物质结构基本原理 - 第二版 - 习题详解(整理)六到十章郭用猷 - 张冬菊 - 刘艳华编著 下载本文

2a?4r r?a22?128.0pm

(3) ??4?63.54?8.897g/cm3 ?10323(362.0?10)?6.022?10(4)第2对衍射线为200衍射,2d200sin?200??

sin?200??2a22?02?02?154.4?0.4260

2?362 ?200?25.210 S2?50.42mm

10.6金属铝为A1堆积,用波长为154.2pm的X射线,其粉末衍射图第4条衍射线的距离为78.90mm。求晶胞常数和原子半径。

解:

(1)立方面心的第4条线的衍射指标为:311, 由S?78.90mm,得?311?a?S?39.450 2?154.2.32?12?12?.11?402.4pm 02sin?3112sin39.45(2)金属铝按A1堆积而成,原子在面对角线上紧密接触,

2a?4r r?a22?142.3pm

10.7 硝酸钾属正交晶系,a?542.0pm,求(100),(010),b?917.0pm,c?654.0pm,和(111)面上的一级反射的Bragg角,所用X射线为CuK?,??154.2pm。

解:

正交晶系,dhkl?1?h??k??l??????????a??b??c?222

(1)d100?1/100???542.0pm, a2b2c22d100sin?100??,sin?100??2d100?154.2?0.1423,

2?542.0?100?8.1780,即为(100)面上的一级反射的Bragg角

162

(2)d010?1/010???917.0pm 222abc2d010sin?010??,sin?010??2d010?154.2?0.08408,

2?917.0?010?4.8230,即为(010)面上的一级反射的Bragg角

(3)d111?1/111???378.0pm 222abc2d111sin?111??,sin?111??2d111?154.2?0.2040,

2?378.0?111?11.770,即为(111)面上的一级反射的Bragg角

10.8CuCl具有NaCl型的结构,密度为4315kg/m3,最强的反射线是由?111?衍射面获得,反射角为6o30?,计算X射线的波长。

解:

CuCl具有NaCl型的结构,故其一个晶胞中含有四个CuCl分子,

nM4?(63.5?35.5)?10?333??3??4.315?10kg/m 323aN0a?6.022?10a?532.4pm

d111?13a?13?532.4?307.4pm

由Bragg方程,2d111sin?111??,得

??69.60pm

10.9 KCl的粉末图数据如下 编号 1 2 41.20 3 50.80 4 59.20 5 66.80 6 74.20 7 88.00 8 95.00 9 101.8 10 108.8 S?mm?29.1 0 所用X射线??154.2pm,相机半径R?28.65mm (1)已知KCl为立方晶系,推测其点阵类型和晶胞常数。

(2)已知KCl晶体中Cl按A1堆积,K占据正八面体空隙,K和Cl的离子半径分别为133.0pm和181.0pm,求点阵类型和晶胞常数。

(3)(1)和(2)所得结果是否一致?如何解释?(参考习题10.10)

163

解:

(1)KCl为立方晶系 编号 S(mm) ??S/2(度) 1 29.10 14.55 2 41.20 20.60 3 50.80 25.40 4 59.20 29.60 5 66.80 33.40 6 74.20 37.10 7 88.00 44.00 8 95.00 47.50 9 101.8 50.90 10 108.8 54.40 sin2? h2?k2?l2比 0.06311 0.1238 0.1840 0.2440 0.3030 0.3639 0.4826 0.5436 0.6022 0.6611 1 (001) 306.9 2 (011) 309.9 3 (111) 311.3 4 (002) 312.2 5 (012) 313.2 6 (112) 313.1 8 (022) 313.9 9 (003) 313.7 10 (013) 314.2 11 (113) 314.5 (hkl) a(pm) h2?k2?l2的比值缺7,可判断其点阵类型为立方P。 晶胞常数:取平均值为a?312.3pm

(2)KCl晶体中Cl按A1堆积,K占据正八面体空隙,由此可判断其结构与

NaCl晶体一样。

所以点阵类型为立方F。

晶胞常数:a??133.0?181.0??2?628.0pm

(3)KCl晶体中Cl?和K?的对X射线的散射因子相近,X射线将这两种离子视为相同的离子,按面心点阵本应出现的一些谱线消失了,从而表现为立方P格子,晶胞是真实晶胞的1/8,a为真实a的1/2。

10.10 一晶体,原子A按A1堆积,原子B位于A所形成的全部正八面体空隙中。A,B的原子散射因子分别记为fa和fb,就fa?fb和fa?fb,求其前8条衍射线(参考习题10.9) h2?k2?l2之比。解: A:(000) ( B:(81111110) (0) (0) 222222111111) (00) (00) (00) 222222Fhkl??fjexp2?i?hxj?kyj?lzj??fa?faexp?i?h?k??faexp?i?h?l??faexp?i?k?l?j?1

?fbexp?i?h?k?l??fbexp?i?h??fbexp?i?k??fbexp?i?l?

当hkl全为偶数时 Fhkl?4(fa?fb)

164

当hkl全为奇数时 Fhkl?4(fa?fb) 当hkl为奇偶混杂时 Fhkl?0,此时消光。

当fa?fb时,hkl全为奇数, Fhkl?4(fa?fb)?0,此时也消光。 所以,可能出现的衍射峰为hkl全为偶数,即前8条衍射峰为:

hkl h2?k2?l2 200 4 220 8 222 12 400 16 420 20 422 24 440 32 442 36 前8条衍射线h2?k2?l2之比为1:2 :3:4:5:6:8:9。 当fa?fb,前8条衍射线是(111),(002),(022),(113),(222),(004),(133),(204),h2?k2?l2之比为3:4:8:11:12:16:19:20.

10.11氟化钾晶体属立方晶系,用MoK?线(??70.8pm)拍摄衍射图(相机半径为57.4mm),各衍射线sin2?值如下:0.01320,0.02560,0.03910,0.05140,0.06440,0.07690,0.1020,0.1150,0.1270,0.1390,…… (1)推测晶体的点阵型式,计算晶胞参数;

(2)已知氟化钾晶体中,负离子作简单立方堆积,正离子填在正方体空隙,K?、

F?半径分别为133.0pm和136.0pm,计算晶胞参数。

解:(1)由各衍射线sin2?值可得h2?k2?l2之比为1:2:3:4:5:6:8:9:10:11。

由此可判断,晶体型式为立方P。

编号 sin2? h2?k2?l21 2 3 4 5 0.01320 0.02560 0.03910 0.05140 0.06440 1 (001) 308.1 6 2 (011) 312.9 7 3 (111) 310.1 8 0.1150 9 (003) 4 (002) 312.3 9 0.1270 10 (013) 5 (012) 311.9 10 0.1390 11 (113) 比 (hkl) a(pm) 编号 sin2? h2?k2?l20.07690 0.1020 6 (112) 8 (022) 比 (hkl) 165