[科普中国]-换位原子

在某些晶体中经常发生某些原子或离子对已经交换了位置。这种现象既生在包含两种或多种不同元素的合金中，也发生在某些离子型结构中。

简介在某些晶体中，常常能发现某些原子或离子对已经交换了位置。这种现象可能发生在包含两种或多种不同元素的合金中，每一种元素都排列在一组特定的格位上。这种现象也发生在某些离子型结构中，这些结构包含两种或多种类型的正离子，这些正离子也各自定位在一组特定的格位上。如果换位原子数很大，尤其当这一数目作为温度的函数显著增大，则就从有序变为无序。当有足够数目的原子对已经交换了位置，它们不再对任何特定的格位显示偏好，就出现这晶体结构缺陷。

取代固溶体合金就其本性而言涉及两种或多种不同的金属原子分布在一组（有时是多组）结晶学等价的格位上。所以，这类合金都是取代固熔体的实例。

结构合金既可以是无序的，也可是有序的，前者的原子以无序的方式分布在可用的格位上，后者则不同的原子占有不同组的格位。有序化通常伴随着超晶胞的生成，这类超晶胞可以由额外反射的存在通过X射线衍射检测。有序的超结构在低于约450℃时存在于β'-黄铜CuZn中，如图所示。铜原子占有以锌原子作为角顶的立方体的体心位置，如在CsCl结构中那样，所以其格子类型是初基的。在同一组成的无序合金β-黄铜中，铜和锌原子都无序地分布在角顶和体心位置，所以格子是体心立方体， 如同α-Fe 的结构。在有序的β-黄铜结构中可能混合若千铜和锌原子而仍然保持长程有序和超结构。

非金属结构换位原子具有尖晶石结构的物质提供了非金属结构中换位原子的范例。在尖晶石中格位占有方式的制约因素已经受到了大量的关注，特别是由于许多正离子是过渡金属离子。正离子的大小、氧化态、自旋状态和配位场的稳定化程度是若干有关的因素。1

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张尉 - 副教授 - 西南大学