.005－0.0004=2－x－y

2.9975=3－x

6，对于MgO、Al2O3和Cr2O3，其正、负离子半径比分别为0.47、0.36和0.40。Al2O3和Cr2O3形成连续固溶体。 (a) 这个结果可能吗？为什么？ (b) 试预计，在MgO－Cr2O3系统中的固溶度是有限还是很大？为什么？

解：（a）Al2O3与Cr2O3有可能形成连续固溶体。因为：

①==10%＜15%

②结构类型相同，均属刚玉型结构。

（b）对于MgO－Cr2O3系统，由于结构类型相差较大，前者为NaCl型，后者为刚玉型。虽然==14.%＜15%，也不可能形成完全互溶的固溶体，而只能是有限固溶。下载本文