常见原子晶体有哪些?

侏儒工程学2023-01-31  23

常见原子晶体有:

1、金刚石:

金刚石石墨的同素异形体,化学式为C,也是常见的钻石的原身。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。

2、晶体硼:

晶体硼呈黑灰色,硬度极高,与金刚石的硬度接近,其导电性差,但它的电导率却随着温度的升高而增大,从而显示出与金属导体的不同。

3、晶体硅:

晶体硅材料是最主要的光伏材料,性质为带有金属光泽的灰黑色固体、熔点高、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼。

4、氮化硼:

氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮,具有四种不同的变体:六方氮化硼、菱方氮化硼、立方氮化硼和纤锌矿氮化硼。

5、锗单晶:

锗单晶是不含大角晶界或孪晶的锗晶体。呈金刚石型晶体结构,是重要的半导体材料。锗单晶产品又包括太阳能级别锗单晶,红外级锗单晶和探测器级锗单晶。

1、单质硅(Si)

硅也是极为常见的一种元素,然而它极少以单质的形式在自然界出现,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中,它是第二丰富的元素,构成地壳总质量的26.4%,仅次于第一位的氧(49.4%)。

2、金刚石(C)

金刚石是一种由碳元素组成的矿物,是碳元素的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。

金刚石有各种颜色,从无色到黑色都有,以无色的为特佳。它们可以是透明的,也可以是半透明或不透明。许多金刚石带些黄色,这主要是由于金刚石中含有杂质。

3、二氧化硅(SiO2)

自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。二氧化硅用途很广泛,主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等,在古代,二氧化硅也用来制作瓷器的釉面和胎体。一般的石头主要由二氧化硅、碳酸钙构成。

4、碳化硅(SiC)金刚砂

碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时,在实验室偶然发现的一种碳化物,当时误认为是金刚石的混合体,故取名金刚砂,1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法,也就是大家常说的艾奇逊炉,一直沿用至今,以碳质材料为炉芯体的电阻炉,通电加热石英SIO2和碳的混合物生成碳化硅。

5、氮化硼BN

氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮,具有四种不同的变体:六方氮化硼(HBN)、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。

常见的原子晶体是周期系第ⅣA族元素的一些单质和某些化合物,例如金刚石、硅晶体、SiO₂、SiC等。(但碳元素的另一单质石墨不是原子晶体,石墨晶体是层状结构,以一个碳原子为中心,通过共价键连接3个碳原子,形成网状六边形,属过渡型晶体。)

规律:原子晶体熔沸点的高低与共价键的强弱有关。一般来说,半径越小形成共价键的键长越短,键能就越大,晶体的熔沸点也就越高。例如:金刚石(C-C)>二氧化硅(Si-O)>碳化硅(Si-C)晶体硅(Si-Si)。

晶体特点

在这类晶体中,不存在独立的小分子,而只能把整个晶体看成一个大分子。由于原子之间相互结合的共价键非常强,要打断这些键而使晶体熔化必须消耗大量能量,所以原子晶体一般具有较高的熔点,沸点和硬度,在通常情况下不导电,也是热的不良导体,熔化时也不导电,但半导体硅等可有条件的导电。

原子间不再以紧密的堆积为特征,它们之间是通过具有方向性和饱和性的共价键相联接,特别是通过成键能力很强的杂化轨道重叠成键,使它的键能接近400KJ·mol-1。原子晶体中配位数比离子晶体少。

以上内容参考:百度百科-原子晶体


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