食盐晶体的性质分析

食盐晶体的性质分析PB1320063曾宝食盐，又称餐桌盐，是对人类生存最重要的物质之一，也是烹饪中最常用的调味料。盐的主要化学成份氯化钠（化学式NaCl）在食盐中含量为99%，部分地区所出品的食盐加入氯化钾以降低氯化钠的含量以降低高血压发生率。同时世界大部分地区的食盐都通过添加碘来预防碘缺乏病，添加了碘的食盐叫做碘盐。食盐的物理性质：NaCl，食盐的主要成分，离子型化合物。纯净的氯化钠晶体是无色透明的立方晶体，由于杂质的存在使一般情况下的氯化钠为白色立方晶体或细小的晶体粉末，比重为2.165（25/4℃），熔点801℃，沸点1442℃，相对密度为2.165克/立方厘米，味咸，含杂质时易潮解；溶于水或甘油，难溶于乙醇，不溶于盐酸，水溶液中性并且导电。固态的氯化钠不导电，但熔融态的氯化钠导电。在水中的溶解度随着温度的升高略有增大。当温度低于0.15℃时可获得二水合物NaCl·2H2O。氯化钠大量存在于海水和天然盐湖中，可用来制取氯气、氢气、盐酸、氢氧化钠、氯酸盐、次氯酸盐、漂白粉及金属钠等，是重要的化工原料；可用于食品调味和腌鱼肉蔬菜，以及供盐析肥皂和鞣制皮革等；经高度精制的氯化钠可用来制生理食盐水，用于临床治疗和生理实验，如失钠、失水、失血等情况。可通过浓缩结晶海水或天然的盐湖或盐井水来制取氯化钠。一·Nacl晶体结构在氯化钠晶体中，每个氯离子的周围都有6个钠离子，每个钠离子的周围也有6个氯离子。钠离子和氯离子就是按照这种排列方式向空间各个方向伸展，形成氯化钠晶体。Cl-离子做立方最紧密堆积，Na+离子充填于所有的八面体空隙中，立方对称。因为n个球形成的八面体空隙也为n个，所以阴、阳离子数量比为1：1二·Nacl晶体的结合结合类型：离子结合结合力：静电库仑力提供吸引力，靠近到一定程度，由于泡利不相容元原理，两个离子的闭合壳层电子云的交叠产生强大的排斥力，当吸引力与排斥力相平衡，形成稳定的离子晶体。结合模式；Na+离子与Cl-离子两套面心立方套构而成。配位数为6.Nacl晶体数据（10e（10）帕斯卡下）：晶格常数a：2.82*10e（-10）米马德隆常数α：1.748体变量k=（v2dU2dV）|V0：2.40体变量可由实验给出，利用体变量与n，r0的关系可计算每对离子的结合能。结合能W=-U(r0)=n1-10r042qN,其中排斥能只占库伦能的1/n。理论计算得u（库伦10e（-18J/每对离子））=-1.43与实验对照：n=7.77u（理论）=-1.25u（实验）=-1.27三·Nacl晶体的晶格振动4018*042)1(Krqn色散图形：已知Nacl的色散曲线，就知道了各个振动模式在各频率间隔内的分布，也就能确定态密度函数。在q空间振动模式密度为，态密度的表达式为利用Nacl的色散关系，即可求出态密度关系。Nacl晶体的红外光学性质：大多数离子晶体在可见光谱区域是透明的,但在光谱的红外区存在强烈的反射和吸收现象,这些红外光学性质是由离子晶体光学支声子决定的。和离子晶体光学声子典型频率相近的红外光对应的波长(10m)远比原子间距大得多,所以可能和红外光发生作用的只能是长波光学声子,即Brilouin区中心附近的光学声子。所以研究离子晶体的红外光学性质要从分析长光学波运动的特点,求解长光学波的宏观运动方程出发。）（g32q）（）（Vsw)(*dSq32Vgqq）（）（电磁波色散关系贴近纵轴,所以光学支色散关系只会和q→0的光学支耦合。当电磁波垂直入射到离子晶体表面时。如果它的频率和横光声子频率相同,就能激发TO声子,因声学支色散关系为二者都是横波,它们会耦合在一起。但横光子不与纵光学声子发生耦合作用,垂直入射不能激发LO声子。Nacl长光学波的特点：长光学波描述的是原胞内正负离子之间的相对运动,因此在波长较大时,半个波长范围内可以包含许多个原胞,在两个波节之间同种电荷的离子位移方向相同,异性电荷离子位移方向相反,因此波节面就将晶体分成许多薄层,在每个薄层里由于异性电荷离子位移方向相反而形成了退极化场E,所以又叫极化波。长光学波的极化对纵波和横波的影响是不同的,纵波的极化场增大了原子位移的恢复力,从而提高了振动频率,而横波的极化场对频率基本无影响。所以Nacl晶体中ωL0ωT0大块NaCl晶体的反射率和波长关系:在频率禁区内的电磁波不能在晶体中传播,在这个频率区间内反射率最大。ΩL,ωT分别为38*10^(-6)m61*10^(-6)m不同厚度的Nacl薄膜的红外透射谱薄膜厚分别为：□只有衬底+膜厚0.07μm●膜厚0.11μm×膜厚0.17μm○膜厚0.26μm四·Nacl晶体的能带引用文献（1）中利用扩展休克尔方法计算Nacl的能带结构计算得晶体价带图晶体导带图理论与实验数据对比：结论：理论得出的价带跃迁的结果与实验符合的相当好，价带宽度与实验较为符合，计算得到的能隙高于实验值。引用文献：（1）Nacl晶体的能带结构。星玉婷（2）固体物理学黄昆（3）Nacl晶体晶格波中声学模和光学模的运动方式傅军