Study of Derivation value for Nonstoichiometric Compound Fe1-yO Lai Qiongyu (Chemical college of Sichuan University, Chengdu 610064) Abstract This article has a discussion on the derivation value y in the nonstoichiometric compound Fe1-yO from six aspects such as the defect chemistry、the compensation for extra electrons、oxidation numbers、mole fraction of sosoloid、the ralative ratio of iron and oxygen and reducing Fe2O3 partially, and the results are the same. key words Nonstoichiometric compound, Fe1-yO, Derivation value, Defect chemistry 摘要 本文从缺陷化学、额外电荷补偿 、氧化数、固溶体摩尔含量、铁氧相对比值与高价铁部分还原这六个方面对非整比化合物 Fe1-yO 中偏离值 y 进行了讨论，得到一致的结果。 关键词 非整比化合物 Fe1-yO 偏离值 缺陷化学 非整比化合物 Fe1-yO 中偏离整比值的计算 赖琼钰 (四川大学化学学院 成都 610064 ) 无机固体化学是一门新兴学科，其教学内容包括固体材料合成、组成和结构、固体热力学和相平衡以及结构与物性表征等。其研究对象为实际固体，而从近代的晶体结构理论和实验的研究结果来看，具有化学整比和非整比的化合物都是普遍存在的，特别是非整比化合物更为普遍。可以认为，非整比化合物是有缺陷的化合物，其缺陷的类型以及偏离整比的量均对晶体材料性质产生很大的影响。对非整比研究得较多的化合物是 Fe1-yO，该体系可以看成是 FeO 和 Fe2O3 的固溶体，y 值为偏离整比值。我们以此为例，从各个不同角度考虑当 Fe1-yO 体系中三价铁离子与二价铁离子摩尔分数比值为 0.1 时求解偏离整比值 y，从而使学生加深了对非整比化合物中偏离整比值的理解。下面从六个方面进行讨论： 1 从缺陷化学角度考虑 若非化学计量化合物 Fe1-yO 是由化学整比的 FeO 部分 Fe2+氧化成 Fe3+而得，其固溶体可以用 Kröger-vink 符号表示为： 根据题意可得 所以 y=0.043 由此计算可知，偏离整比值 y 即为体系中铁空位 V"Fe 摩尔分数。 2 从额外电荷补偿角度考虑 若每有一个 Fe2+离子氧化成一个 Fe3+离子，就会使晶体增加一个额外的正电荷，而整个晶体是电中性的，由于电荷平衡则会产生 1/2V"Fe(铁空位)，又因偏离整比值 Y 即为体系中铁空位 V"Fe 摩尔分数。 故： 根据题意可得下式： 所以 y=0.043 3 从氧化数考虑 对于 Fe1-yO，设铁的氧化数为+m 可得： m(1-y)=2 根据题意 将 m=2.091 代入上式即可得到： y=0.043 4 从组成固溶体的摩尔含量考虑 设 Fe1-yO 中含 a 摩尔 Fe2O3, b 摩尔 FeO 则得到： 联解此方程组仍可得 y=0.043 5 从 Fe1-yO 中铁与氧相对比值考虑 由于非整比化合物 Fe1-yO 可以看成 FeO 与 Fe2O3 的固溶体，根据题意，其中 Fe3+与 Fe2+摩尔分数比值为 0.1，可表示为下式： 所以 故 y=0.043 6 从整比 Fe2O3 部分被 Fe 还原角度考虑 Fe+Fe2O3=3FeO x 2x 3x 设掺入 x 摩尔 Fe 将 2x 摩尔 Fe2O3 还原成 3xFeO 根据题意得： 所以 x=0.869 由于 Fe2O3 部分被 Fe 还原的固溶体可以表示成 Fe2+xO3，实际上与 Fe1-yO 为同一体系。两式中铁与氧之摩尔比应该相同。 故得： 将上面已求得的x值代入上式 ： 即可得 y=0.043 以上提出了 6 种求解非整比化合物 Fe1-yO 中偏离整比值y的解法，从不同的角度入手均得到相同的结果。我们相信还会有其它更简便的方法，此文仅起到抛砖引玉的作用。 7 参考文献 [1] 苏勉曾. 《固体化学导论》.北京：北京大学出版社，1987. [2] 周永洽 . 关于固体化学教学的意见. 大学化学，1989 ，4(3)：16. [3] [美] Anthony R.W. 著，苏勉曾，谢高阳，申泮文等译. 固体化学及其应用. 上海：复旦大 学出版社，1989. 赖琼钰 女, 55 岁, 副教授, 主要从事无机非金属材料研究。