金属化合物

离子型晶体的晶格能ΔuHθm 标态下，将单位物质的量的离子型晶体中的离子分离为互 相远离的气态离子时的焓变，称为该晶体的晶格能(点阵能)。 量级约在几百～几千kJ· mol－1。 晶格能愈大，离子键愈强，晶体愈稳定。反之亦反。
离子晶体的特点
熔点和硬度：离子间强的静电引力，使其晶格能较大，所以 其具有较高的熔点和硬度。且对同类型离子晶体，随离子电价 数愈高，核间距愈小，熔点、硬度愈高。但离子晶体较脆，受 冲击时，发生位错。
导电机理：热激发(满带导带)产生的价电子和空穴两类载 流子的迁移而导电，电导率随T升高而增加。
分类为：本征半导体和杂质半导体。
应用：制造特殊功能元器件。
非晶态(玻璃态)固体
与晶体在三维空间有序的排列不同，非晶是长程无序的。即 在较大距离上结构无周期性，但近程(几个Å内)结构是有序的。
如石英玻璃(SiO2)被认为是无规网络结构，无对称性； 普通玻璃为：Na2O ·CaO ·6SiO2； 熔融态时具有较大粘度，无确定的熔点，只有软化点； 玻璃的透明度好，表明光滑，耐酸蚀； 掺入某些金属氧化物或盐，可得到改性玻璃；
离子晶体
离子型晶体的3种典型构型
构型 CsCl型 NaCl型 ZnS型 负离子堆积方式 正离子填充空隙 简单立方堆积 立方体 八面体 四面体 正负离子 配为数 8:8 6:6 4:4 r＋/r－ 0.732~1 0.414~0.732 0.225~0.414
(面心)立方 密堆积
立方(或六方) 密堆积
常见的金属及合金材料
镁及镁合金：轻金属，机械强度低，化学性质活泼极易氧化。 主要用途为配置合金，加入元素Al、Zn、Mn等。合金用于仪 器仪表、飞机部件等； 铝及铝合金：轻金属，良导电、导热性，且Al2O3氧化膜保 护优良。用于建材、导线、食品包装等。合金加入元素Mg、 Cu等形成硬铝，用于飞机蒙皮，内燃机活塞、气缸等； 钛及钛合金：轻金属，高熔点、高强度，600℃以下抗氧化。 加入元素Al、V、Cr、Mn、Mo、Fe等。是航空航天的重要结 构材料； 合金钢及硬质合金： 合金钢是在碳钢中加入Ti、Zr、V、、Cr、Mn、Ni、等， 形成固溶体或金属化合物。高硬度、耐磨、耐热，晶粒细； 硬质合金为第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ副族金属与C、N、B形成的化 合物，有很高的硬度和熔点，用于制造刀具及钻头等。
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合金材料
即使在新材料层出不穷的今天，合金材料依然在国民经济 中具有极其重要和不可替代的作用。109种元素中，有87种为 金属。 无论从工程使用对材料性能的要求上，还是从制备的经济 角度上，纯金属材料多数是不可取的。 合金材料的特点： 结合力：金属键；
组织结构：金属固溶体，金属化合物，金属混合物；
性能：电、热传导性良好，高机械强度，及良好的机械 加工性；指硅酸盐陶瓷。是以天然硅酸盐矿物为 原料，经配料、成型、烧制等工艺制得。
新的陶瓷材料在原料中发展了氧化物及人工合成原料；在 性能上发展了具有特殊性能的功能陶瓷和结构陶瓷材料——特 种陶瓷。 陶瓷材料的特点：
结合力：离子键及共价键为主要结合力； 工艺：先成型，后烧成； 组织结构：包括晶体相、玻璃相(非晶相)和气孔； 性能：耐高温、耐磨、耐腐蚀、高硬度、高强度及其它 特殊性能(压电性、磁性和光学性能)，但脆性大；
半导体
金属导体、半导体、绝缘体可以电导率区别，>10 S· m-1者 为导体；<10-11 S· m-1者为绝缘体；介于10-11～ 10 S· m-1间者为 半导体。 多数离子晶体(固态NaCl、CaO)和分子晶体(CO2、CCl4)为 绝缘体。
单质半导体如Si及Ge。应用最广的化合物半导体为Ⅲ－Ⅴ、 Ⅱ－Ⅵ族化合物。如GaAs、InSb、GaP、ZnO、CdS、ZnSe 等，以及SnO2、PbS、PbSe等。 结合力：介于离子键向共价键间的过渡键型。
硅酸盐结构 硅酸盐是陶瓷材料的重要原料。研究发现，硅酸盐是由硅氧 四面体[SiO4]为基本结构单元的各种硅氧集团组成的。 其晶体结构分为：
岛状硅酸盐(无共顶点) (a) ：[SiO4 榄石Mg2SiO4，锆英石ZrSiO4等；
4－ ]，
如镁橄
(a)
鼓型(双四面体)硅酸盐(单共顶点)(b)：[Si2O76－]， 如硅钙石Ca3[Si2O7]； 环状及链状硅酸盐(二共顶点) ： [Si6O1812－]、 辉石[(SiO3)n2n－] 及 闪石[(Si4O11)n2n－]，正离子为 Mg2+、Ca2+等。如闪石结构的石棉； 层状硅酸盐(三共顶点)：[(Si4O10)n4n－]，如高岭 石、云母、滑石等； 骨架状硅酸盐(四共顶点)： [SiO4]四面体构成 三维骨架状结构。如方石英(SiO2)、沸石、长石。 (b)
金属固溶体
一种溶质原子溶于溶剂金属的晶体中形成的均匀的固态溶液。 可分为置换固溶体和间隙固溶体。
可与Fe形成置换固溶体的如：V、Cr、Mn、Co等；而H、B、 C、N等非金属元素，易与副族金属元素形成间隙固溶体。 此种合金可加强材料的硬度，同时也使延展性和导电性降低。 金属化合物 表现为与金属固溶体不同的相组成。 如Mg2Pb、CuZn，以及金属硼化物、碳化物、氮化物等。其 中d区金属的碳化物及氮化物具有高熔点、高硬度。 金属混合物 混合物各组分分布不完全均一。如低熔点合金。
材料的物理性能与材料结构(如键的性质、原子或分子在空 间的排列或堆积方式等)具有密切联系。 通常在陶瓷材料中可有：
两元素电负性差较大(一般>1.7)者，形成离子键化合物(如 MgO，Al2O3，ZrO2等)；
电负性相近者，形成共价键(如金刚石，Si3N4，BN,Si，Ge， GaAs等)， 二者间的形成过渡型(如半导体)。
极易溶于极性溶剂，而不溶于非极性溶剂。且晶格能较小， 水化热较大时，更易溶于水。
熔融态及水溶液中均可导电，但固态时不导电。
晶体缺陷 晶体生长时常受到干扰，导致长成的结构不“完美”，即产 生缺陷。如几何图形缺陷——空位；原子数比缺陷——非整数； 杂质的存在或掺入等。 缺陷影响其物理性质，如常对电、磁、光学及机械性能起决 定性作用。