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晶體的缺陷和融化熱


化學(xué)家 / 2018-06-07

    實際上晶體決不是完美無缺的。發(fā)生有好幾種類型的晶格缺陷。最常見的是在單元晶胞中有一些晶格點是空缺的。較少見的情況是有些原子或離子占據(jù)在晶格點之間的位置上。在一些晶體中存在某些變形,例如陽離子或陰離子太大,如果沒有變形它們就不能充入晶格。有時有意識地向晶體中加入有控制微量的雜質(zhì)來造成晶格的不完整,借以改變晶體的導(dǎo)電性這類缺陷在實際應(yīng)用中得到了發(fā)展,例如在電路中半導(dǎo)體器件的制造和應(yīng)用。

   給一種晶狀固體充分加熱時,一些分子的振動能變得足夠大,而能克服把分子保持在晶格中固定位置的分子間力時,固體就開始熔化(熔融)。如果繼續(xù)加熱,最然溫度并沒有升高,但全部固體都將變成為液體。不過如果停止加熱,同時也不取走熱量,則固相和液相將保持平衡,熔化的速度正好與凝固的速度相等。這種變化將持續(xù)下去,但固體和液體的量保持不變。一種給定物質(zhì)的固相和液相處于平衡時的溫度叫做這個固體的熔點或叫做該液體的固體熔化的溫度,反映在晶體中存在的結(jié)構(gòu)單元之間引力的凝固點。

    固體熔化的溫度,反映在晶體中存在的結(jié)構(gòu)單元之間引力的強度。對稱性分子如H2、N2、O2和F2所組成的晶體具有低的熔點,因為分子間的力是很弱的范徳華型靜電引力。由具有永久偶極矩的不對稱分子所構(gòu)成的晶狀固體在較高的溫度時熔化,實例有冰和糖。金剛石是原子型晶體,在其中小的碳原子通過強大的共價鍵而結(jié)合在一起,所以金剛石的熔點是很高的。金屬晶體中的原子是通過金屬鍵而很強地結(jié)合在一起的,金屬鍵是改性的共價鍵。一般而言,金屬有高的熔點。在離子型固體中離子間的靜電引力是很強的,因而離子型晶體有高的熔點。

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