缺陷化學有哪些原理

Ⅰ 為什麼點缺陷的存在會影響材料的化學反應性

晶體缺陷的存在對晶體的性質會產生明顯的影響。實際晶體或多或少都有缺陷。適量的某些點缺陷的存在可以大大增強半導體材料的半導電性和發光材料的發光性，起到有益的作用

Ⅱ 晶體中的晶體缺陷有哪些

晶體中的缺陷及其對材料性能的影響

前言

晶體的主要特徵是其中原子（或分子）的規則排列， 但實際晶體中的原子排列會由於各種原因或多或少地偏離嚴格的周期性，於是就形成了晶體的缺陷，晶體中缺陷的種類很多，它影響著晶體的力學、 熱學、電學、光學等各方面的性質。晶體的缺陷表徵對晶體

理想的周期結構的任何形式的偏離。

晶體缺陷的存在，破壞了完美晶體的有序性，引起晶體內能U和熵S增加。按缺陷在空間的幾何構型可將缺陷分為點缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷，它們分別取決於缺陷的延伸范圍是零維、一維、二維還是三維來近似描述。每一類缺陷都會對晶體的性能產生很大影響，例如點缺陷會影響晶體的電學、光學和機械性能，線缺陷會嚴重影響晶體的強度、電性能等。

一、晶體缺陷的基本類型

點缺陷

1、點缺陷定義

由於晶體中出現填隙原子和雜質原子等等，它們引起晶格周期性的破壞發生在一個或幾個晶格常數的限度范圍內，這類缺陷統稱為點缺陷。這些空位和填隙原子是由熱起伏原因所產生的，因此又稱為熱缺陷。

體缺陷

在體缺陷中比較重要的是包裹體。包裹體是晶體生長過程中界面所捕獲的夾雜物。它可能是晶體原料中某一過量組分形成的固體顆粒，也可能是晶體生產過程中坩堝材料帶入的雜質微粒。

二． 晶體缺陷對材料性能的影響

（1）點缺陷對材料性能的影響

晶體中點缺陷的不斷無規則運動和空位與間隙原子不斷產生與復合是晶體中許多物理過程如擴散、相變等過程的基礎。空位是金屬晶體結構中固有的點缺陷，空位會與原子交換位置造成原子的熱激活運輸，空位的遷移直接影響原子的熱運輸，從而影響材料的電、熱、磁等工程性能。晶體中點缺陷的存在一方面造成點陣畸變，使晶體內能升高，增加了晶體熱力學不穩定性，另一方面增大了原子排列的混亂程度，改變了周圍原子的振動頻率。使熵值增大使晶體穩定。矛盾因素使晶體點缺陷在一定溫度下有一定平衡數目。在一般情形下，點缺陷主要影響晶體的物理性質，如比容、比熱容、電阻率等。

1.比容:為了在晶體內部產生一個空位，需將該處的原子移到晶體表面上的新原子位置，導致晶體體積增大

2．比熱容:由於形成點缺陷需向晶體提供附加的能量（空位生成焓），因而引起附加比熱容。

3．電阻率:金屬的電阻來源於離子對傳導電子的散射。在完整晶體中，電子基本上是在均勻電場中運動，而在有缺陷的晶體中，在缺陷區點陣的周期性被破壞，電場急劇變化，因而對電子產生強烈散射，導致晶體的電阻率增大。

4.密度的變化：對一般金屬，輻照引起體積膨脹，但是效應不明顯，一般變化很少超過0.1~0.2%，這種現象可以用弗侖克爾缺陷來描述

5.電阻：增加電阻，晶體點陣的有序結構被破壞，使原子對自由電子的散射效果提升。一般可以通過電阻分析法萊追蹤缺陷濃度的變化.

6．晶體結構：輻照很顯著地破壞了合金的有序度，而且一些高溫才穩定的相結構可以保持到室溫

7．力學性能：輻照引起金屬的強化和變脆（注，空位使晶格畸變類似置換原子引起的）。

此外，點缺陷還影響其他物理性質，如擴散系數，內耗，介電常數等，在鹼金屬的鹵化物晶體中，由於雜質或過多的金屬離子等點缺陷對可見光的選擇性吸收，會使晶體呈現色彩，這種點缺陷稱為色心。

（2）線缺陷對材料性能的影響

位錯是一種及重要的晶體缺陷，他對金屬的塑性變形，強度與斷裂有很重要的作用，塑性變形就其原因就是位錯的運動，而強化金屬材料的基本途徑之一就是阻礙位錯的運動，另外，位錯對金屬的擴散、相變等過程也有重要影響。所以深入了解位錯的基本性質與行為，對建立金屬強化機制將具有重要的理論和實際意義。金屬材料的強度與位錯在材料受到外力的情況下如何運動有很大的關系。如果位錯運動受到的阻礙較小，則材料強度就會較高。實際材料在發生塑性變形時，位錯的運動是比較復雜的，位錯之間相互反應、位錯受到阻礙不斷塞積、材料中的溶質原子、第二相等都會阻礙位錯運動，從而使材料出現加工硬化。因此，要想增加材料的強度就要通過諸如：細化晶粒（晶粒越細小晶界就越多，晶界對位錯的運動具有很強的阻礙作用）、有序化合金、第二相強化、固溶強化等手段使金屬的強度增加。以上增加金屬強度的根本原理就是想辦法阻礙位錯的運動。

位錯密度取決於材料變性率的大小。 在高形變率荷載下，位錯密度持續增大，因為高應變率下材料的動態回復與位錯攀岩被限制，因而位錯密度增大，材料強度增大，可以等同於降低材料溫度。

金屬材料的強度與位錯在材料受到外力的情況下如何運動有很大的關系。如果位錯運動受到的阻礙較小，則材料強度就會較高。實際材料在發生塑性變形時，位錯的運動是比較復雜的，位錯之間相互反應、位錯受到阻礙不斷塞積、材料中的溶質原子、第二相等都會阻礙位錯運動，從而使材料出現加工硬化。因此，要想增加材料的強度就要通過諸如：細化晶粒（晶粒越細小晶界就越多，晶界對位錯的運動具有很強的阻礙作用）、有序化合金、第二相強化、固溶強化等手段使金屬的強度增加。以上增加金屬強度的根本原理就是想辦法阻礙位錯的運動。

對金屬材料來說，位錯密度對材料的韌性，強度等有影響。對於晶體來說，位錯密度越大，材料強度越大。對於非晶剛好相反：位錯密度正比於自由體積，位錯密度越多，強度越低，塑性可能會好。在外力的作用下，金屬材料的變形量增大，晶粒破碎和位錯密度增加，導致金屬的塑性變形抗力迅速增加，對材料的力學性能影響是： 硬度和強度顯著升高；塑性和韌性下降，產生所謂的「加工硬化」現象。隨著塑性變形程度的增加，晶體對滑移的阻力愈來愈大。從位錯理論的角度看，其主要原因是位錯運動愈來愈困難。滑移變形的過程就是位錯運動的過程，如果位錯不易運動，就是材料不易變形，也就是材料強度提高，即產生了硬化。加工硬化現象在生產工藝上有很現實的作用，如拉絲時已通過拉絲模的金屬截面積變小，因而作用在這一較小界面積上的單位面積拉力比原來大，但是由於加工硬化。這一段金屬可以不繼續變形，反而引導拉絲模後面的金屬變形，從而才能進行拉拔。

加工硬化對金屬材料的使用也是有利的，例如構件在承受負荷時，盡管局部地區負荷超過了屈服強度，金屬發生塑性變形，但通過加工硬化，這部分金屬可以承受這一負荷而不發生破壞，並把部分負荷轉嫁給周圍受力較小的金屬，從而保證構件的安全。

鋼經形變處理後，形變奧氏體中的位錯密度大為增加，可形變數愈大，位錯密度愈高，金屬的抗斷強度也隨之增高。隨著形變程度增加不但位錯密度增加而且位錯排列方式也會發生變化由於變形溫度下，原子有一定的可動性，位錯運動也較容易進行，因此在形變過程中及形變後停留時將出現多邊化亞結構及位錯胞狀結構。當亞晶之間的取向差達到幾度時，就可像晶界一樣，起到阻礙裂紋擴展的作用，由霍爾一派奇公式，晶粒越小則金屬強度越大。

（3）面缺陷對材料性能的影響

1.面缺陷的晶界處點陣畸變大，存在晶界能，晶粒長大與晶界平直化使晶界米面積減小，晶界總能量降低，這兩過程通過原子擴散進行，隨溫度升高與保溫時間增長，有利於這兩過程的進行。

2.面缺陷原子排列不規則，常溫下晶界對位錯運動起阻礙作用，塑性變形抗力提高，晶界有較高的強度和硬度。晶粒越細，材料的強度越高，這就是細晶強化，而高溫下剛好相反，高溫下晶界又粘滯性，使相鄰晶粒產生相對滑動。

3.面缺陷處原子偏離平衡位置，具有較高的動能，晶界處也有較多缺陷，故晶界處原子的擴散速度比晶內快。

4.固態相變中，晶界能量較高，且原子活動能力較大，新相易於在晶界處優先形核，原始晶粒越細，晶界越多，新相形核率越大。

5．由於成分偏析和內吸附現象，晶界富集雜質原子情況下，晶界熔點低，加熱過程中，溫度過高引起晶界熔化與氧化，導致過熱現象。

6.晶界處能量較高，原子處於不穩定狀態，及晶界富集雜質原子的緣故，晶界腐蝕速度較快。

（4）缺陷對半導體性能的影響

硅、鍺等第4族元素的共價晶體絕對零度時為絕緣體，溫度刀·高導電率增加但比金屬的小得多，稱這種晶體為半導體。晶體呈現半導體性能的根本原因是填滿電子的最高能帶與導帶之間的禁帶寬度很窄，溫度升高部分電子可以從滿帶躍遷到導帶成為傳導電子。晶體的半導體性能決定於禁帶寬度以及參與導電的載流子(電子或空穴)數目和它的遷移率。缺陷影響禁帶寬度和載流子數目及遷移率，因而對晶體的半導體性能有嚴重影響。

1.缺陷對半導體晶體能階的影響

硅和鍺本徵半導體的晶體結構為金剛石型。每個原子與四個近鄰原子共價結合。雜質原子的引入或空位的形成都改變了參與結合的共價電子數目，影響晶體的能價分布。

有時為了改善本徵半導體的性能有意摻入一些三、五族元素形成摻雜半導體；而其他點缺陷如空位或除三，五族以外的別的雜質原子原則上也會形成附近能階。位錯對半導體性能影響很大，但目前只對金鋼石結構的硅、鍺中的位錯了解得較多一點。

2.缺陷對載流子數目的影響

點缺陷使能帶的禁帶區出現附加能階，位錯本身又會起懸浮鍵作用，它起著施主或受主的作用，另外位錯俘獲電子使載流子數目減少，所以半導體中實際載流子數目減少。

由於晶體缺陷對半導體材料的影響，故可以在半導體材料中有以下應用

1.過量的Zn原子可以溶解在ZnO晶體中，進入晶格的間隙位置，形成間隙型離子缺陷，同時它把兩個電子鬆弛地束縛在其周圍，對外不表現出帶電性。但這兩個電子是亞穩定的，很容易被激發到導帶中去，成為准自由電子，使材料具有半導性。

2.Fe3O4晶體中，全部的Fe2+離子和1/2量的Fe3+離子統計地分布在由氧離子密堆所構成的八面體間隙中。因為在Fe2+—Fe3+—Fe2+—Fe3+—……之間可以遷移，Fe3O4是一種本徵半導體。

3.常溫下硅的導電性能主要由雜質決定。在硅中摻入VA族元素雜質（如P、As、Sb等）後，這些VA族雜質替代了一部分硅原子的位置，但由於它們的最外層有5個價電子，其中4個與周圍硅原子形成共價鍵，多餘的一個價電子便成了可以導電的自由電子。這樣一個VA族雜質原子可以向半導體硅提供一個自由電子而本身成為帶正電的離子，通常把這種雜質稱為施主雜質。當硅中摻有施主雜質時，主要靠施主提供的電子導電，這種依靠電子導電的半導體被成為n型半導體。

4.在BaTiO3陶瓷中，人們常常加入三價或五價雜質來取代Ba2+離子或Ti4+離子來形成n型半導瓷。例如，從離子半徑角度來考慮，一般使用的五價雜質元素的離子半徑是與Ti4+離子半徑（0.064nm）相近的，如Nb5+=0.069nm，Sb5+=0.062nm，它們容易替代Ti4+離子；或者使用三價元素，如La3+=0.122nmCe3+=0.118nm，Nd3+=0.115nm，它們接近於Ba2+離子的半徑（0.143nm），因而易於替代Ba2+離子。由此可知，不管使用三價元素還是五價元素摻雜，結果大都形成高價離子取代，即形成n型半導體。

（5）位錯對鐵磁性的影響

只有過渡族元素的一部分或其部分化合物是鐵磁性材料。物質的鐵磁性要經過外磁場的磁化作用表現出來。能量極小原理要求磁性物質是由磁矩取向各異的磁疇構成。一般說來加工硬化降低磁場H的磁化作用，磁疇不可逆移動開始的磁場Ho(起始點的磁場強度)升高，而加工則使物質的飽和磁化強度降低。

三．總結

缺陷對物理性能的影響很大，可以極大的影響材料的導熱，電阻，光學，和機械性能，極大地影響材料的各種性能指標，比如強度，塑性等。化學性能影響主要集中在材料表面性能上，比如雜質原子的缺陷會在大氣環境下形成原電池模型，極大地加速材料的腐蝕，另外表面能量也會受到缺陷的極大影響，表面化學活性，化學能等等。其實正是有了缺陷金屬材料才能有著我們需要的良好的使用性能，比如人工在半導體材料中進行摻雜，形成空穴，可以極大地提高半導體材料的性能。總之影響非常大，但是如果合理的利用缺陷，可以提高材料某一方面的性能。

Ⅲ 固體點缺陷有

固體缺陷及其先進應用，內容主要包括：1）缺陷物理和缺陷化學的基本概念；2）理論原理與實際應用的聯系；3）固體電池、快離子導體、燃料電池和感測器以及銅氧超導體的關鍵應用；4）點缺陷化學、線缺陷和面缺陷、非化學計量和晶體結構、固體擴散、離子傳導、本徵電子傳導和非本徵電子傳導以及磁缺陷和光缺陷。此外，每章都在開篇就提出引導性的特定問題以提醒讀者關注，並在章末附加了討論題和練習題等。 本書可作為材料科學與工程、固體物理、固體化學和無機化學等專業高年級本科生和研究生的優秀教材。
章節目錄
第1章 點缺陷 1.1 引言 1.2 晶體中的點缺陷和電子缺陷 1.3 電子特性： 以摻雜的硅和摻雜的鍺為例 1.4 光學性能： 以F心和紅寶石為例 1.5 體相性能 1.5.1 晶胞尺度 1.5.2 密度 1.5.3 體積 1.5.4 楊氏模量（彈性模量） 1.6 熱電性能： 以Seebeck系數(塞貝克系數)為例 1.7 點缺陷標記 1.8 缺陷所帶電荷 1.8.1 電子和電子空穴 1.8.2 原子缺陷和離子缺陷 1.9 點缺陷的平衡： Schottky缺陷(肖特基缺陷)和Frenkel缺陷 (弗侖克爾缺陷) 1.9.1 Schottky缺陷 1.9.2 Frenkel缺陷 1.10 反佔位缺陷（錯置缺陷） 1.11 缺陷形成和反應方程 1.11.1 原子的增加和減少 1.11.2 方程形式 1.11.3 反佔位缺陷的形成 1.11.4氧化鎳 1.11.5 氧化鎘 1.11.6 氧化鈣穩定的氧化鋯 1.11.7 三元氧化物 1.12 純物質中點缺陷的結合 1.13 點缺陷分布的結構狀況 1.14 引言問題的解答 問題和練習 參考文獻 擴展閱讀 第2章 化學計量化合物中的本徵點缺陷 2.1 單原子晶體中的空位平衡 2.2 單原子晶體中的自間隙原子平衡 2.3 晶體中的Schottky缺陷平衡 2.4 LiI電池 2.5 晶體中的Frenkel缺陷平衡 2.6 感光膜(照相底片) 2.7 光色玻璃(光致變色玻璃) 2.8 晶體中的反佔位缺陷平衡 2.9 本徵缺陷： 研究趨勢和進一步的考慮 2.10 缺陷能的計算。

Ⅳ 請簡述缺陷化學有什麼理論意義和實用價值

缺陷化學具有重要的理論意義和實用價值。固體中的化學反應，只有通過缺陷的運動。
陶瓷材料在高溫時能正常燒結的基本條件是：
材料中要有一定的缺陷機構與缺陷濃度，以使許多傳質過程能順利進行。點缺陷對材料的性質也有重要的影響，例如，固體材料的導電性與缺陷關系極大。
可以說，缺陷化學及其相關的能帶理論，是無機材料化學中最重要的內容。正如West所說：「在固態科學中，晶體缺陷的研究是一個活躍和迅速發展的領域。」

Ⅳ 晶體缺陷的對晶體的物理和化學性質有什麼影響

哪種晶體？什麼樣的缺陷？

這個可以寫本書了 呵呵 我知道的也很少，胡說一些

結構缺陷有可能導致各種物理性質的變化，
如電導率，半導體裡面的摻雜就是這個道理，摻雜離子充電載流子，提高了其電阻率；
有些缺陷會形成色心（很多時候是空位），會導致晶體呈現不同的顏色，如PWO（鎢酸鉛中的氧空位） 還有一種就是江湖新秀說的那種，摻雜了別的離子 紅寶石就是Cr3+：Al2O3

想不出來了 就這么多

Ⅵ 銅鋅原電池的嚴重缺陷 化學

原電池是將化學能轉變成電能的裝置。所以，根據定義，普通的干電池、燃料電池都可以稱為原電池。組成原電池的基本條件是：將兩種活潑性不同的金屬(或石墨)用導線連接後插入電解質溶液中。電流的產生是由於氧化反應和還原反應分別在兩個電極上進行的結果。原電池中，較活潑的金屬做負極，較不活潑的金屬做正極。負極本身易失電子發生氧化反應，電子沿導線流向正極，正極上一般為電解質溶液中的陽離子得電子發生還原反應。在原電池中，外電路為電子導電，電解質溶液中為離子導電。
原電池primary battery 一種將活性物質中化學能通過氧化還原反應直接轉換成電能輸出的裝置。又稱化學電池。由於各種型號的原電池氧化還原反應的可逆性很差，放完電後，不能重復使用，故又稱一次電池。它通常由正電極、負電極、電解質、隔離物和殼體構成，可製成各種形狀和不同尺寸，使用方便。廣泛用於工農業、國防工業和通信、照明、醫療等部門，並成為日常生活中收音機、錄音機、照相機、計算器、電子表、玩具、助聽器等常用電器的電源。原電池一般按負極活性物質（如鋅、鎘、鎂、鋰等）和正極活性物質（如錳、汞、二氧化硫、氟化碳等）分為鋅錳電池、鋅空氣電池、鋅銀電池、鋅汞電池、鎂錳電池、鋰氟化碳電池、鋰二氧化硫電池等。鋅錳電池產量最大，常按電解質分為氯化銨型和氯化鋅型，並按其隔離層分為糊式電池和低極電池。以氫氧化鉀為電解質的鋅錳電池，由於其負極(鋅)的構造與其他鋅錳電池不同而習慣上另作一類，稱為鹼性鋅錳電池，簡稱鹼錳電池，俗稱鹼性電池。
原電池是一類使化學能直接轉換成電能的換能裝置。原電池連續放電或間歇放電後不能以反向電流充電的方法使兩電極的活性物質回復到初始狀態，即電極活性物質只能利用一次。故亦稱一次性電池。
[編輯本段]常見的原電池
常用原電池有鋅－錳干電池、鋅－汞電池、鋅－銀扣式電池及鋰電池等。
1 鋅－錳干電池：鋅－錳電池具有原材料來源豐富、工藝簡單，價格便宜、使用方便等優點，成為人們使用最多、最廣泛的電池品種。鋅－錳電池以鋅為負極，以二氧化錳為正極。按照基本結構，鋅－錳電池可製成圓筒形、扣式和扁形，扁形電池不能單個使用，可組合疊層電池（組）。按照所用電解液的差別將鋅－錳電池分為三個類型：
(1)銨型鋅－錳電池：電解質以氯化銨為主，含少量氯化鋅。
電池符號：（－）Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2（+）
總電池反應： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
(2) 鋅型鋅－錳電池：又稱高功率鋅－錳電池，電解質為氯化鋅，具有防漏性能好，能大功率放電及能量密度較高等優點，是鋅－錳電池的第二代產品，20世紀70年代初首先由德國推出。與銨型電池相比鋅型電池長時間放電不產生水，因此電池不易漏液。
電池符號：（－）Zn│ZnCl2│MnO2（+）
總電池反應（長時間放電）：
Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4
(3) 鹼性鋅－錳電池：這是鋅－錳電池的第三代產品，具有大功率放電性能好、能量密度高和低溫性能好等優點。
電池符號：（－）Zn│KOH│MnO2（+）
總電池反應： Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2
鋅－錳電池額定開路電壓為1.5V，實際開路電壓1.5－1.8V ，其工作電壓與放電負荷有關，負荷越重或放電電阻越小，閉路電壓越低。用於手電筒照明時，典型終止電壓為0.9V，某些收音機允許電壓降至0.75V。
2．鋰原電池：又稱鋰電池，是以金屬鋰為負極的電池總稱。鋰的電極電勢最負相對分子質量最小，導電性良好，可製成一系列貯存壽命長，工作溫度范圍寬的高能電池。根據電解液和正極物質的物理狀態，鋰電池有三種不同的類型，即：固體正極—有機電解質電池、液體正極—液體電解質電池、固體正極—固體電解質電池。Li—(CF)n的開路電壓為3.3V，比能量為480W·h·L-1，工作溫度在-55~70℃間，在20℃下可貯存10年之久！它們都是近年來研製的新產品，目前主要用於軍事、空間技術等特殊領域，在心臟起搏器等微、小功率場合也有應用。
[編輯本段]吸氧腐蝕
金屬在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解於金屬表面水膜中而發生的電化腐蝕，叫吸氧腐蝕．
例如鋼鐵在接近中性的潮濕的空氣中腐蝕屬於吸氧腐蝕，其電極反應如下：
負極（Fe）：Fe - 2e = Fe2+
正極（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH-
鋼鐵等金屬的電化腐蝕主要是吸氧腐蝕．
[編輯本段]析氫腐蝕
在酸性較強的溶液中發生電化腐蝕時放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。在鋼鐵製品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵表面會吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳後就變成一種電解質溶液，使水裡的H+增多。是就構成無數個以鐵為負極、碳為正極、酸性水膜為電解質溶液的微小原電池。這些原電池裡發生的氧化還原反應是：負極（鐵）：鐵被氧化Fe-2e=Fe2+；正極（碳）：溶液中的H+被還原2H++2e=H2↑
這樣就形成無數的微小原電池。最後氫氣在碳的表面放出，鐵被腐蝕，所以叫析氫腐蝕。
析氫腐蝕定義金屬在酸性較強的溶液中發生電化腐蝕時放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。
析氫腐蝕過程在鋼鐵製品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵表面會吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳後就變成一種電解質溶液，使水裡的H+增多。於是就構成無數個以鐵為負極、碳為正極、酸性水膜為電解質溶液的微小原電池。
析氫腐蝕化學式這些原電池裡發生的氧化還原反應是
負極（鐵）：鐵被氧化Fe-2e=Fe2+；正極（碳）：溶液中的H+被還原2H++2e=H2↑
這樣就形成無數的微小原電池。最後氫氣在碳的表面放出，鐵被腐蝕，所以叫析氫腐蝕。
[編輯本段]原電池的形成條件
從能量轉化角度看，原電池是將化學能轉化為電能的裝置；從化學反應角度看，原電池的原理是氧化還原反應中的還原劑失去的電子經導線傳遞給氧化劑，使氧化還原反應分別在兩個電極上進行。
原電池的構成條件有三個：
（1）電極材料由兩種金屬活動性不同的金屬或由金屬與其他導電的材料（非金屬或某些氧化物等）組成。
（2）兩電極必須浸泡在電解質溶液中。
（3）兩電極之間有導線連接，形成閉合迴路。
只要具備以上三個條件就可構成原電池。而化學電源因為要求可以提供持續而穩定的電流，所以除了必須具備原電池的三個構成條件之外，還要求有自發進行的氧化還原反應。也就是說，化學電源必須是原電池，但原電池不一定都能做化學電池。
[編輯本段]原電池的工作原理
原電池反應屬於氧化還原反應，但區別於一般的氧化還原反應的是，電子轉移不是通過氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的，而是還原劑在負極上失電子發生氧化反應，電子通過外電路輸送到正極上，氧化劑在正極上得電子發生還原反應，從而完成還原劑和氧化劑之間電子的轉移。兩極之間溶液中離子的定向移動和外部導線中電子的定向移動構成了閉合迴路，使兩個電極反應不斷進行，發生有序的電子轉移過程，產生電流，實現化學能向電能的轉化。
原理分析：
例：CuCl2是強電解質且易溶於水，在水溶液中電離生成Cu2＋和Cl－。
CuCl2＝Cu2＋＋2Cl－
通電前，Cu2＋和Cl－在水裡自由地移動著；通電後，這些自由移動著的離子，在電場作用下，改作定向移動。溶液中帶正電的Cu2＋向陰極移動，帶負電的氯離子向陽極移動。在陰極，銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上；在陽極，氯離子失去電子而被氧化成氯原子，並兩兩結合成氯分子，從陽極放出。
陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu
陽極：Cl－－2e－＝ Cl2↑
電解CuCl2溶液的化學反應方程式：CuCl2=Cu＋Cl2↑
上面敘述氯化銅電解的過程中，沒有提到溶液里的H＋和OH－，其實H＋和OH－雖少，但的確是存在的，只是他們沒有參加電極反應。也就是說在氯化銅溶液中，除Cu2＋和Cl－外，還有H＋和OH－，電解時，移向陰極的離子有Cu2＋和H+，因為在這樣的實驗條件下Cu2＋比H+容易得到電子，所以Cu2＋在陰極上得到電子析出金屬銅。移向陽極的離子有OH－和Cl－，因為在這樣的實驗條件下，Cl－和OH－容易失去電子，所以Cl－在陽極上失去電子，生成氯氣。
說明：
①陽離子得到電子或陰離子失去電子而使離子所帶電荷數目降低的過程又叫做放電。
②用石墨、金、鉑等還原性很弱的材料製做的電極叫做惰性電極，理由是它們在一般的通電條件下不發生化學反應。用鐵、鋅、銅、銀等還原性較強的材料製做的電極又叫做活性電極，它們做電解池的陽極時，先於其他物質發生氧化反應。
③在一般的電解條件下，水溶液中含有多種陽離子時，它們在陰極上放電的先後順序是：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H+)＞Fe2＋＞Zn2＋；水溶液中含有多種陰離子時，它們的惰性陽極上放電的先後順序是：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH_(F－、NO3－、SO42-等)
以惰性電極電解電解質水溶液，分析電解反應的一般方法步驟為：
①分析電解質水溶液的組成，找全離子並分為陰、陽兩組；
②分別對陰、陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應式；
③合並兩個電極反應式得出電解反應的總化學方程式或離子方程式。

很高興為您解答問題，祝您學習進步！

Ⅶ 高中化學實驗題一般會出現的實驗缺陷有哪些(除了無尾氣收集，防倒吸)

1.加熱試管時如有液體生成，應使試管口向下傾斜，否則會炸裂
2.需要分液漏斗，蒸餾燒瓶等的實驗需檢驗是否漏氣
3.用液體生成氣體並且氣體會被通入加熱的反應器時，應先乾燥，否則會有危險
4.加熱液體時如會有沸騰的，應加沸石，未加則有暴沸危險

Ⅷ 找化學實驗裝置缺陷大全

課本中的銅與稀硝酸反應的實驗是在試管中進行的，其缺陷有：生成的氣體會外逸對環境有污染；生成的一氧化氮氣體的無色不易觀察；無色氣體變為棕色的界限不清。針對上述缺陷，我們確定改進的實驗必須達到以下目的：裝置應密封，氣體不能外逸；生成的氣體應能夠富集，便於學生觀察NO為無色氣體；一氧化氮的生成與一氧化氮的轉化（即生成二氧化氮）分階段進行。

通過多次研究和實踐，得出以下改進方法，將反應在注射器內進行：先取下注射器活塞，在注射器內放入一團銅絲，塞上活塞後，吸入適量的稀硝酸，將注射器細管端用橡皮塞密封。反應即開始，生成的氣體被富集在筒內，讓學生觀察氣體為無色後，取下橡皮塞，拉動活塞吸入空氣，無色氣體即變為棕色氣體。振盪注射器，棕色氣體又變為無色氣體（NO2與稀硝酸中的水反應有生成了NO），若再吸入空氣，無色又變成棕色。本實驗若採用投影儀放大強化，效果則更佳。

Ⅸ 半導體物理中 熱缺陷 形成的原理

熱缺陷是由於晶體中的原子(或離子)的熱運動而造成的缺陷,從幾何圖形上看是一種點缺陷,熱缺陷的數量與溫度有關，溫度愈高，造成缺陷的機會愈多。晶體中熱缺陷有2種形態，一是肖脫基(Schotty)缺陷，2是弗侖克爾(Frenkel)缺陷。
1)肖脫基缺陷
由於熱運動，晶體中陽離子及陰離子脫離平衡位置，跑到晶體表面或晶界位置上，構成一層新的界面，而產生陽離子空位及陰離子空位，不過，這些陽離子空位與陰離子空位是符合晶體化學計量比的。如：MgO晶體中，形成Mg2+和O2-空位數相等。而在TiO2中，每形成一個Ti4+離子空位，就形成兩個O2-離子空位。肖脫基缺陷實際產生過程是：由於靠近表面層的離子熱運動到新的晶面後產生空位，然後，內部鄰近的離子再進入這個空位，這樣逐步進行而造成缺陷。
2）弗侖克爾缺陷
弗侖克爾缺陷形成過程為：一種離子脫離平衡位置擠入晶體的間隙位置中去，形成所謂間隙（或稱填隙）離子，而原來位置形成了陽離子或陰離子空位。這種缺陷的特點是間隙離子和空位是成對出現的。弗侖克爾缺陷除與溫度有關外，與晶體本身結構也有很大關系，若晶體中間隙位置較大，則易形成弗侖克爾缺陷。如AgBr比NaCl易形成這種缺陷。

Ⅹ 高中化學實驗題一般會出現的實驗缺陷有哪些

1.污染空氣
2.爆炸
3.倒吸
4.直接對人體有害
5.副產物