《e无机材料化学》PPT课件
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《无机化学绪论》课件
更好地认识其在社会发展和人类生活中的作用和价值。
04 无机化学实验基础
实验目的与要求
掌握无机化学实验的基本操作方 法和技能。
了解无机化学实验的基本原理和 实验方法。
培养实验观察、分析和解决问题 的能力，培养实验素养和科学精
神。
实验安全与防护
遵守实验室安全规定，确保实验安全 。
注意个人防护，佩戴必要的防护用品 ，如实验服、护目镜、手套等。
熟悉常见危险品和危险源，掌握应急 处理方法。
实验器材与试剂
熟悉实验所需的仪器、设备和试剂，了解其使用方法和注意事项。 掌握实验器材的清洗、保养和维修方法，确保实验器材的完好和准确。
注意试剂的储存和使用，避免试剂的浪费和污染。
05 无机化学的学习方法与建 议
学习无机化学的方法
01
02
03
04
掌握基础知识
通过分析分子结构可以预测物 质的溶解度、熔点、沸点等性 质。
酸碱反应与氧化还原反应
酸碱反应是指酸和碱之间的中和反应，通过质子的转移实现。 氧化还原反应涉及电子的转移，是许多化学反应的重要类型，如燃烧和电池反应。
酸碱反应和氧化还原反应是理解无机化学中许多反应机制的基础。
03 无机化学的分类与应用
单质与化合物
详细描述
根据性质，无机化合物可分为酸、碱、盐、氧化物等；根据组成，无机化合物可分为单质、二元化合物、三元或 多元化合物等；根据结构，无机化合物可分为分子晶体、原子晶体、离子晶体等。这些分类有助于理解和研究无 机化合物的性质和反应。
无机化合物的应用
总结词
无机化合物在生产和生活中的应用广泛。
详细描述
在生产中，无机化合物被广泛应用于农业、工业、医药、环保等领域。例如，化肥、农 药、建筑材料、冶金、电子工业、新能源等领域都离不开无机化合物的支持。在生活中 ，我们也经常接触到无机化合物，如水、食盐、氧气等。了解无机化合物的应用有助于
04 无机化学实验基础
实验目的与要求
掌握无机化学实验的基本操作方 法和技能。
了解无机化学实验的基本原理和 实验方法。
培养实验观察、分析和解决问题 的能力，培养实验素养和科学精
神。
实验安全与防护
遵守实验室安全规定，确保实验安全 。
注意个人防护，佩戴必要的防护用品 ，如实验服、护目镜、手套等。
熟悉常见危险品和危险源，掌握应急 处理方法。
实验器材与试剂
熟悉实验所需的仪器、设备和试剂，了解其使用方法和注意事项。 掌握实验器材的清洗、保养和维修方法，确保实验器材的完好和准确。
注意试剂的储存和使用，避免试剂的浪费和污染。
05 无机化学的学习方法与建 议
学习无机化学的方法
01
02
03
04
掌握基础知识
通过分析分子结构可以预测物 质的溶解度、熔点、沸点等性 质。
酸碱反应与氧化还原反应
酸碱反应是指酸和碱之间的中和反应，通过质子的转移实现。 氧化还原反应涉及电子的转移，是许多化学反应的重要类型，如燃烧和电池反应。
酸碱反应和氧化还原反应是理解无机化学中许多反应机制的基础。
03 无机化学的分类与应用
单质与化合物
详细描述
根据性质，无机化合物可分为酸、碱、盐、氧化物等；根据组成，无机化合物可分为单质、二元化合物、三元或 多元化合物等；根据结构，无机化合物可分为分子晶体、原子晶体、离子晶体等。这些分类有助于理解和研究无 机化合物的性质和反应。
无机化合物的应用
总结词
无机化合物在生产和生活中的应用广泛。
详细描述
在生产中，无机化合物被广泛应用于农业、工业、医药、环保等领域。例如，化肥、农 药、建筑材料、冶金、电子工业、新能源等领域都离不开无机化合物的支持。在生活中 ，我们也经常接触到无机化合物，如水、食盐、氧气等。了解无机化合物的应用有助于
无机材料化学(第3讲)
Mg2+占据1/8四面体隙，Al3+占据1/2八面体隙。
AB2O4型中： A和B的总电价为8。 A为二价金属，如：Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Zn2+、Ni2+等； B为三价金属，如：Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等
尖晶石结构分为正型和反型两类：
正型尖晶石：A2+都填充在四面体空隙中(8个)， B3+ 都填充在八面体空隙中(16个) ，
尖晶石：MgAl2O4 O2-离子面心立方堆积， Mg2+占据1/8四面体隙， Al3+占据1/2八面体隙。
每一个尖晶石晶胞含 32个O2-， 8个Mg2+和 16个Al3+ ，即一个晶 胞中相当于含有 8 个 [MgAl2O4] “分子”。
尖晶石晶胞图
每个尖晶石晶胞含8个小立方体，每个小立方体中O2-面心 立方堆积，含4个O2- ，共32个O2- 。32个O2-堆积形成64 个四面体空隙和32个八面体空隙 (1∶2∶1)。
（2）钛铁矿（FeTiO3）型结构 (ABO3型)
刚玉型化合物结构中，若正离子是两种，便形成钛铁 矿型结构。O2-六方密堆积，Fe2+和Ti4+离子规则交替占 据其中2/3八面体空隙。
在这类ABO3型化合物中: 若A为+2价离子，则B为+4价离子; 若A为+1价离子，则B为+5价离子;
A和B两正离子的总价数等于Al2O3分子中两个铝离子的总价数+6。 ABO3中两正离子不等价，故其结构的对称性较 之A2B3会差一些。
Na+的配位数为6，配位多 面体构型为八面体。
AB2O4型中： A和B的总电价为8。 A为二价金属，如：Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Zn2+、Ni2+等； B为三价金属，如：Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等
尖晶石结构分为正型和反型两类：
正型尖晶石：A2+都填充在四面体空隙中(8个)， B3+ 都填充在八面体空隙中(16个) ，
尖晶石：MgAl2O4 O2-离子面心立方堆积， Mg2+占据1/8四面体隙， Al3+占据1/2八面体隙。
每一个尖晶石晶胞含 32个O2-， 8个Mg2+和 16个Al3+ ，即一个晶 胞中相当于含有 8 个 [MgAl2O4] “分子”。
尖晶石晶胞图
每个尖晶石晶胞含8个小立方体，每个小立方体中O2-面心 立方堆积，含4个O2- ，共32个O2- 。32个O2-堆积形成64 个四面体空隙和32个八面体空隙 (1∶2∶1)。
（2）钛铁矿（FeTiO3）型结构 (ABO3型)
刚玉型化合物结构中，若正离子是两种，便形成钛铁 矿型结构。O2-六方密堆积，Fe2+和Ti4+离子规则交替占 据其中2/3八面体空隙。
在这类ABO3型化合物中: 若A为+2价离子，则B为+4价离子; 若A为+1价离子，则B为+5价离子;
A和B两正离子的总价数等于Al2O3分子中两个铝离子的总价数+6。 ABO3中两正离子不等价，故其结构的对称性较 之A2B3会差一些。
Na+的配位数为6，配位多 面体构型为八面体。
大学无机化学课件完整版
原子的大小可以用原子半径来表示，原子半径随着原子序数的增加而呈
现周期性的变化。同一周期内，从左到右原子半径逐渐减小；同一族内，
从上到下原子半径逐渐增大。
02
电离能
表示原子失去电子的难易程度。电离能越大，原子越难失去电子。同一
周期内，从左到右电离能逐渐增大；同一族内，从上到下电离能逐渐减
小。
03
电负性
离子键的强度
离子键的强度与离子的电 荷、半径及电子构型有关， 电荷越高、半径越小，离 子键越强。
共价键及共价分子
共价键的形成
01
原子间通过共用电子对形成的化学键称为共价键，共价键具有
方向性和饱和性。
共价分子的结构
02
共价分子中原子间通过共价键连接，形成分子构型和空间构型。
共价键的类型
03
根据电子对的成键方式，共价键可分为σ键和π键，其中σ键比π
生活中无机化学应用实例
食盐
食盐是氯化钠的俗称，是生活中最常用的调味品之一，也是人体 必需的无机盐之一。
肥皂
肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠盐，属于无机盐类表面活性剂， 具有去污、乳化等作用。
陶瓷
陶瓷材料大多由无机非金属氧化物组成，如氧化铝、氧化硅等， 具有优良的物理和化学性质。
工业中无机化学应用实例
键更稳定。
金属键及金属晶体
金属键的形成
金属原子间通过自由电子的相互作用形成的化学键称为金属键。
金属晶体的结构
金属晶体中金属原子通过金属键连接，形成紧密堆积的结构，具有 良好的导电、导热和延展性。
金属键的强度
金属键的强度与金属原子的电负性、原子半径及价电子数有关，电 负性越小、原子半径越大、价电子数越多，金属键越强。
无机化学基础知识PPT课件
元素周期表是元素周期律用表 格表达的具体形式，它反映元 素原子的内部结构和它们之间 相互联系的规律。
元素性质递变规律
原子半径
同一周期（稀有气体除外），从 左到右，随着原子序数的递增， 元素原子的半径递减；同一族中， 由上而下，随着原子序数的递增， 元素原子半径递增。
主要化合价
同一周期中，从左到右，随着原 子序数的递增，元素的最高正化 合价递增（从+1价到+7价），第 一周期除外，第二周期的Ｏ、Ｆ 元素除外；最低负化合价递增 （从-4价到-1价）第一周期除外， 由于金属元素一般无负化合价， 故从ⅣＡ族开始。元素最高价的 绝对值与最低价的绝对值的和为8。
THANKS
感谢观看
酸碱指示剂
用于指示酸碱反应终点的 试剂，如酚酞、甲基橙等。
沉淀溶解平衡原理及应用
沉淀溶解平衡
应用
在一定条件下，难溶电解质在溶液中 的溶解与沉淀达到动态平衡。
通过控制溶液中的离子浓度，可实现 难溶电解质的分离、提纯和制备。
溶度积常数（Ksp）
表示难溶电解质在溶液中达到沉淀溶 解平衡时，各离子浓度幂的乘积，是 衡量难溶电解质溶解度的重要参数。
元素的金属性和非金 属性
同一周期中，从左到右，随着原 子序数的递增，元素的金属性递 减，非金属性递增；同一族中， 由上而下，随着原子序数的递增， 元素的金属性递增，非金属性递 减。
03
化学键与分子结构
离子键形成及特点
离子键的形成
通过原子间电子转移形成正、负离子，由静电作用相互吸引。
离子键的特点
较高的熔点和沸点，良好的导电性和导热性，在水溶液中易离 解。
03
波尔模型
电子只能在一些特定的轨道上运动，电子在这些轨道上运动时离核的远
湖南大学《无机材料物理化学》课件-第五章 热力学应用
将经典热力学理论与方法用于如硅酸盐这样 凝聚系统，须注意其理论与方法在凝聚态体系中 应用的特点和局限性。
一、化学反应过程的方向性
化学反应是凝聚态系统常见的物化过程。恒 温、恒压条件下只做膨胀功的开放体系，化学反 应过程沿吉布斯自由能减少的方向自发进行。过 程自发进行的判据为：
GT·P ≤ 0
(5-1)
故不能认为在所有情况下对一过程的热 力学估计就将决定这一过程的实际状况。
特别在硅酸盐系统出现的物化过程中， 动力学因素对热力学分析所得结果有不同程 度的制约。
第二节 热力学应用计算方法
用热力学原理分析硅酸盐系统在等温等压条件 下过程发生的方向或判断产物的稳定性，归结到
是系统自由能变化G的计算。
基于热力学函数不同，计算方法有：
第五章 热力学应用
应用热力学的理论和不多的参数，可 以解决和描述体系过程（如化学反应、相 变等）发生的方向性、平衡条件、体系能 量等问题，避免一些艰巨的、甚至不可能 实现的实验研究。
第一节 热力学在凝聚态体系中应用的特点
凝聚态体系中发生的物化过程与气相体系、 理想溶液体系不同。
凝聚态系统：多相性、质点扩散速度很小， 凝聚态体系中进行的物化过程往往难以达到热 力学真正意义上的平衡，过程的产物常处于亚 稳状态（如玻璃体或胶体）。
CP为一常数(CP=c)以简化G
0 R
计算过程。
此时G0R 与T的函数关系为：
G
0 R
=
H
0R298-
TS
0 R298
+
CPT(ln
298 T
+
1-
298 )
T
(5-11)
当反应前后物质等压热容不变，CP=0。反应源自G 与T关系简化为：G
《无机化学》第8章.配位化合物PPT课件
配位化合物的发展趋势与展望
新材料与新能源
随着人类对新材料和新能源需求的不断增加，配位化合物有望在太 阳能电池、燃料电池等领域发挥重要作用。
生物医药领域
配位化合物在药物设计和治疗方面的应用前景广阔，有望为人类疾 病的治疗提供新的解决方案。
环境科学领域
配位化合物在处理环境污染和保护生态环境方面具有潜在的应用价值， 未来有望为环境保护做出贡献。
螯合物
由两个或更多的配位体与同一 中心原子结合而成的配合物，
形成环状结构，如： Fe(SCN)3。
命名
一般命名法
根据配位体和中心原子的名称，加上 “合”字和数字表示配位数的顺序来 命名，如：Co(NH3)5Cl。
系统命名法
采用系统命名法，将配位体名称按照 一定的顺序列出，加上“合”字和数 字表示配位数的顺序，最后加上中心 原子名称，如： (NH4)2[Co(CO3)2(NH3)4]·2H2O。
配位化合物的种类繁多，其组成和结 构取决于中心原子或离子和配位体的 性质。
配位化合物的形成条件
01
存在可用的空轨道 和孤对电子
中心原子或离子必须有可用的空 轨道，而配位体则需提供孤对电 子来形成配位键。
02
能量匹配
中心原子或离子和配位体的能量 状态需要匹配，以便形成稳定的 配位化合物。
03
空间和电子构型适 应性
中心原子或离子和配位体的空间 和电子构型需相互适应，以形成 合适的几何构型和电子排布。
02
配位化合物的组成与结构
组成
配位体
提供孤电子对与中心原子形成配位键的分子或离子。常见的配位 体有：氨、羧酸、酰胺、酸酐、醛、酮、醇、醚等。
中心原子
接受配位体提供的孤电子对形成配位键的原子。常见的中心原子有： 过渡金属元素的离子。
大学无机化学完整版ppt课件
共价键的极性与成键原子的电负性有关，分子的极性与偶极矩有 关，影响分子的物理和化学性质。
分子间力与氢键
分子间存在范德华力、氢键等相互作用力，影响分子的聚集状态 和物质的性质。
13
金属键与金属晶体
2024/1/29
金属键的形成
金属原子间通过自由电子形成金属键，金属键无方向性和饱和性。
金属晶体的结构
金属晶体中金属原子紧密堆积，形成空间点阵结构，具有良好的导 电、导热和延展性。
现代无机化学
量子化学、固体化学、配 位化学、生物无机化学等 分支学科的发展
5
无机化学与生产生活的关系
01
工业生产
无机物是许多重要工 业原料，如金属、非 金属、酸碱等
02
农业生产
化肥、农药等无机化 工产品对农业生产至 关重要
03
医疗卫生
许多药物、消毒剂、 抗菌剂等都是无机物 或其衍生物
04
日常生活
食盐、洗涤剂、化妆 品等无机化工产品广 泛应用于日常生活中
3
无机化学的研究对象
无机物的组成、结构、性质 无机物之间的相互作用和转化规律 无机物在自然界中的存在和变化规律
2024/1/29
4
无机化学的发展历史
01
02
03
古代无机化学
炼金术、制陶、冶金等实 践经验的积累
2024/1/29
近代无机化学
元素周期表的发现、原子 分子理论的建立、化学键 理论的提出等
离子键。
离子晶体的结构
02
离子晶体中正负离子交替排列，形成空间点阵结构，具有高的
熔点和沸点。
离子键的强度
03
离子键的强度与离子的电荷、半径及电子构型有关，电荷越高
分子间力与氢键
分子间存在范德华力、氢键等相互作用力，影响分子的聚集状态 和物质的性质。
13
金属键与金属晶体
2024/1/29
金属键的形成
金属原子间通过自由电子形成金属键，金属键无方向性和饱和性。
金属晶体的结构
金属晶体中金属原子紧密堆积，形成空间点阵结构，具有良好的导 电、导热和延展性。
现代无机化学
量子化学、固体化学、配 位化学、生物无机化学等 分支学科的发展
5
无机化学与生产生活的关系
01
工业生产
无机物是许多重要工 业原料，如金属、非 金属、酸碱等
02
农业生产
化肥、农药等无机化 工产品对农业生产至 关重要
03
医疗卫生
许多药物、消毒剂、 抗菌剂等都是无机物 或其衍生物
04
日常生活
食盐、洗涤剂、化妆 品等无机化工产品广 泛应用于日常生活中
3
无机化学的研究对象
无机物的组成、结构、性质 无机物之间的相互作用和转化规律 无机物在自然界中的存在和变化规律
2024/1/29
4
无机化学的发展历史
01
02
03
古代无机化学
炼金术、制陶、冶金等实 践经验的积累
2024/1/29
近代无机化学
元素周期表的发现、原子 分子理论的建立、化学键 理论的提出等
离子键。
离子晶体的结构
02
离子晶体中正负离子交替排列，形成空间点阵结构，具有高的
熔点和沸点。
离子键的强度
03
离子键的强度与离子的电荷、半径及电子构型有关，电荷越高
无机材料科学基础(共117张PPT)
无机材料科学基础
29
四次旋转反伸轴
L
4 i
无机材料科学基础
L
4 i
A
B
C
D
30
六次旋转反伸轴
L
6 i
L
6 i
无机材料科学基础
三方柱
31
5 、旋转反映轴——映转轴（Lsn）
映转轴由一根假想的直线和垂直于直线的一个平面构成， 即图形绕此直线旋转一定角度后并对此平面进行反映后，相 同部分重复出现。 旋转反映轴有：L1s、L2s、L3s、L4s、L6s。
2、《硅酸盐物理化学》 浙江大学等 建工出版社
3、《结晶学》
翁臻培等
建工出版社
4、《陶瓷导轮》
W.D. 金格瑞等 建工出版社
5、《如何看硅酸盐相图》 沈鹤年·
轻工出版社
6、《固体材料结构基础》 张孝文等
建工出版社
7、《无机材料物理化学》 叶瑞伦等
建工出版社
无机材料科学基础
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6
第一章 结晶学基础
何谓结晶学？
23
一个晶体中可以有对称面，也可以没有对称面；可以有一个，也可 以有多个，但最多不能超过9个。
1P
5P
无机材料科学基础
24
3 、对称轴（Ln）：通过晶体中心的一条假想的直线，绕这 条直线旋转一定的角度后，能使图形相 同的部分重复出现
对应的对称操作：绕对称轴的旋转 轴次（n）：旋转一周重复的次数 基转角（）：重复时所旋转的最小角度
7
§1-1 晶体的基本概念与性质
一、 晶体的基本概念
1、晶体的基本概念
以NaCl晶体为例
Cl Na
0.563nm
晶体：内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体； 或具有格子构造的固体。
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(能生成目标物AB的混合物)
还有一种是： AB＋C ABC AC (s, 目标物)＋B
例, 将ZnSe(多晶)和I2一起装入石英瓿，抽真空后熔封。 ZnSe(s)＋I2(g) 气化 ZnI2(g)＋1/2Se2(g) 沉淀 ZnI2(s)
气化区850 ℃, 沉淀区830 ℃, 可得10×8×4 mm3 单晶 碘化锌。
例如, 高温超导材料YBa2Cu3O7－x化合物, 是 将Y2O3、BaCO3、CuO按一定的摩尔比溶于饱和柠檬酸水 溶液得一澄清溶液后,蒸发至干,预灼烧成Y－Ba－Cu－O 目标化合物；然后研磨,压铸成型,在一定的氧气压力下 煅烧，从而制备出的单相YBa2Cu3O7－x的陶瓷体，这种陶 瓷体具有高温超导特性。
将目标物质或者是可得到目标物质的混合物 与一种可以与之反应生成气态中间物的气态物质一起 装入一密封的反应器中，目标物与气态物质生成一种 气态中间物质并转运至反应器的另一端，再分解成目 标物质沉积下来或形成单晶。
化学气相输运法的关键是生成一种气态的中间物。如
A(s, 目标物)＋B(g) AB(g) A(s, 目标物)＋B(g) 或 A＋B＋C(g) ABC(g) AB(s, 目标物)＋C(g)
5 烧结陶瓷
两种或数种固态粉末起始物均匀研磨混和， 然后压铸成型，在低于熔点温度下锻烧，制得的具 有一定强度的由单相或多相多晶颗粒表面互相粘连 而成的多孔固体总称陶瓷。
此过程称为烧结。
为了使烧结反应进行得比较充分、快速，
常见的措施有以下三种：
① 用共沉淀法 首先从水溶液中制得均匀 混合物乃至化合物，然后在高温下分解成目标物质，再 压铸成型最后烧结成陶瓷体。
4.2 无机固体的结构
4.2.1 零维岛状晶格结构
通常在讨论晶体的结构时总是按晶体的 键型来分类的。按这种分类方式，晶体可分为分 子晶体、原子晶体、离子晶体，金属晶格，各种 过渡型晶格等。
钇铝石榴石Y3Al5O12是激光的基体材料，它的 单晶是使用助熔剂法来制备的。
将3.4％(mol)的Y2O3，7％(mol)的Al2O3，41.5 ％(mol)的PbO、48.1％(mol)的PbF2放于铂坩埚，密封 加热至1 150∼1 160 ℃熔融、保温24 h后以4 ℃/h的 速度降温到750 ℃，随即停火冷却到室温。然后用热 稀HNO3洗去PbO和PbF2助溶剂，即可得到3.13 mm直径的 钇铝石榴石。
许多无机固体在常压下难溶于纯水，酸或碱溶 液，但在高温高压下却可以溶解。因此，可以将目 标物质与相应的酸、碱水溶液盛于高压釜中令目标 物质达到饱和态，然后降温、降压，使其以单晶析 出，如水晶、刚玉、超磷酸盐分子筛等单晶都可用 这种方法制得。
单晶
2 水热法制备水晶(α-SiO2)和沸石(分子筛)
水 晶 ( α -SiO2) 单 晶 是 在 高 压 釜 中 装 入 1 . 0 ～ 1 . 2 mol·L－1 SiO2的NaOH溶液，溶液占高压釜的体积的80～85 ％，密封后加热，令釜的下半部达360∼380 ℃，上半部达
4.1 无机固体材料的合成
许多无机固体材料的熔点很高，在达到其熔 点之前便先行化学分解或者气化。为了制备这些物质 的单晶可以寻找一种或数种固体作助熔剂以降低其熔 点。将目标物质和助熔剂的混合物加热熔融，并使目 标物质形成饱和熔液。然后缓慢降温，目标物质溶解 度降低，从熔体内以单晶形式析出。
1 助熔剂法制备钇铝石榴石
第四章
无机材料化学
ห้องสมุดไป่ตู้
要点
无机固体材料的合成
助熔剂法 水热法 区域熔炼法 化学气相输送法 烧结陶瓷
无机固体的结构
零维岛状晶粉结构 密堆积和填隙模型 无机晶体结构理论
实际晶体
理想晶体 实际晶体 离子固体的导电和固体电解质
无机功能材料举例
电功能材料 导体、半导体和绝缘体 的导体 电子陶瓷 光功能材料
超导体
330～350 ℃，压力为(1 000～20 000)×105 Pa。SiO2在 下半部形成饱和溶液，上升到上半部，由于上半部温度低，
溶液呈过饱和态从而析出α-SiO2水晶单晶。
沸石(分子筛)的合成:
NaAl(OH)4(水溶液)＋Na2SiO3(水溶液)＋NaOH(水溶液)
↓25 ℃ Naa(AlO2)b(SiO2)c·NaOH·H2O (凝胶)
熔体，转动并移动多晶棒，使熔体向一
个方向缓慢移动，如果重复多次。由于
杂质在熔融态中的浓度远大于在晶态中 加热 的浓度，所以杂质将集中到棒的一端， 然后被截断弃去。同时，经过这种熔炼的 过程，多晶棒转变
为单晶棒。在半导体上十分有用的单晶硅、砷化镓就是
通过这种方法获得的。
4 化学气相输运法
化学气相输运法是一种前途广阔的十分奇特的 制备方法。
压力↓25～175 ℃ Nax(AlO2)x(SiO2)y·mH2O (沸石(分子筛)晶体)
3 区域溶炼法制单晶硅
区域溶炼法是将目标物质的粉末， s
l
烧结成棒状多晶体，放入单晶炉，两端
固定，注意不要使多晶棒与炉壁接触，
这样，棒四周就是气体气氛。然后用高 目标物质
杂质
频线圈加热，使多晶棒的很窄一段变为
习题: 2，3，4，5，7，12, 13
无机材料的主要存在形态是固体，许多无机材 料只能以固体形式存在。对无机固体结构的描述，显然 不仅是对离子、原子、分子等有限的核—电子体系的结 构描述的单纯放大，它还涉及到一些晶体结构理论的认 识。在实践上，很多无机固体具有一些特异的性质，包 括光学、电学、磁学及声、热、力等性质以及它们的相 互转化。还有一些无机固体具有催化、吸附、离子交换 等特性。所以，无机固体化学作为一门涉及物理、化学、 晶体学、各种技术学科等的独立边缘学科，以科学发展 史上少有的先例的飞快速度而蓬勃发展起来。
② 尽量使高温烧结反应发生时能有气体放 出，放出的气体可起到搅拌的作用，这可有利于形 成多孔状的陶瓷体。
例如, 在用固－固反应制备BaTiO3时, 很 显然, 用BaCO3代替BaO同TiO2作用将更为有利(高温 烧结时有CO2气体放出)。
③ 尽量在某起始物的熔点温度下进行。这 时使固－固反应变成了固－液反应。扩散速度加快， 以确保反应能顺利进行。
还有一种是： AB＋C ABC AC (s, 目标物)＋B
例, 将ZnSe(多晶)和I2一起装入石英瓿，抽真空后熔封。 ZnSe(s)＋I2(g) 气化 ZnI2(g)＋1/2Se2(g) 沉淀 ZnI2(s)
气化区850 ℃, 沉淀区830 ℃, 可得10×8×4 mm3 单晶 碘化锌。
例如, 高温超导材料YBa2Cu3O7－x化合物, 是 将Y2O3、BaCO3、CuO按一定的摩尔比溶于饱和柠檬酸水 溶液得一澄清溶液后,蒸发至干,预灼烧成Y－Ba－Cu－O 目标化合物；然后研磨,压铸成型,在一定的氧气压力下 煅烧，从而制备出的单相YBa2Cu3O7－x的陶瓷体，这种陶 瓷体具有高温超导特性。
将目标物质或者是可得到目标物质的混合物 与一种可以与之反应生成气态中间物的气态物质一起 装入一密封的反应器中，目标物与气态物质生成一种 气态中间物质并转运至反应器的另一端，再分解成目 标物质沉积下来或形成单晶。
化学气相输运法的关键是生成一种气态的中间物。如
A(s, 目标物)＋B(g) AB(g) A(s, 目标物)＋B(g) 或 A＋B＋C(g) ABC(g) AB(s, 目标物)＋C(g)
5 烧结陶瓷
两种或数种固态粉末起始物均匀研磨混和， 然后压铸成型，在低于熔点温度下锻烧，制得的具 有一定强度的由单相或多相多晶颗粒表面互相粘连 而成的多孔固体总称陶瓷。
此过程称为烧结。
为了使烧结反应进行得比较充分、快速，
常见的措施有以下三种：
① 用共沉淀法 首先从水溶液中制得均匀 混合物乃至化合物，然后在高温下分解成目标物质，再 压铸成型最后烧结成陶瓷体。
4.2 无机固体的结构
4.2.1 零维岛状晶格结构
通常在讨论晶体的结构时总是按晶体的 键型来分类的。按这种分类方式，晶体可分为分 子晶体、原子晶体、离子晶体，金属晶格，各种 过渡型晶格等。
钇铝石榴石Y3Al5O12是激光的基体材料，它的 单晶是使用助熔剂法来制备的。
将3.4％(mol)的Y2O3，7％(mol)的Al2O3，41.5 ％(mol)的PbO、48.1％(mol)的PbF2放于铂坩埚，密封 加热至1 150∼1 160 ℃熔融、保温24 h后以4 ℃/h的 速度降温到750 ℃，随即停火冷却到室温。然后用热 稀HNO3洗去PbO和PbF2助溶剂，即可得到3.13 mm直径的 钇铝石榴石。
许多无机固体在常压下难溶于纯水，酸或碱溶 液，但在高温高压下却可以溶解。因此，可以将目 标物质与相应的酸、碱水溶液盛于高压釜中令目标 物质达到饱和态，然后降温、降压，使其以单晶析 出，如水晶、刚玉、超磷酸盐分子筛等单晶都可用 这种方法制得。
单晶
2 水热法制备水晶(α-SiO2)和沸石(分子筛)
水 晶 ( α -SiO2) 单 晶 是 在 高 压 釜 中 装 入 1 . 0 ～ 1 . 2 mol·L－1 SiO2的NaOH溶液，溶液占高压釜的体积的80～85 ％，密封后加热，令釜的下半部达360∼380 ℃，上半部达
4.1 无机固体材料的合成
许多无机固体材料的熔点很高，在达到其熔 点之前便先行化学分解或者气化。为了制备这些物质 的单晶可以寻找一种或数种固体作助熔剂以降低其熔 点。将目标物质和助熔剂的混合物加热熔融，并使目 标物质形成饱和熔液。然后缓慢降温，目标物质溶解 度降低，从熔体内以单晶形式析出。
1 助熔剂法制备钇铝石榴石
第四章
无机材料化学
ห้องสมุดไป่ตู้
要点
无机固体材料的合成
助熔剂法 水热法 区域熔炼法 化学气相输送法 烧结陶瓷
无机固体的结构
零维岛状晶粉结构 密堆积和填隙模型 无机晶体结构理论
实际晶体
理想晶体 实际晶体 离子固体的导电和固体电解质
无机功能材料举例
电功能材料 导体、半导体和绝缘体 的导体 电子陶瓷 光功能材料
超导体
330～350 ℃，压力为(1 000～20 000)×105 Pa。SiO2在 下半部形成饱和溶液，上升到上半部，由于上半部温度低，
溶液呈过饱和态从而析出α-SiO2水晶单晶。
沸石(分子筛)的合成:
NaAl(OH)4(水溶液)＋Na2SiO3(水溶液)＋NaOH(水溶液)
↓25 ℃ Naa(AlO2)b(SiO2)c·NaOH·H2O (凝胶)
熔体，转动并移动多晶棒，使熔体向一
个方向缓慢移动，如果重复多次。由于
杂质在熔融态中的浓度远大于在晶态中 加热 的浓度，所以杂质将集中到棒的一端， 然后被截断弃去。同时，经过这种熔炼的 过程，多晶棒转变
为单晶棒。在半导体上十分有用的单晶硅、砷化镓就是
通过这种方法获得的。
4 化学气相输运法
化学气相输运法是一种前途广阔的十分奇特的 制备方法。
压力↓25～175 ℃ Nax(AlO2)x(SiO2)y·mH2O (沸石(分子筛)晶体)
3 区域溶炼法制单晶硅
区域溶炼法是将目标物质的粉末， s
l
烧结成棒状多晶体，放入单晶炉，两端
固定，注意不要使多晶棒与炉壁接触，
这样，棒四周就是气体气氛。然后用高 目标物质
杂质
频线圈加热，使多晶棒的很窄一段变为
习题: 2，3，4，5，7，12, 13
无机材料的主要存在形态是固体，许多无机材 料只能以固体形式存在。对无机固体结构的描述，显然 不仅是对离子、原子、分子等有限的核—电子体系的结 构描述的单纯放大，它还涉及到一些晶体结构理论的认 识。在实践上，很多无机固体具有一些特异的性质，包 括光学、电学、磁学及声、热、力等性质以及它们的相 互转化。还有一些无机固体具有催化、吸附、离子交换 等特性。所以，无机固体化学作为一门涉及物理、化学、 晶体学、各种技术学科等的独立边缘学科，以科学发展 史上少有的先例的飞快速度而蓬勃发展起来。
② 尽量使高温烧结反应发生时能有气体放 出，放出的气体可起到搅拌的作用，这可有利于形 成多孔状的陶瓷体。
例如, 在用固－固反应制备BaTiO3时, 很 显然, 用BaCO3代替BaO同TiO2作用将更为有利(高温 烧结时有CO2气体放出)。
③ 尽量在某起始物的熔点温度下进行。这 时使固－固反应变成了固－液反应。扩散速度加快， 以确保反应能顺利进行。