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第三章熔体和玻璃一,玻璃的结构参数晶子学说:硅酸盐玻璃是由无数“晶子”组成,“晶子”的化学性质取决于玻璃的化学组成。
所谓“晶子”不同于一般微晶,而是带有晶格变形的有序区域,在“晶子”中心质点排列较有规律,愈远离中心则变形程度愈大。
“晶子”分散在无定形部分的过渡是逐步完成的,两者之间无明显界线。
晶子学说的核心是结构的不均匀性及进程有序性。
无规则网络学说:凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样,也是由一个三度空间网络所构成。
这种网络是由离子多面体(三角体或四面体)构筑起来的。
晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成,而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。
试述微晶学说与无规则网络学说的主要观点,并比较两种学说在解释玻璃结构上的共同点和分歧。
解:微晶学说:玻璃结构是一种不连续的原子集合体,即无数“晶子”分散在无定形介质中;“晶子”的化学性质和数量取决于玻璃的化学组成,可以是独立原子团或一定组成的化合物和固溶体等微晶多相体,与该玻璃物系的相平衡有关;“晶子”不同于一般微晶,而是带有晶格极度变形的微小有序区域,在“晶子”中心质点排列较有规律,愈远离中心则变形程度愈大;从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的,两者之间无明显界限。
无规则网络学说:玻璃的结构与相应的晶体结构相似,同样形成连续的三维空间网络结构。
但玻璃的网络与晶体的网络不同,玻璃的网络是不规则的、非周期性的,因此玻璃的内能比晶体的内能要大。
由于玻璃的强度与晶体的强度属于同一个数量级,玻璃的内能与相应晶体的内能相差并不多,因此它们的结构单元(四面体或三角体)应是相同的,不同之处在与排列的周期性。
微晶学说强调了玻璃结构的不均匀性、不连续性及有序性等方面特征,成功地解释了玻璃折射率在加热过程中的突变现象。
网络学说强调了玻璃中离子与多面体相互间排列的均匀性、连续性及无序性等方面结构特征。
分化过程:架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。
缩聚过程:分化过程产生的低聚化合物相互发生作用,形成级次较高的聚合物,次过程为缩聚过程。
无机材料科学基础

第一章1、结晶学的发展,从其研究内容看主要包括以下几个方面:(1)晶体生长学:研究天然及人工晶体的形成,生长和变化的过程与机理以及控制和影响它们的因素。
(2)几何结晶学:研究晶体外表几何多面体的形状及其间的规律(3)晶体结构学:研究晶体内部结构中质点排列的规律性以及晶体结构的不完整性(4)晶体化学:研究晶体的化学组成以及晶体结构与性质之间关系及其规律(5)晶体物理学:研究晶体的各项物理性质及其产生的机理2、晶体:晶体是内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体,或者说晶体是格子构造的固体。
3、晶体的共同特征:是内部质点在三维空间按周期性的重复排列。
不具备这一特征的物体不是晶体。
4、晶体的基本性质:(1)结晶均一性:由于晶体内部结构的特征,因此,晶体在其任一部位上都具有相同的性质。
(2)各向异性:晶体在不同的方向上表现出性质的差异称为晶体的各向异性。
(3)自限性:晶体能自发的形成封闭的凸几何多面体外形的特征,称为晶体的自限性或自范性。
(4)对称性:晶体中的相同部分(包括晶面、晶棱)以及晶体的性质能够在不同的方向或位置上有规律的重复出现(5)最小内能性:在相同的热力学条件下,晶体与同组成的气体、液体及非晶质固体相比其内能最小。
因此,晶体最稳定。
5、对称:是指液体中相同部分之间的有规律重复。
6、对称操作:是指能使对称物体中各相同部分做有规律重复的变换动作, 又称对称变换。
7、晶体的对称要素:(1)对称中心(符号C)(2)对称面(符号P)(3)对称轴(符号L n)(4)倒转轴(Li n)(5)映转轴(Lsn)8、对称型(32种):宏观晶体中对称要素的集合,包含了宏观晶体中全部对称要素的总和以及它们相互间的组合关系。
9、三大晶族、七个晶系:P710、整数定律:若以平行于三根不共面晶棱的直线为坐标轴,则晶体上任意两个晶面在三个坐标轴上截距的比值之比为一简单整数比。
10、单行:是指能借助于对称性之全部对称要素的作用而相互联系起来的一组晶面的组合。
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无机材料科学与基础1.名词解释二八面体:在层状硅酸盐矿物中,若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体结构。
三八面体:在层状硅酸盐矿物中,若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体结构。
稳态扩散:扩散质点浓度不随时间变化。
不稳态扩散:扩散质点浓度随时间变化,扩散通量与位置有关。
互扩散:有浓度差的空间扩散。
自扩散:没有浓度差的扩散。
顺扩散:由高浓度区向低浓度区的扩散叫顺扩散,又称下坡扩散。
逆扩散:由低浓度区向高浓度区的扩散叫逆扩散,又称上坡扩散。
本征扩散:不含有不含有任何杂质的物质中由于热起伏引起的扩散。
非本征扩散:非热能引起,如由杂质引起的扩散。
刃型位错:滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。
螺型位错:位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错热缺陷:在没有外来原子时,当晶体的热力学温度高于0K时,由于晶格原子热振动,使一部分能量较大的原子离开正常的平衡位置,造成缺陷,这种由于原子热振动而产生的缺陷称为热缺陷。
杂质缺陷:由于杂质进入晶体而产生的缺陷。
点缺陷:在三维方向上尺寸都很小(远小于晶体或晶粒的线度)的缺陷。
线缺陷:是指晶体部结构中沿着某条线(行列)方向上的周围局部围所产生的晶格缺陷。
它的表现形式主要是位错。
弗兰克尔缺陷:在晶格原子振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置后,进入晶格点的间隙位置,变成间隙原子,而在原来的位置上形成一个空位,这样的缺陷称为弗兰克尔缺陷。
肖特基缺陷:如果正常格点上的原子,热起伏过程中获得能量离开平衡位置,跳跃到晶体的表面,在原正常格点上留下空位,这种缺陷称为肖特基缺陷。
类质同晶:物质结晶时,其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其他离子或原子所占有,共同组成均匀的、呈单一相的晶体,不引起键性和晶体结构变化的现象。
同质多晶:同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
一致熔融化合物:是一种稳定的化合物,它与正常的纯物质一样具有固定的熔点,熔化时所产生的液相与化合物组成一致,故称一致熔融化合物。
无机材料科学基础(第一章)

第一章结晶学基础§1-1 晶体的基本概念与性质一、晶体的基本概念1、晶体的概念:晶体是内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体。
晶体是具有格子构造的固体。
2、等同点:在晶体结构中占据相同的位置和具有相同的环境的几何点。
3、空间点阵:由一系列在三维空间按周期性排列的几何点。
4、阵点or结点:空间点阵中的几何点或等同点。
5、行列:在空间点阵中,分布在同一直线上的结点构成一个行列。
6、结点间距:行列中两个相邻结点间的距离。
7、网面:连接分布在三维空间内的结点构成空间格子。
二、晶体的性质1、结晶均一性:由于晶体内部结构的特性,因此,晶体在其任一部位上都具有相同的性质。
2、各向异性:晶体在不同的方向上表现出的性质的差异。
3、自限性:or自范性晶体能自发形成封闭的凸几何多面体外形的特征。
晶面:结晶多面体上的平面。
晶棱:晶面的交棱。
4、对称性:晶体中相同部分(包括晶面、晶棱等)以及晶体的性质能够在不同的方向或位置上有规律地重复出现。
5、最小内能性:在相同的热力学条件下,晶体与同组气体、液体以及非晶质固体相比其内能为最小。
§1-2 晶体的宏观对称性一、对称的概念1、对称:是指物体中相同部分之间的有规律重复。
2、对称条件:物体必须有若干个相同的部分以及这些相同部分能借助于某种特定的动作发生有规律的重复。
3、对称变换(对称操作):指能使对称物体中各个相同部分作有规律重复的。
4、对称要素:指在进行对称变换时所凭借的几何要素—点、线、面等。
二、晶体的对称要素宏观晶体中的对称要素有:1、对称中心(符号C):是一个假象的几何点,其相应的对称变换是对于这个点的倒反(反伸)。
在晶体中如有对称中心存在必位于晶体的几何中心。
2、对称面(符号P):假想的平面,其相应的对称变换是对此平面的反映。
3、对称轴(符号Ln):是一根假想的直线,相应的对称变换是绕此直线的旋转。
轴次n:物体在旋转一周的过程中复原的次数对称该对称轴的轴次。
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无机材料科学与基础1.名词解释二八面体:在层状硅酸盐矿物中,若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体结构。
三八面体:在层状硅酸盐矿物中,若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体结构。
稳态扩散:扩散质点浓度不随时间变化。
不稳态扩散:扩散质点浓度随时间变化,扩散通量与位置有关。
互扩散:有浓度差的空间扩散。
自扩散:没有浓度差的扩散。
顺扩散:由高浓度区向低浓度区的扩散叫顺扩散,又称下坡扩散。
逆扩散:由低浓度区向高浓度区的扩散叫逆扩散,又称上坡扩散。
本征扩散:不含有不含有任何杂质的物质中由于热起伏引起的扩散。
非本征扩散:非热能引起,如由杂质引起的扩散。
刃型位错:滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。
螺型位错:位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错热缺陷:在没有外来原子时,当晶体的热力学温度高于0K时,由于晶格内原子热振动,使一部分能量较大的原子离开正常的平衡位置,造成缺陷,这种由于原子热振动而产生的缺陷称为热缺陷。
杂质缺陷:由于杂质进入晶体而产生的缺陷。
点缺陷:在三维方向上尺寸都很小(远小于晶体或晶粒的线度)的缺陷。
线缺陷:是指晶体内部结构中沿着某条线(行列)方向上的周围局部范围内所产生的晶格缺陷。
它的表现形式主要是位错。
弗兰克尔缺陷:在晶格内原子振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置后,进入晶格点的间隙位置,变成间隙原子,而在原来的位置上形成一个空位,这样的缺陷称为弗兰克尔缺陷。
肖特基缺陷:如果正常格点上的原子,热起伏过程中获得能量离开平衡位置,跳跃到晶体的表面,在原正常格点上留下空位,这种缺陷称为肖特基缺陷。
类质同晶:物质结晶时,其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其他离子或原子所占有,共同组成均匀的、呈单一相的晶体,不引起键性和晶体结构变化的现象。
同质多晶:同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
一致熔融化合物:是一种稳定的化合物,它与正常的纯物质一样具有固定的熔点,熔化时所产生的液相与化合物组成一致,故称一致熔融化合物。
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相律以及相图中的一些基本概念 水型物质相图的特点(固液界线的斜率为负) 单元系统相图中可逆与不可逆多晶转变的特点 SiO2相图中的多晶转变(重建型转变、位移型转变) 一致熔化合物和不一致熔化合物的特点 形成连续固溶体的二元相图的特点(没有二元无变量点) 相图的坐标系统由什么来决定(相平衡系统中的最大自由度) 界线、连线的概念,以及他们的关系
01
等含量规则、线规则、切线规则、重心规则。
03
独立析晶(非平衡析晶)
04
三元相图析晶路径的分析
05
判断化合物的性质
06
划分副三角形
07
标出界线上的温度走向和界线的性质
08
确定无变量点的性质
09
分析具体的析晶路程
第六章、扩散与固相反应
1、固体中扩散的特点 2、菲克定律(宏观现象) 菲克第一定律:稳态扩散 菲克第二定律:不稳态扩散 3、扩散系数是一个什么样的参数 4、扩散推动力(化学位梯度) 5、扩散系数的一般热力学关系式 6、质点的扩散方式(五种、其中空位最常见,所需能量最小) 7、本征扩散、非本征扩散,及其相应的扩散系数D 产生本征扩散与非本征扩散的原因,分析、计算 8、萤石结构的ZrO2中Zr4+和O2-哪个扩散的活化能大? Zr4+
第七章、相变
1、相变的概念(相的概念等) 2、相变的分类 3、一级相变、二级相变 4、固态相变 马氏体相变、有序-无序相变 5、相变过程中的亚稳态 6、晶核的形成条件、临界晶核rk。(要有△T) 7、影响成核速率的因素:核坯的数目、质点加到核坯上的速率 Iv=P·D 8、均匀成核、非均匀成核,选择成核剂的要求。 9、晶体生长速率 10、成核与晶体生长相比,需要更大的△T
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结晶学基础晶体与非晶体晶体(crystal)是内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。
内部质点不作规则排列,不具有格子构造的固体,称为非晶体对称要素和对称型及其表示在进行对称操作时所借助的几何要素——点、线、面等,称为对称要素。
微观对称要素主要有以下三种平移轴:是一直线方向,相应的对称变换为沿此直线方向平移一定的距离。
螺旋轴:也是一种复合的对称要素,其辅助几何要素为一根假想的直线及与之平行的直线方向。
相应的对称变换是绕此直线旋转一定角度和沿此直线方向平移的结合(左旋和右旋)。
滑移面(象移面):是一种复合的对称要素,其辅助几何要素有两个,一个假想的平面和平行此平面的某一直线方向。
相应的对称变换是对此平面的反映和沿此直线方向平移的联合。
对称型:对称要素的组合(集合),包含了晶体中全部对称要素的总和及其相互间的组合,又称为点群。
晶体的对称分类(原则和分类体系)分类原则晶族的划分:根据有无高次轴及其数目分为高级、中级和低级晶族。
晶系的划分:根据对称型的具体特点(Ln、Lin的轴次和数目)分为七个晶系。
具体分类(见表)晶体定向原则及结晶符号晶体的定向就是选择结晶轴、建立坐标轴,通常有三轴定向(米氏定向)和四轴定向(布拉维定向)结晶符号结晶符号:表示晶面、晶棱等在晶体上方位的简单的数字符号。
晶面符号(米氏符号):由晶面在三个坐标轴的截距系数p、q、r的倒数比,经简化后按a、b、c轴次序连写在一起,再加小括号而得。
其通式(hkl),其中h、k、l称为晶面的米氏指数。
结晶轴与对称轴结晶轴又称之为晶轴,按一定法则在晶体中人为地选择的三根(或四根)坐标轴。
通常,具有最高对称次数之轴,选作结晶轴之一。
对称轴(symmetry axis) (Ln):是一假想的直线,相应的对称操作为围绕此直线的旋转后,可使相同部分重复。
旋转一周重复的次数称为轴次n。
重复时所旋转的最小角度称基转角α。
两者之间的关系为n=360°/α。
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第三章练习题1一、填空题1.玻璃具有下列通性:各向同性、介稳性、熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性、熔融态向玻璃态转化时物理、化学性能随温度变化的连续性。
2.在硅酸盐熔体中,当以低聚物为主时,体系的粘度低、析晶能力大。
3.物质在熔点时的粘度越高越容易形成玻璃,Tg/Tm 大于2/3(大于,等于,小于)时容易形成玻璃。
4.熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态,在冷却的过程中可以出现结晶化、玻璃化和分相三种不同的相变过程。
5.当SiO2含量比较高时,碱金属氧化物降低熔体粘度的能力是Li2O < Na2O < K2O。
6. 2Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中,结构参数Y为 3 。
7.从三T曲线可以求出为避免析出10-6分数的晶体所需的临界冷却速率,该速率越小,越容易形成玻璃。
8.NaCl和SiO2两种物质中SiO2容易形成玻璃,因其具有极性共价键结构。
9.在Na2O-SiO2熔体中,当Na2O/Al2O3<1时,加入Al2O3使熔体粘度降低。
10. 硅酸盐熔体中聚合物种类,数量与熔体组成(O/Si)有关,O/Si比值增大,则熔体中的高聚体[SiO4]数量减少。
11.硅酸盐熔体中同时存在许多聚合程度不等的负离子团,其种类、大小和复杂程度随熔体的组成和温度而变。
当温度不变时,熔体中碱性氧化物含量增加,O/Si比值增大,这时熔体中高聚体数量减少。
二、问答题1.试述熔体粘度对玻璃形成的影响?在硅酸盐熔体中,分析加入—价碱金属氧化物、二价金属氧化物或B2O3后熔体粘度的变化?为什么?答:1) 熔体粘度对玻璃形成具有决定性作用。
熔体在熔点时具有很大粘度,并且粘度随温度降低而剧烈地升高时,容易形成玻璃。
2) 在硅酸盐熔体中,加入R2O,随着O/Si比增加,提供游离氧,桥氧数减小,硅氧网络断裂,使熔体粘度显著减小。
加入RO,提供游离氧,使硅氧网络断裂,熔体粘度降低,但是由于R2+的场强较大,有一定的集聚作用,降低的幅度较小。
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第三章练习题1一、填空题1.玻璃具有下列通性:各向同性、介稳性、熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性、熔融态向玻璃态转化时物理、化学性能随温度变化的连续性。
2.在硅酸盐熔体中,当以低聚物为主时,体系的粘度低、析晶能力大。
3.物质在熔点时的粘度越高越容易形成玻璃,Tg/Tm 大于2/3(大于,等于,小于)时容易形成玻璃。
4.熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态,在冷却的过程中可以出现结晶化、玻璃化和分相三种不同的相变过程。
5.当SiO2含量比较高时,碱金属氧化物降低熔体粘度的能力是Li2O < Na2O < K2O。
6. 2Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中,结构参数Y为 3 。
7.从三T曲线可以求出为避免析出10-6分数的晶体所需的临界冷却速率,该速率越小,越容易形成玻璃。
8.NaCl和SiO2两种物质中SiO2容易形成玻璃,因其具有极性共价键结构。
9.在Na2O-SiO2熔体中,当Na2O/Al2O3<1时,加入Al2O3使熔体粘度降低。
10. 硅酸盐熔体中聚合物种类,数量与熔体组成(O/Si)有关,O/Si比值增大,则熔体中的高聚体[SiO4]数量减少。
11.硅酸盐熔体中同时存在许多聚合程度不等的负离子团,其种类、大小和复杂程度随熔体的组成和温度而变。
当温度不变时,熔体中碱性氧化物含量增加,O/Si比值增大,这时熔体中高聚体数量减少。
二、问答题1.试述熔体粘度对玻璃形成的影响?在硅酸盐熔体中,分析加入—价碱金属氧化物、二价金属氧化物或B2O3后熔体粘度的变化?为什么?答:1) 熔体粘度对玻璃形成具有决定性作用。
熔体在熔点时具有很大粘度,并且粘度随温度降低而剧烈地升高时,容易形成玻璃。
2) 在硅酸盐熔体中,加入R2O,随着O/Si比增加,提供游离氧,桥氧数减小,硅氧网络断裂,使熔体粘度显著减小。
加入RO,提供游离氧,使硅氧网络断裂,熔体粘度降低,但是由于R2+的场强较大,有一定的集聚作用,降低的幅度较小。
加入B2O3,加入量少时,B2O3处于三度空间连接的[BO4]四面体中,使结构网络聚集紧密,粘度上升。
随着B2O3含量增加,B3+开始处于[BO3]三角形中使结构网络疏松,粘度下降。
1当我排队等着站上小便池的时候有人已经在大便池先尿了■■■■■■■■■■■■张为政整理■■■■■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■■■■2.试阐述网络形成体和网络变性体。
玻璃网络形成体:其单键强度>335KJ/MOL。
这类氧化物能单独形成玻璃。
网络变性体:其单键强度<250KJ/MOL。
这类氧化物不能形成玻璃,但能改变网络结构,从而使玻璃性质改变。
网络中间体:其单键强度介于250~335KJ/MOL。
这类氧化物的作用介于玻璃形成体和网络改变体两者之间。
3. 无规则网络学说的要点。
学说要点:玻璃的结构与相应的晶体结构相似,同样形成连续的三维空间网络结构。
这种网络是离子多面体构筑起来的。
晶体结构网是由多面体无数次有规律重复而构成,而玻璃中结构多面体重复没有规律性。
4.晶子假说要点学说要点:硅酸盐玻璃是由无数“晶子”组成,“晶子”的化学性质取决于玻璃的化学组成。
所谓“晶子”不同于一般微晶,而是带有晶格变形的有序区域,在“晶子”中心质点排列较有规律,愈远离中心则变形程度愈大。
“晶子”分散在无定形介质中,并从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的,两者之间无明显界限。
5. 试从结构上比较硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别。
(1)在晶体中,硅氧骨架按一定的对称规律排列;在玻璃中是无序的;(2)在晶体中,骨架外的金属阳离子占据点阵中的固定位置;在玻璃中,他们均匀地分布在骨架的空腔内,并起着平衡氧电荷的作用;(3)在晶体中,只有当骨架外阳离子半径相近时,才能发生同晶置换;在玻璃中,不论半径如何,只要遵循电价规则,骨架外的阳离子均能发生互相置换;(4)在晶体中,氧化物有固定的化学计量;在玻璃中氧化物可以非化学计量的任意比例混合。
三、计算题1.有两种不同配比的玻璃,其组成如下:试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小?答:对于1:Na2O/Al2O3<1,所以Al2O3为网络变性体Z=4 R1=(10.57+3×12.86+2×76.57)/76.57=2.64∴Y1=2.72 对于2:Na2O/Al2O3>1,所以Al2O3为网络形成体Z=4 R2=(20.3+3×6.17+2×73.49)/(2×6.17+73.49)=2.17∴ Y2= 3.66 ∵Y1﹤Y2∴序号1的玻璃组成的粘度比序号2的玻璃小。
2. 熔体粘度在727℃时是108dp·s,在1156℃时是104dp·s,在什么温度下它是107dp·s(用logη=A+B/T解之)?求该熔体的粘性流动活化能?第四章一、填空题1、在固-液两相接触时,为了使液相对固相润湿,在固-气(γSV)、液-气(γLV)界面张力不变时,必须使液-固(γLS)界面张力减小。
2、在粘土颗粒周围吸附着定向水分子层和水化阳离子,这部分水称为牢固结合水。
3、按晶界两边排列原子的连贯性,可将晶界分为共格晶界、半共格晶界和非共格晶界4、粘土带负电荷的原因主要由同晶置换、高岭石中破键和吸附在粘土表面的腐殖质离解而产生。
5、同价阳离子饱和的粘土其ζ电位随离子半径增大而降低。
6、当润湿角小于90度时,固体表面越粗糙,固液表面润湿性越好。
7、润湿的类型有附着润湿、铺展润湿和浸渍润湿三类,其中铺展润湿是润湿的最好境界。
8、粘土表面吸附的阳离子的电价越高,其ζ电位越小。
9、凸面的蒸汽压大于平面。
10、在离子晶体表面,表面双电层越厚,表面能越小,硬度越低。
二、名词解释1、维尔威学说松弛过程:处于表面层的负离子外侧是不饱和的,电子云将拉向内侧的正离子一方而发生极化变形,表面质点通过电子云极化变形来降低表面能的这一过程称为松弛。
松弛在瞬间完成,其结果改变了表面层的键性。
重排过程:从晶格点阵的稳定性考虑,作用力较大、极化率小的正离子处于稳定的晶格位置。
为降低表面能,各离子周围作用能应尽量趋于对称,因而正离子在内部质点作用下向晶体靠拢,而易极化的负离子受诱导极化偶极子排斥而被推向外侧,从而形成表面双电子层。
随着重排过程的进行,表面层中离子键性逐渐过渡为共价键性,固体表面好像被一层负离子所屏蔽并导致表面层在组成上成为非化学计量。
2、泥浆的触变性泥浆静止时内部的网状结构会稠化成胶状物质,当再进行搅拌或振荡时,又会恢复其原有的流动性的性质3、泥浆的可塑性当粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团,该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后,可以塑造成任何形状,当去除应力泥团能保持其形状,这种性质称为可塑性。
4、ζ电位双电层中吸附层和扩散层之间的电位差。
5、晶界凡结构相同而取向不同的晶体相互接触,其接触面称为晶界三、简答题1、固体是如何降低系统的表面能的,为什么相同组成的固体的表面能总是高于液体的表面能?固体表面通过表面质点的极化、变形、重排降低固体的表面能;液体分子可自由移动通过形成球形表面来降低表面能;固体质点不能自由移动只能通过表面质点的极化、变形、重排降低表面能因此表面能总是高于同组成的液体的表面能。
2、什么叫弛豫表面?NaCl单晶表面具有什么样的结构特点?表面上的原子产生相对于正常位置的上、下位移,称为表面弛豫。
NaCl 单晶中处于表面层的负离子只受到上下和内侧正离子的作用,而外侧是不饱和的。
电子云将被拉向内侧的正离子一方而变形,使该负离子诱导成偶极子。
这样就降低了晶体表面的负电场。
接着,表面层离子开始重排以使之在能量上趋于稳定。
为此,表面的负离子被推向外侧,正离子被拉向内侧从而形成了表面双电层。
3、表面力的存在使固体表面处于高能量状态,然而,能量愈高系统愈不稳定,那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。
一是通过表面质点的极化、变形、重排来降低表面能,二是通过吸附来降低表面能。
4、何谓表面张力和表面能?在固态和液态这两者有何差别?表面张力:垂直作用在单位长度线段上的表面紧缩力或将物体表面增大一个单位所需作的功;σ=力/总长度(N/m)表面能:恒温、恒压、恒组成情况下,可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功称为表面能;J/ m2=N/m液体:不能承受剪应力,外力所做的功表现为表面积的扩展,因为表面张力与表面能数量是相同的;固体:能承受剪切应力,外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变,表面张力与表面能不等。
四、计算题1、在石英玻璃熔体下20cm处形成半径为5×10-8m的气泡,熔体密度ρ=2200kg/m3,表面张力γ=0.29N/m,大气压力维1.01×105Pa,求形成此气泡所需最低内压力是多少?解:P1(熔体柱静压力)=hρg=0.2×2200×9.81=4316.4kg/m·s2=4316.4N/m2=4316.4Pa附加压力△P=2γ/r=2×0.29/5×10-8=1.16×107Pa,故形成此气泡所需压力至少为P=P1+△P+P大气=4.16+1.16×107+1.01×105=117.04×105第七章 练习题一、填空题1. 固体质点扩散的推动力是 化学位梯度 。
2. 由点缺陷(肖特基和弗兰克尔缺陷)引起的扩散为 本征 扩散, 空位来源于掺杂而引起的扩散为 非本征 扩散。
3. 今有原料Mg (OH )2、MgO 、γ-Al 2O 3、α-Al 2O 3用于合成镁铝尖晶石,从提高反应速率的角度出发,选择 Mg (OH )2、γ-Al 2O 3 。
4. 在氧化气氛下,FeO 形成非化学计量化合物,铁空位浓度与氧分压关系为 PO 21/6 (注:网上答案为1/6) 。
5. 本征扩散的扩散系数 )ln ln 1(i i i i N RTB D ∂∂+=γ ,其扩散活化能由 空位形成能 和质子迁移能 组成。
6. 固体中扩散的主特点为各向异性,速度小,高温固体质点之间的作用力较强,开始扩散温度较高,但远低于熔点。
固体是凝聚体,质点以一定方式堆积,质点迁移必须越过势垒,因而扩散速率较低,迁移的自由程约为晶格常数大小。
由于晶体的对称性和周期性限制了质点迁移的方向,因而晶体中质点扩散有各向异性。
7. 温度对扩散系数的影响依赖关系式: D=D 0 exp(-Q/RT) 。
8.固相反应合成钴铝尖晶石,从提高反应速度的角度分析,氧化铝原料采取轻烧氧化铝更好,这是由于 晶形转变能够提高活性 。