Material science

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Material science

Homework 2 answer

作業出題說明

•作業的繳交無時間急迫性, 若題目不給所 有細節資料,

–是希望同學能多討論與思考, 與

–利用圖書館, 網路的資源找相關參考資料的能 力,與

–能嘗試獨立解決問題!!

•其實作業2中所要的數據圖形, 都可以在基 礎的材料科學書中找到,

–上課第一週已有指定教科用書!!

–期中考題會儘可能給細節資料!!

2.4 寫出下列離子之電子組態: P

, P

, 和Ni

•Ans

P⁵⁺ :1s²2s²2p⁶

•P^3- :1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

•Ni²⁺ :1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶

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2.14 何種鍵結型式可預期存在 於下列材料中 : 固態氙(Xe), 黃銅

和橡膠?

•Ans:

–黃銅: 金屬鍵,

–固態氙(Xe) ^{: 凡得瓦力,} –橡膠: 共價鍵

2.15 說明為何雖然氟化氫(HF)的分子量比氯 化氫(HCl)的分子量小, 但氟化氫的沸點卻比

氯化氫的沸點高(19.4℃對-85℃) ?

•Ans: 氟化氫有很強的氫鍵, 使其沸點卻比氯化氫 的沸點高, 這也是氟化氫的酸性沒有氯化氫高的原 因, 因為很強的氫鍵使氫離子解離出來不多,所以氟 化氫只算中強酸, 而非強酸,

• 雖非強酸, 但因它和鈣間的特殊結合性, 對人體 的危害比氯化氫(鹽酸)要嚴重

對簡單立方結構, 晶格邊 長a=2*r=0.29 nm, 單位晶

格有效原子數=1

•Ans: 原子量A=74.5,原子半 徑r=0.145nm

–And V_c=a³= 2.44e-23 cm³

•so密度

– =

n*A/(V_c*N_A)=1*74.5/(V_c*6.02 3e23)= 5.07 g/cm3

–注意單位換算!!

•Ans:

•A):查Ca²⁺的離子半徑 =0.1, O^2-離子半徑

=0.14, 半徑比=0.1/0.14=0.714

–因此由Pauling rule, 應該是形成八面體具岩鹽 結構

•b):查K⁺的離子半徑 =0.138, Br^-離子半徑

=0.196, 半徑比=0.138/0.196=0.704

–因此由Pauling rule, 也是形成八面體的岩鹽結

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•Ans: 考慮虛線三角型, 則平虛線=√2 a / 2

•也=2r sin(109.5/2) 2, 其中r是原子半徑

•故得a=4.62r,

•單位晶胞內有效原子數=8個

•原子堆積因子=8*(4r³/3)/a³=0.34= 34%

•和FCC, BCC相比是很空的結構

•Ans

•Ans: (110)平面和Z軸平行, c= 0.39 or 0.2 nm

•同理 (101), b=0.32 or 0.3 nm, a=0.25 or 0.36

•因為是直角, 此面的某一邊長=√(a²+b²)

•故c=0.2, b=0.3, a=0.25 (ab的組合要)

•此為斜方晶系,

•(b)角落有原子, 且面對角線中也有, 是面心 斜方構造

•(c)令原子量=m, 則密度

•=18.91=4*m/[(6.023e23)0.25*0.3*0.2

• m=42.71 g/mol

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•Ans

•(a) for (100), a√ 3=4R, density= 1/(a)² = 3/(16R²)

• for (110),density= 2/(a* a√2)= 3√2/(16R²)

•(b)鉬的原子半徑0.1363nm(表3.1)代入上式 計算(100) 1.01e15 個/cm²

•(110) 1.43e15 個/cm²