上海交大材料科学基础课件 第一章 原子与结构键合
上交材料科学基础各章例题、习题与及解答
各章例题、习题与及解答 第1章原子结构与键合 1.何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？ ????答案:在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然它们的化学性质相同的物质称为同 位素。由于各同位素的含中子量不同（质子数相同），故具有不同含量同位素的元素总的相对原子质量不为正整数。 ????2.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？ ????答案:原子数=个 ????价电子数=4×原子数=4×2.144×1024=8.576×1024个 ????a) ????b) 共价键，共有2.144×1024个；需破坏之共价键数为5×1010/2=2.5×1010个；所以 ????3.有一共聚物ABS（A-丙烯腈，B-丁二烯，S-苯乙烯），每一种单体的质量分数均相同，求各单体的摩尔分数。 ????答案:丙烯腈(－C2H3CN－)单体相对分子质量为53； ????丁二烯(－C2H3C2H3－) 单体相对分子质量为54; ????苯乙烯(－C2H3C6H5－) 单体相对分子质量为104; ????设三者各为1g，则丙烯腈有1/53mol，丁二烯有1/54mol，苯乙烯有1/104mol。 ????故各单体的摩尔分数为 1.原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？答案 2.在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？答案 3.在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什 么区别？性质如何递变？答案 4.何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？答案 5.铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr原子含有26个中子，83.76%含有28个中子，9.55% 含有29个中子，且2.38%含有30个中子。试求铬的相对原子质量。答案 6.铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量 百分比。答案
上海交通大学材料科学基础试题真题
2005年上海交通大学材料科学基础考博试卷[回忆版] 材料科学基础： 8选5。每题两问，每问10分，我当10个题说吧，好多我也记不清是那个题下的小问了。 1。填空。你同学应该买那本材料科学基础习题了吧，看好那本此题就没多大问题，因为重复性很强。 2。论述刃位错和螺位错的异同点 3。画晶面和晶向，立方密排六方一定要会，不仅是低指数；三种晶型的一些参数象原子数配位数之类的 4。计算螺位错的应力。那本习题也有类似的，本题连续考了两年，让你同学注意下此题 5。置换固熔体、间隙固熔体的概念，并说明间隙固熔体、间隙相、间隙化合物的区别。那本习题上有答案、 6。扩散系数定义，及对他的影响因素 7。伪共晶定义，还有个相关的什么共晶吧，区分下。根据这概念好像有个类似计算的题，这我没做，不太记得了，总之就是共晶后面有点内容看下 8。关于固熔的题，好像是不同晶型影响固熔程度的题，我就记得当时我画了个铁碳相图举例说明了下还有两个关于高分子的题，我没做也没看是啥题 总之，我觉得复习材科把握课本及习题，习题很重要，有原题，而且我发现交大考试重基础，基本概念要搞清楚，就没问题。 上海交通大学2012年材料科学基础考博试卷[回忆版] 5 个大题，每个大题20分。下面列出的是材料科学基础的前五个大题，其中第一大题有几个想不起来了，暂列9个。 其实后边还有三道大题，一道是关于高分子的，一道是关于配位多面体的，还有最后一个是作为一个材料工作者结合经验谈谈对材料科学特别是对材料强韧化的看法和建议，我都没敢选。
一填空（20分，每空1分） 1 密排六方晶体有（）个八面体间隙，（）个四面体间隙 2 晶体可能存在的空间群有（230）种，可能存在的点群有（32）种。 3 离子晶体中，正负离子间的平衡距离取决于（），而正离子的配位数则取决于（）。（鲍林第一规则） 4 共价晶体的配位数服从（）法则。 5 固溶体按溶解度分为有限固溶体和无限固溶体，那么（）固溶体永远属于有限固溶体。 6 空位浓度的计算公式：（）。 7 菲克第一定律描述的是（）扩散过程，菲克第二定律描述的是（）扩散过程。 8 原子扩散的动力是（），物质由低浓度区域向高浓度区域的扩散过程称为（）。9 一次再结晶的动力是（），而二次再结晶的动力是（）。 二在立方晶体和密排六方晶体中画出下列M勒指数的晶面和晶向。（20分，每个2分）各有三个晶面、两个晶向，别的不记得了，就记得一个在密排六方中画[2 2 -4 3]晶向。 三简答 1 写出霍尔佩奇公式，并指出各参数的意义。（8分） 2 说明什么是屈服和应变失效，解释其机理。（12分） 四简答 1 忘了。。。（8分） 2 刃型位错和螺型位错的异同点（12分） 五相图题（20分）这个就是个送分题，Pb-Sn相图，分析w（Sn）%=50%的平衡凝固过程，并用杠杆定律计算室温下α相的含量。（见交大第三版材科第268、270页） 感言：可以看出，上交今年的材科题目比较简单，偏重于基础知识。这次考材科感觉像是上当了，复习的方向完全不对，那么多计算公式一个也没用到，像是一拳打出去扑了个空，而空间群有多少种、共价晶体配位数服从的8—N法则这种基础知识却没看到！所以以后要考的同学们一定要注意，课本要细细看一遍那，太难的题目基本不用做的。
材料科学基础-简答
第二部分简答题 第一章原子结构 1、原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？【11年真题】 答：（1）金属键：基本特点是电子的共有化，无饱和性、无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆结构。当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。 （2）离子键：正负离子相互吸引，结合牢固，无方向性、无饱和性。因此，七熔点和硬度均较高。离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。 （3）共价键：有方向性和饱和性。共价键的结合极为牢固，故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。共价结合的材料一般是绝缘体，其导电能力较差。 （4）范德瓦尔斯力：范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键牢固。 （5）氢键：氢键是一种极性分子键，氢键具有方向性和饱和性，其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。 2、陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。【模拟题一】 答：陶瓷材料中主要的结合键是离子键和共价键。由于离子键和共价键很强，故陶瓷的抗压强度很高、硬度很高。因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动，故陶瓷材料的熔点很高，抗氧化性好、耐高温、化学稳定性高。 第二章固体结构 1、为什么密排六方结构不能称为一种空间点阵？【11年真题】 答：空间点阵中每个阵点应该具有完全相同的周围环境。密排六方晶体结构位于晶胞内的原子具有不同的周围环境。如将晶胞角上的一个原子与相应的晶胞之内的一个原子共同组成一个阵点，这样得出的密排六方结构应属于简单六方点阵。 2、为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能？【模拟题一】 答：因为形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。溶质与溶剂原子尺寸相差较大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，溶解度越小。一般来说，间隙固溶体中溶质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。 3、试证明四方晶系中只有简单四方点阵和体心四方点阵两种类型。【模拟题三】
【人教版】高中化学选修3知识点总结：第一章原子结构与性质
第一章原子结构与性质 课标要求 1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素的（1~36号）原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。 2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某种性质 3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。 要点精讲 一.原子结构 1.能级与能层 2.原子轨道 3.原子核外电子排布规律 ⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。
能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s 轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交错。 说明：构造原理并不是说4s 能级比3d 能级能量低（实际上4s 能级比3d 能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。 （2）能量最低原理 现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。 （3）泡利（不相容）原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli ）原理。 （4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特（Hund ）规则。比如，p3的轨道式为 或，而不是。 洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。 前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。 4. 基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K ：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以↑↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑
2005_2016年上海交通大学827材料科学基础试题真题版
2005年上海交通大学材料科学基础考博试题[ 回忆版] 材料科学基础： 8选5。每题两问，每问10 分，我当10 个题说吧，好多我也记不清是那个题下的小问了。 1。填空。你同学应该买那本材料科学基础习题了吧，看好那本此题就没多大问题，因为重复性很强。 2。论述刃位错和螺位错的异同点 3。画晶面和晶向，立方密排六方一定要会，不仅是低指数；三种晶型的一些参数象原子数配位数之类的 4。计算螺位错的应力。那本习题也有类似的，本题连续考了两年，让你同学注意下此题 5。置换固熔体、间隙固熔体的概念，并说明间隙固熔体、间隙相、间隙化合物的区别。那本习题上有答案、 6。扩散系数定义，及对他的影响因素 7。伪共晶定义，还有个相关的什么共晶吧，区分下。根据这概念好像有个类似计算的题，这我没做，不太记得了，总之就是共晶后面有点内容看下 8。关于固熔的题，好像是不同晶型影响固熔程度的题，我就记得当时我画了个铁碳相图举例说明了下还有两个关于高分子的题，我没做也没看是啥题 总之，我觉得复习材科把握课本及习题，习题很重要，有原题，而且我发现交大考试重基础，基本概念要搞清楚，就没问题。 上海交通大学2012年材料科学基础考博试题[回忆版] 5个大题，每个大题20 分。下面列出的是材料科学基础的前五个大题，其中第一大题有几个想不起来了，暂列9 个。 其实后边还有三道大题，一道是关于高分子的，一道是关于配位多面体的，还有最后一个是作为一个材料工作者结合经验谈谈对材料科学特别是对材料强韧化的看法和建议，我都没敢选。 一填空（20 分，每空1 分）
1密排六方晶体有（）个八面体间隙，（）个四面体间隙 2晶体可能存在的空间群有（230）种，可能存在的点群有（32 ）种。 3离子晶体中，正负离子间的平衡距离取决于（），而正离子的配位数则取决于（）。（鲍林第一规则） 4共价晶体的配位数服从（）法则。 5固溶体按溶解度分为有限固溶体和无限固溶体，那么（）固溶体永远属于有限固溶体。6 空位浓度的计算公式：（）。 7 菲克第一定律描述的是（）扩散过程，菲克第二定律描述的是（）扩散过程。 8 原子扩散的动力是（），物质由低浓度区域向高浓度区域的扩散过程称为（）。9 一次再结晶的动力是（），而二次再结晶的动力是（）。 二在立方晶体和密排六方晶体中画出下列米勒指数的晶面和晶向。（20 分，每个2 分）各有三个晶面、两个晶向，别的不记得了，就记得一个在密排六方中画[2 2 -4 3] 晶向。 三简答 1写出霍尔佩奇公式，并指出各参数的意义。（8 分） 2说明什么是屈服和应变失效，解释其机理。（12 分） 四简答 1忘了。。。（8 分） 2刃型位错和螺型位错的异同点（12 分） 五相图题（20 分）这个就是个送分题，Pb-Sn 相图，分析w（Sn）%=50%的平衡凝固过程，并用杠杆定律计算室温下α相的含量。（见交大第三版材科第268、270 页） 感言：可以看出，上交今年的材科题目比较简单，偏重于基础知识。这次考材科感觉像是上当了，复习的方向完全不对，那么多计算公式一个也没用到，像是一拳打出去扑了个空，而 空间群有多少种、共价晶体配位数服从的8—N 法则这种基础知识却没看到！所以以后要考 的同学们一定要注意，课本要细细看一遍那，太难的题目基本不用做的。 英语部分：（没有听力~~）最后，附上今年的英语作文题目：Some people argue that one can succeed by taking risks or chances, however, some other people advocate that careful planning is the key to success. To what extent do you agree with the two opinions? Use specific examples to support your view. （300 words）感言：今年的英 语题目类型跟2008 年的题型一样，第一大题40 个选择题（20 分），第二大题6 篇阅读
原子结构与键合
原子结构与键合 一、决定材料性质最为本质的内在因素： 组成材料各元素原子结构：原子 原子间相互作用，相互结合：键合 原子或分子在空间的排列：晶体结构 原子集合体的形貌特征：显微组织 二、原子是化学变化中的最小微粒。 原子结构直接影响原子间的结合方式。 三、键的形成：在凝聚状态下，原子间距离十分接近，便产生了原子 间的作用力，使原子结合在一起，就形成了键。 键分为一次键和二次键： 一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。 二次键——结合力较弱，包括范德华键和氢键。 混合键——对于大多数晶体而言，它们的键并不单纯属于上述五种中的某一种，而具有某种综合性。换言之，许多晶体存在混合键。 四、范德华力、氢键和共价键的对比
五、石墨（共价键、金属键和范德瓦尔斯力的混合键） 1. C原子的三个价电子组成sp2杂化轨道，分别与最近邻的三个C 原子形成三个共价键，在同一平面内互成120°，使碳原子形成六角平面网状结构。 2. 第四个价电子未参与杂化，自由的在整个层内活动，具有金属键的特点。（石墨是一种良导体，可做电极等） 3. 层与层之间以范德瓦尔斯力结合。（结合力弱，所以石墨质地疏松，在层与层之间可插入其它物质，制成石墨插层化合物）。 六、晶体、准晶，非晶体 晶体中原子的排列是有序的，即原子按某种特定方式在三维空间内呈周期性规则重复排列，有固定的熔点。而非晶体内部原子的排列是无序的。 准晶体，亦称为“准晶”，是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列；但是准晶体不具备晶体的平移对称性。 七、弥散强化 弥散强化——指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料
材料科学基础-名词解释.
材料科学基础名词解释（上海交大第二版） 第一章原子结构 结合键结合键分为化学键和物理键两大类，化学键包括金属键、离子键和共价键；物理键即范德华力。 化学键是指晶体内相邻原子（或离子）间强烈的相互作用。 金属键金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。 离子键阴阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫作离子键 共价键由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。 范德华力是借助临近原子的相互作用而形成的稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。 氢键氢与电负性大的原子（氟、氧、氮等）共价结合形成的键叫氢键。 近程结构高分子重复单元的化学结构和立体结构合称为高分子的近程结构。它是构成高分子聚合物最底层、最基本的结构。又称为高分子的一级结构 远程结构由若干个重复单元组成的大分子的长度和形状称为高分子的远程结构 第二章固体结构 1、晶体：原子在空间中呈有规则的周期性重复排列的固体物质。晶体熔化时具固定的熔点，具有各向异性。 2、非晶体：原子是无规则排列的固体物质。熔化时没有固定熔点，存在一个软化温度范围，为各向同性。 3、晶体结构：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序。 4、空间点阵：阵点在空间呈周期性规则排列，并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。 5、阵点：把实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体，并将其中的每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。 6、晶胞：为了说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的单基本元（最
小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。 7、晶系：根据六个点阵参数间的相互关系，将全部空间点阵归属于7中类型，即7个晶系，分别为三斜、单斜、正交、六方、菱方、四方和立方。 13、晶带轴：所有平行或相交于某一晶向直线的晶面构成一个晶带，此直线称为晶带轴。属于此晶带的晶面称为共带面。 14、晶面间距：晶面间的距离。 18、点群：点群是指一个晶体中所有点对称元素的集合。 19、空间群：用以描述晶体中原子组合所有可能的方式，是确定晶体结构的依据，它是通过宏观和微观对称元素在三维空间的组合而得出的。 20、晶胞原子数：一个晶胞体积内的原子数。 21、点阵常数：晶胞的大小一般是由晶胞的棱边长度来衡量的，它具有表征晶体结构的一个重要基本参数。 22、配位数：指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。 23、致密度：指晶体结构中原子体积占总体积的百分数。 24、多晶型：有些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构，即具有多晶型，转变产物为同素异形体。 25、合金：指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。 26、相：指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。 27、固溶体:是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。 28、中间相：两组元A和B组成合金时，除了可形成以A为基或以B为基的固溶体（端际固溶体）外，还可能形成晶体结构与A,B两组元不同的新相，由于它们在二元相图上位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。 29、置换固溶体：当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。
【上海交大材料科学基础复习要点(原版)】材料科学基础习题及参考答案
材料科学基础参考答案 材料科学基础第一次作业 1.举例说明各种结合键的特点。 ⑴金属键：电子共有化，无饱和性，无方向性，趋于形成低能量的密堆结构，金属受力变形时不会破坏金属键，良好的延展性，一般具有良好的导电和导热性。 ⑵离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，以离子为结合单元，无方向性，无饱和性，正负离子静电引力强，熔点和硬度均较高。常温时良好的绝缘性，高温熔融状态时，呈现离子导电性。 ⑶共价键：有方向性和饱和性，原子共用电子对，配位数比较小，结合牢固，具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点，导电能力差。 ⑷范德瓦耳斯力：无方向性，无饱和性，包括静电力、诱导力和色散力。结合较弱。 ⑸氢键：极性分子键，存在于HF，H2O，NF3有方向性和饱和性，键能介于化学键和范德瓦尔斯力之间。 2.在立方晶体系的晶胞图中画出以下晶面和晶向：（1 0 2）、（1 1 -2）、（-2 1 -3），[1 1 0],[1 1 -1],[1 -2 0]和[-3 2 1]。 (213) 3. 写出六方晶系的{1 1 -20}，{1 0 -1 2}晶面族和<2 -1 -1 0>,<-1 0 1 1>晶向族中各等价晶面及等价晶向的具体指数。 {1120}的等价晶面：(1120)(2110)(1210)(1120)(2110)(1210) {1012}的等价晶面：(1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112) (1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112) 2110 <>的等价晶向：[2110][1210][1120][2110][1210][1120] 1011 <>的等价晶向：[1011][1101][0111][0111][1101][1011] [1011][1101][0111][0111][1101][1011]
第1章原子结构与键合教案
第1章原子结构与键合 决定材料性能的最根本的因素是组成材料的各元素的原子结构，原子间的相互作用、相互结合，原子或分子在空间的排列分布和运动规律以及原子集合体的形貌特征等。为此，我们需要了解材料的微观构造，即其内部结构和组织状态，以便从其内部的矛盾性找出改善和发展材料的途径。 1.1 原子结构 1.1.1 物质的组成 一切物质都是由无数微粒按一定的方式聚集而成的。这些微粒可能是分子、原子或离子。原子结构直接影响原子间的结合方式。 1.1.2 原子的结构 近代科学实验证明：原子是由质子和中子组成的原子核，以及核外的电子所构成的。 原子的体积很小，直径约为10-10m数量级，而其原子核直径更小，仅为10-15m数量级。然而，原子的质量恰主要集中在原子核内。因为每个质子和中子的质量大致为1.67X10-24g，而电子的质量约为9.11X10-28g，仅为质子的1/1836。 1.1.3 原子的电子结构 图为镁(原子序数12)原子结构中K,L和M量子壳层的电子分布状况. 从内到外，依次为K壳层(n=1),L壳层(n=2),M壳层(n=3). 1).主量子数n:决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即电子所处的量子壳层。 2).轨道角量子数li:给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层）。
3).磁量子数mi:给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。 4).自旋角量子数si:反映电子不同的自旋方向。 描述原子中一个电子的空间位置和能量可用四个量子数表示。 多电子的原子中，核外电子的排布规律遵循三原则，即能量最低原理、Pauli不相容原理和Hund规则。 1.1.4 元素周期表 具有相同核电荷数的同一类原子为一种元素。 元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映了元素之间相互联系的规律，元素在周期表中的位置反映了那个元素的原子结构和一定的性质。 1.2 原子间的键合 1.2.1 金属键 金属中的自由电子和金属正离子相互作用所构成键合称为金属键。金属键的基本特点是电子的共有化。 金属键既无饱和性又无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子相结合，并趋于形成低能量的密堆结构。当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时，不至于使金属键破坏，这就使金属具有良好延展性，并且，由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电和导热性能。 1.2.2 离子键
(完整版)《材料科学基础》练习题集01
《材料科学基础》复习题 第1章原子结构与结合键 一、判断题： 4、金属键具有明显的方向性和饱和性。（ F） 5、共价键具有明显的方向性和饱和性。（ T） 6、组成固溶体的两组元完全互溶的必要条件是两组元的电负性相同。两组元的晶体结构相同（ F） 7、工程材料的强度与结合键有一定的关系，结合键能越高的材料，通常其弹性模量、强度和熔点越低。（F） 8、晶体中配位数和致密度之间的关系是配位数越大，致密度越小。（F ） 二、选择题： 1、具有明显的方向性和饱和性。 A、金属键 B、共价键 C、离子键 D、化学键 2、以下各种结合键中，结合键能最大的是。 A、离子键、共价键 B、金属键 C、分子键 D、化学键 3、以下各种结合键中，结合键能最小的是。 A、离子键、共价键 B、金属键 C、分子键 D、化学键 5、已知铝元素的电负性为1.61，氧元素的电负性为3.44，则Al 2O 3 中离子键结合的比 例为。 A、28% B、45% C、57% D、68% 6、以下关于结合键的性质与材料性能的关系中，是不正确的。P54 A、结合键能是影响弹性模量的主要因素，结合键能越大，材料的弹性模量越大。 B、具有同类型结合键的材料，结合键能越高，熔点也越高。 C、具有离子键和共价键的材料，塑性较差。 D、随着温度升高，金属中的正离子和原子本身振动的幅度加大，导电率和导热率 都会增加。（应该是自由电子的定向运动加剧） 7、组成固溶体的两组元完全互溶的必要条件是。 A、两组元的电子浓度相同 B、两组元的晶体结构相同 C、两组元的原子半径相同 D、两组元电负性相同 11、晶体中配位数和致密度之间的关系是。 A、配位数越大，致密度越大 B、配位数越小，致密度越大 C、配位数越大，致密度越小 D、两者之间无直接关系 三、填空题： 2、构成陶瓷化合物的两种元素的电负性差值越大，则化合物中离子键结合的比例越大。 3、体心立方结构的晶格常数为a，单位晶胞原子数为 2 、原子半径为
2005-2016年上海交通大学827材料科学基础试题真题
2005年上海交通大学材料科学基础考博试题[回忆版] 材料科学基础： 8选5。每题两问，每问10分，我当10个题说吧，好多我也记不清是那个题下的小问了。 1。填空。你同学应该买那本材料科学基础习题了吧，看好那本此题就没多大问题，因为重复性很强。 2。论述刃位错和螺位错的异同点 3。画晶面和晶向，立方密排六方一定要会，不仅是低指数；三种晶型的一些参数象原子数配位数之类的 4。计算螺位错的应力。那本习题也有类似的，本题连续考了两年，让你同学注意下此题 5。置换固熔体、间隙固熔体的概念，并说明间隙固熔体、间隙相、间隙化合物的区别。那本习题上有答案、 6。扩散系数定义，及对他的影响因素 7。伪共晶定义，还有个相关的什么共晶吧，区分下。根据这概念好像有个类似计算的题，这我没做，不太记得了，总之就是共晶后面有点内容看下 8。关于固熔的题，好像是不同晶型影响固熔程度的题，我就记得当时我画了个铁碳相图举例说明了下还有两个关于高分子的题，我没做也没看是啥题 总之，我觉得复习材科把握课本及习题，习题很重要，有原题，而且我发现交大考试重基础，基本概念要搞清楚，就没问题。 上海交通大学2012年材料科学基础考博试题[回忆版] 5 个大题，每个大题20分。下面列出的是材料科学基础的前五个大题，其中第一大题有几个想不起来了，暂列9个。 其实后边还有三道大题，一道是关于高分子的，一道是关于配位多面体的，还有最后一个是作为一个材料工作者结合经验谈谈对材料科学特别是对材料强韧化的看法和建议，我都没敢选。
一填空（20分，每空1分） 1 密排六方晶体有（）个八面体间隙，（）个四面体间隙 2 晶体可能存在的空间群有（230）种，可能存在的点群有（32）种。 3 离子晶体中，正负离子间的平衡距离取决于（），而正离子的配位数则取决于（）。（鲍林第一规则） 4 共价晶体的配位数服从（）法则。 5 固溶体按溶解度分为有限固溶体和无限固溶体，那么（）固溶体永远属于有限固溶体。 6 空位浓度的计算公式：（）。 7 菲克第一定律描述的是（）扩散过程，菲克第二定律描述的是（）扩散过程。 8 原子扩散的动力是（），物质由低浓度区域向高浓度区域的扩散过程称为（）。9 一次再结晶的动力是（），而二次再结晶的动力是（）。 二在立方晶体和密排六方晶体中画出下列米勒指数的晶面和晶向。（20分，每个2分）各有三个晶面、两个晶向，别的不记得了，就记得一个在密排六方中画[2 2 -4 3]晶向。 三简答 1 写出霍尔佩奇公式，并指出各参数的意义。（8分） 2 说明什么是屈服和应变失效，解释其机理。（12分） 四简答 1 忘了。。。（8分） 2 刃型位错和螺型位错的异同点（12分） 五相图题（20分）这个就是个送分题，Pb-Sn相图，分析w（Sn）%=50%的平衡凝固过程，并用杠杆定律计算室温下α相的含量。（见交大第三版材科第268、270页） 感言：可以看出，上交今年的材科题目比较简单，偏重于基础知识。这次考材科感觉像是上当了，复习的方向完全不对，那么多计算公式一个也没用到，像是一拳打出去扑了个空，而空间群有多少种、共价晶体配位数服从的8—N法则这种基础知识却没看到！所以以后要考的同学们一定要注意，课本要细细看一遍那，太难的题目基本不用做的。
第一章原子结构与键合
第一章原子结构与键合 1-1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪4个量子数来决定？1-2. 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？ 1-3. 在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？ 1-4. 何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？ 1-5. 铬的原子序数为24，它共有四种同位素：w(Cr)=4.31%的Cr原子含有26个中子，w(Cr)＝83.76%的Cr含有28个中子，w(Cr)＝9.55%的Cr含有29个中子，且w(Cr)＝2.38%的Cr含有30个中子。试求铬的相对原子质量。 1-6. 铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。 1-7. 锡的原子序数为50，除了4f亚层之外,其它内部电子亚层均已填满。试从原子结构角度来确定锡的价电子数。 1-8. 铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？ 1-9. 已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。 1-10. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 1-11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。
图1－1 1-12.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？ 1-13. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。试解释S这种行为的原因。 1-14. A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示： 这里x A和x B分别为A和B元素的电负性值。已知Ti、O、In和Sb 的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO2和InSb的IC%。1-15. Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g 中含有多少原子？ 1-16. 尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要比HCl的沸腾温度(-85℃)高？ 1-17.高分子链结构分为近程结构和远程结构。他们各自包括内容是什么？ 1-18.高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。 1-19.分别绘出甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)之原子排列与键合.
材料科学基础习题集
材料科学基础习题集（2010） 第1章: 原子结构与键合 1.原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？ 2.在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？ 3.在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下 元素结构有什么区别？性质如何递变？ 4.何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？ 5.铬的原子序数为24，它共有四种同位素：%的Cr原子含有26个中子，%含有28个中子，% 含有29个中子，且%含有30个中子。试求铬的相对原子质量。 6.铜的原子序数为29，相对原子质量为，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素 之含量百分比。 7.锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。试从原子结构角度来确定 锡的价电子数。 8.铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s 亚层中有几个电子？ 9.已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并 判断其金属性强弱。 10.S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。试解释S这种行为的原因？ 11.Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g中含有多少原子？ 12.尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要比HCl的沸腾温度(- 85℃)高？ 13. 高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释之。 14. 高密度的聚乙烯可以通过氯化处理即用氯原子来取代结构单元中氢原子的方法实现。若用氯取 代聚乙烯中8%的氢原子，试计算需添加氯的质量分数。 第2章：固体结构
化学选修三第一章《原子结构与性质》知识点及全套练习题(含答案解析)
第一章原子结构与性质 一.原子结构 1、能级与能层 2、原子轨道 3、原子核外电子排布规律 （1）构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。 能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错。 （说明：构造原理并不是说4s能级比3d能级能量低（实际上4s能级比3d能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。） （2）能量最低原理 原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 （3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理。 （4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自
旋方向相同，这个规则叫洪特规则。比如，p3 的轨道式为，而不是。 洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。 前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。 4、基态原子核外电子排布的表示方法 （1）电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K ：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K ：[Ar]4s1。 （2）电子排布图(轨道表示式) 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为 二、原子结构与元素周期表 1、原子的电子构型与周期的关系 （1）每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He 为1s2外，其余为ns2np6。He 核外只有2个电子，只有1个s 轨道，还未出现p 轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。 （2）一个能级组最多所容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类。但一个能级组不一定全部是能量相同的能级，而是能量相近的能级。 2、元素周期表的分区 （10根据核外电子排布 ①分区 ②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
上海交大材料科学基础知识点总结
第一章材料中的原子排列 第一节原子的结合方式 1 原子结构 2 原子结合键 （1）离子键与离子晶体 原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性； 离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。 （2）共价键与原子晶体 原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性； 原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。如高分子材料。 （3）金属键与金属晶体 原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性； 金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。 金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。 （3）分子键与分子晶体 原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。 分子晶体：熔点低，硬度低。如高分子材料。 氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O （4）混合键。如复合材料。 3 结合键分类 （1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。 （2）二次键（物理键）：分子键和氢键。 4 原子的排列方式 （1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长程有序，各向异性。 （2）非晶体：――――――――――不规则排列。长程无序，各向同性。 第二节原子的规则排列 一晶体学基础 1 空间点阵与晶体结构 （1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。图1-5 特征：a 原子的理想排列；b 有14种。 其中：
空间点阵中的点－阵点。它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。 描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。 空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。 （2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。 特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。 2 晶胞图1－6 （1）――－：构成空间点阵的最基本单元。 （2）选取原则： a 能够充分反映空间点阵的对称性； b 相等的棱和角的数目最多； c 具有尽可能多的直角； d 体积最小。 （3）形状和大小 有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。 （4）晶胞中点的位置表示（坐标法）。 3 布拉菲点阵图1－7 14种点阵分属7个晶系。 4 晶向指数与晶面指数 晶向：空间点阵中各阵点列的方向。 晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。 国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。 （1）晶向指数的标定 a 建立坐标系。确定原点（阵点）、坐标轴和度量单位（棱边）。 b 求坐标。u’,v’,w’。 c 化整数。u,v,w. d 加[ ]。[uvw]。 说明： a 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。 b 负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。 c 晶向族：晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。用
材料科学基础复习题纲
第一部分材料的原子结构 1、原子结构与原子的电子结构；原子结构、原子排列对材料性能的影响。 原子结构：原子由质子和中子组成的原子核以及核外的电子所构成。原子核内的中子显电中性，质子带有正电荷。对电子的描述需要四个量子数： 主量子数n：决定原子中电子能量以及与核的平均距离。 角动量量子数l: 给出电子在同一个量子壳层内所处的能级，与电子运动的角动量有关。 磁量子数m：给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。 自旋角动量量子数s：反映电子不同的自旋方向。 原子排列对材料性能影响： 固体材料根据原子的排列可分为两大类：晶体与非晶体。（有无固定的熔点和体积突变） 晶体：内部原子按某种特定的方式在三维空间呈周期性重复排列的固体。（常考名词解释） 非晶体：指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。（名词解释） 各向异性：晶体的各向异性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。（名词解释） 2、材料中的结合键的类型、本质，各结合键对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。(常考简答题或是论述题，很重要)
各结合键对材料性能的影响：一次键 离子键：离子键指正、负离子间通过静电作用形成的化学键。（无方向性和饱和性）共价键：由两个或多个 电负性相差不大的原 子间通过共用电子对 而形成的化学键。（有 方向性和饱和性） 金属键：金属中的自由 电子与金属正离子相 互作用所构成的键合二次键 范德瓦耳斯力：（又称分子间作用力）产生于分子或原子之间的静电相互作用。氢键：与电负性大、半径小的原子X（氟、氧、氮等）以共价键结合，若与电负性大的原子Y（与X相同的也可以）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的键，称为氢键。（X与Y可以是同一种类原子，如水分子之间的氢键）
材料科学基础 第三章
第三章 金属与陶瓷的结构 一、学习目的 材料的结构问题需分层次认识，第一层次是原子核外电子的排布即电子组态和电子构型；第二层次是原子与原子之间的排列位置与相互作用即晶体结构；第三层次是晶相、玻璃相的分布、大小、形状等即显微结构。固态物质按照原子间（或分子）的聚集状态可以分为晶体和非晶体，在金属与陶瓷中，这两种状态都存在，并且以晶体为主。在掌握了原子结构与化学键基础上，学习晶体结构基础知识，掌握固体中原子与原子之间的排列关系，对认识和理解材料性能至关重要。 二、本章主要内容 在结晶性固体中，材料的许多性能依赖于内部原子的排列，因此，必须掌握晶体特征和描述方法。本章从微观层次出发，介绍了金属、陶瓷材料的结构特点，介绍了结晶学的基础知识。主要内容包括： 1、 晶体和晶胞 晶体：是原子、离子或分子按照一定的空间结构排列所组成的固体，其质点在空间的分布具有周期性和对称性。 晶胞：是从晶体结构中取出的能够反映晶体周期性和对程性的重复单元。 2、 金属的晶体结构 金属原子之间靠金属键结合形成的晶体为金属晶体。金属晶体的三种类型和特征为： 面心立方晶体：晶胞中八个角上各有一个原子，六个面中心各有一个原子，角上的原子为临近8个晶胞所共有，每个面中心原子为2个晶胞所共有。晶胞的原子数为4。晶胞长度a （晶胞参数a=b=c ）与原子半径R 之间的关系为： 2a =晶胞中原子堆积系数（晶胞中原子体积与晶胞体积的比值）APF=0.74. 体心立方晶体：晶胞中八个角上各有一个原子，晶胞的中心有一个原子，角上的原子为临近8个晶胞所共有，所以，体心立方晶胞中的原子数为2。晶胞长度a （晶胞参数a=b=c ）与原子半径R 之间的关系为： a = 晶胞中原子堆积系数APF=0.68. 密排六方晶体：由两个简单六方晶胞穿插而成。形状为八面体，上下两个面为六角形，六个侧面为长方形。密排六方的晶胞参数有两个，a 为正六边形的边长，c 为上下底面的间距（晶胞高度） 。/c a ≈。晶胞中原子堆积系数APF=0.74。 金属晶体密度： C A nA V N ρ=. 3、陶瓷的晶体结构 陶瓷晶体中大量存在的是离子晶体，由于离子键不具有方向性和饱和性，有利于空间的紧密堆积，堆积方式取决于阴阳离子的电荷和离子半径r 的相对大