мат вед в приборостроении / 4V11-IDZ-3

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  

  

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования  

  

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

 

 

 

 

Инженерная школа новых производственных технологий 

 

12.03.02 «Оптотехника»   

 

ИДЗ 3

Структура металлов

по дисциплине:   

Материаловедение в приборостроении 

 

Исполнитель:
студент группы	4В11
Руководитель:
преподаватель		Чинков Е.П.

 

 

Томск - 2022 

Задача 1

Плутоний (Pu) имеет примитивную кубическую структуру, атомный радиус 0.162 нм, молярная масса 244,064 г/моль. Рассчитать теоретическую плотность и сравнить с экспериментальным значением.

Решение:

Плутоний имеет не примитивную решётку, а моноклинную.

Для нахождения объёма моноклинной решётки необходимо знать параметры a, b и с.

Таблица 1.

Кристаллические решётки Бравэ

Задача 2

Медь (Cu) имеет ГЦК структуру, атомный радиус 0.128 нм, молярная масса 63,5 г/моль. Рассчитать теоретическую плотность и сравнить с экспериментальным значением.

Решение:

Медь имеет кубическую ГЦК решётку.

Следовательно, базис (количество атомов на элементарную ячейку) n = 4 атомам.

Объем элементарной ГЦК ячейки:

Молярная масса меди: M_Cu = 63.5 г/моль.

Теоретическая плотность меди:

Согласно, литературным данным плотность меди равна 8,92 г/см³. Это значение хорошо согласуется с теоретическим значением.

Задача 3

Палладий (Pd) имеет ГЦК структуру, плотность – 12,0 г/см³, молярная масса – 106,4 г/моль. Вычислить радиус атома палладия и сравнить с экспериментальным значением.

Решение:

Палладий имеет кубическую ГЦК решётку.

Следовательно, базис (количество атомов на элементарную ячейку) n = 4 атомам.

Молярная масса палладия: M_Pd = 106,4 г/моль.

Теоретическая плотность палладия:

Зная, что объем элементарной ГЦК ячейки равен:

Тогда радиус атома палладия равен:

Согласно, литературным данным радиус атома палладия равен 137 пм. Это значение хорошо согласуется с теоретическим значением.

Задача 4

Тантал (Ta) имеет ОЦК структуру, плотность – 16,6 г/см3, молярная масса – 180,9г/моль. Вычислить радиус атома тантала и сравнить с экспериментальным значением.

Решение:

Тантал имеет кубическую ОЦК решётку.

Следовательно, базис (количество атомов на элементарную ячейку) n = 2 атомам.

Молярная масса тантала: M_Ta = 180.9 г/моль.

Теоретическая плотность тантала:

Зная, что объем элементарной ОЦК ячейки равен:

Тогда радиус атома тантала равен:

Согласно, литературным данным радиус атома тантала равен 220 пм. Это значение не очень хорошо согласуется с теоретическим значением.

Задача 5

Кобальт (Co) имеет ГПУ кристаллическую структуру, атомный радиус 0.1253 нм, отношение параметров решетки c/a – 1,623. Вычислить объем элементарной ячейки кобальта.

Решение:

Кобальт имеет ГПУ решётку.

Следовательно, базис (количество атомов на элементарную ячейку) n = 6 атомам.

Атомный радиус ГПУ равен: , => .

c/a = 1.623, => c/2R = 1.623, => c = 1.623 * 2R = 4* ;

a = ;

Задача 6

Магний (Mg) имеет ГПУ кристаллическую структуру, отношение параметров решетки c/a равно 1,624, плотность – 1,74 г/см3 . Рассчитать атомный радиус магния и сравнить с экспериментальным значением.

Решение:

Магний имеет ГПУ решётку.

Следовательно, базис (количество атомов на элементарную ячейку) n = 6 атомам.

Молярная масса магния: M_Mg = 24,305 г/моль.

Радиус ГПУ решётки равен:

,=> a = 2R,

a/c = 1.624, => c = ;

Плотность упаковки равна:

Согласно, литературным данным радиус атома магния равен 160 пм. Это значение хорошо согласуется с теоретическим значением.