无机非金属材料科学基础答案最终版
无机非金属材料科学基础 作业 第5章
5.5在玻璃性质随温度变化的曲线上有两个特征温度Tg和Tf，试说明这两个特征温度的含义及其相对应的黏度。
答：（1）脆性温度Tg。
它是玻璃出现脆性的最高温度，由于这个温度下可以消除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力，所以也称为退火温度上限。
在Tg时相应的玻璃黏度约为10的11次幂~10的12次幂Pa-S。
（2）软化温度Tf。
它是玻璃开始出现液体状态典型性质的温度，指玻璃在自重的作用下开始出现变形的温度。
无论玻璃组成如何，在Tf时相应的玻璃黏度约为10的8次幂Pa-S。
Tf也是玻璃可拉成丝的最低温度。
5.6
5.7
5.8网络变性体（如Na2O）加到石英玻璃中，使氧硅比增加。
实验观察到当O/Si≈2.5~3.0时，即达到形成玻璃的极限，O/Si＞3时，则不能形成玻璃，为什么？
答：
5.9 试计算下列玻璃的结构参数：Na2O-SiO2，Na20-CaO-Al2O3-2SiO2，Na2O-1/3Al2O3-2SiO2。
5.10玻璃的组成为13Na2O-13CaO-74SiO2（质量分数，计算结构参数和非桥氧的质量分数。
5.11有一组二元硅酸盐熔体，其R值变化为：2、2.5、3、3.5、4.写出熔体一系列性质的变化规律：游离碱含量的变化；氧硅摩尔比的变化；低聚物数量；熔体黏度；形成玻璃的能力；析晶能力。
答：
5.12
答：
5.16 什么是硼反常现象？为什么会产生这些现象？答：。
智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案
智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案绪论1、人类历史上第一种人工合成品（）。
水泥玻璃陶器合金答案: 陶器2、人类使用材料的历史经历了哪些时代（）？石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代E:钢铁时代F:硅时代G:新材料时代答案: 石器时代,青铜器时代,铁器时代,水泥时代,钢铁时代,硅时代,新材料时代3、材料的四个基本要素（）。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构,材料性能,合成与制备,使用效能4、新型材料是（）的一类新兴产业。
知识密集劳动力密集技术密集资金密集答案: 知识密集,技术密集,资金密集5、组成材料科学与工程的四要素的核心是（）。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构6、组成材料科学与工程的四要素中（）是研究工作的落脚点。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 材料性能7、无机材料科学基础是一门（）课程。
专业方向专业基础课公共通识答案: 专业基础课8、按照材料的组成，可将材料分为（）。
有机高分子材料金属材料无机非金属材料复合材料答案: 有机高分子材料,金属材料,无机非金属材料,复合材料9、按照材料来源可将材料分为（）。
功能材料结构材料天然材料人工材料答案: 天然材料,人工材料10、材料是人类社会、用来制造构件、器件的物质（）。
可接受的、可容易的、有用的可接受的、可经济的、有用的可接受的、可经济的、功能的常见的、可经济的、有用的答案: 可接受的、可经济的、有用的第一章1、离子键通过（）成键？静电偶极吸引力共用电子对电子共有化价电子转移答案: 价电子转移2、共价键的特点（）?方向性饱和性键合强键合弱答案: 方向性,饱和性,键合强3、氢键无方向性。
对错答案: 错4、描述电子状态需要那些参数（）。
主量子数角量子数磁量子数自旋量子数答案: 主量子数,角量子数,磁量子数,自旋量子数5、下列是共价键晶体的有。
金刚石石墨NaCl晶体铜答案: 金刚石6、n=2的L电子层最多可容纳多少个电子（）。
材料化学第七章无机非金属材料课后习题及答案
《材料化学第七章无机非金属材料课后习题及答案》7-1.名词解释玻璃体：熔体冷却后呈坚硬无定形状态的无机物陶瓷：所有以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎、混炼、成形、烧结等过程而制成的各种制品p-型半导体：以空穴为载流子的半导体蒙脱土：两个四面体片夹一八面体片组成一个晶片，八面体片中，部分Mg取代Al而使层片带负电，多余电荷由层间阳离子中和。
结构陶瓷: 作为工程结构材料使用的陶瓷材料高岭土：四面体片与八面体片通过共用氧原子结合成一个晶片，晶片间以氢键相连，水化时基本不膨胀。
介电陶瓷：具有介电性能的陶瓷，即在电场作用下带电粒子只能产生微观上的位移而不能进行宏观上的迁移的性质的陶瓷。
铁电陶瓷：具有铁电性能的陶瓷，即在除去外电场后仍保持部分极化状态的陶瓷压电陶瓷：具有压电效应，能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。
超导体：具有在超低温下失去电阻性质的物质。
7-2材料科学中得三大基础材料是什么？金属材料、无机非金属材料及高分子材料7-3.硅酸盐玻璃与硅酸盐陶瓷结构上有哪些区别？在结构上，硅酸盐玻璃是非晶态的，而硅酸盐陶瓷是晶态的。
7-4简述传统陶瓷制造主要原料。
粘土、石英矿、长石7-7.功能陶瓷按其功能性质不同，可以分为哪几大类？各举一例说明功能陶瓷按其功能性质不同，可分为介电陶瓷、导电陶瓷、敏感性陶瓷、光学陶瓷以及生物陶瓷。
7-8“白石墨”是指何种陶瓷？六方氮化硼陶瓷7-14热敏陶瓷按其响应性质可分为哪两类？热敏陶瓷分为热敏电容、热敏电阻及热释电材料三种7-16.GaAsIC与SiIC相比，性能特点如何？高频率、高速度、大功率、低噪声、低功耗、工作频率一般在5-10GHz以上。
《无机非金属材料科学基础》第6章 固体的表面与界面行为
由此我们可以得到一个重要的结论:肥皂池的半径越 小，泡膜两侧的压差越大。
上式是针对球形表面而言的压差计算式，对于 一般的曲面，即当表面并非球形时，压差的计算式 有所不同。一般地讲，描述一个曲面需要两个曲率 半径之值;对于球形，这两个曲率半径恰好相等。一 般曲面两个曲率的半径分别为R1和R2。我们可以得 到一般曲面的压差计算式:
1. 共价键晶体表面能
2. 离子晶体表面能
每一个晶体的自由焓都是由两部分组成，体积 自由焓和一个附加的过剩界面自由焓。为了计算 固体的表面自由焓，我们取真空中0K下一个晶体 的表面模型，并计算晶体中一个原子(离子)移到晶 体表面时自由焓的变化。在0K时，这个变化等于 一个原子在这两种状态下的内能之差。
目录
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节
表面与界面物理化学基本知识 固体的表面(固-气) 固-液界面 浆体胶体化学原理 固-固界面
6.1 表面与界面物理化学基本知识
固体的界面可一般可分为表面、界面和相界面： 1）表面:表面是指固体与真空的界面。 2）界面:相邻两个结晶空间的交界面称为“界面”。 3）相界面:相邻相之间的交界面称为相界面。相界面有
界面间的吻合和结合强度。
表面微裂纹是由于晶体缺陷或外力作用而产生。微 裂纹同样会强烈地影响表面性质，对于脆性材料的强度 这种影响尤为重要。
脆性材料的理论强度约为实际强度的几百倍，正是 因为存在于固体表面的微裂纹起着应力倍增器的作用， 使位于裂缝尖端的实际应力远远大于所施加的应力。
葛里菲斯（Griffith）建立了著名的玻璃断裂理论， 并导出了材料实际断裂强度与微裂纹长度的关系
R 2E C
无机材料科学基础课后答案word资料74页
第二章答案2-1略。
2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。
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（完整版）⽆机材料科学基础习题与解答完整版第⼀章晶体⼏何基础1-1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同⼀取向上⼏何环境和物质环境皆相同的点。
空间点阵：概括地表⽰晶体结构中等同点排列规律的⼏何图形。
结点：空间点阵中的点称为结点。
晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
对称：物体相同部分作有规律的重复。
对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称⾯、对称中⼼、对称轴和旋转反伸轴）的集合为对称型，也称点群。
晶类：将对称型相同的晶体归为⼀类，称为晶类。
晶体定向：为了⽤数字表⽰晶体中点、线、⾯的相对位置，在晶体中引⼊⼀个坐标系统的过程。
空间群：是指⼀个晶体结构中所有对称要素的集合。
布拉菲格⼦：是指法国学者 A.布拉菲根据晶体结构的最⾼点群和平移群对称及空间格⼦的平⾏六⾯体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格⼦。
晶胞：能够反应晶体结构特征的最⼩单位。
晶胞参数：表⽰晶胞的形状和⼤⼩的6个参数（a、b、c、α、β、γ）.1-2 晶体结构的两个基本特征是什么？哪种⼏何图形可表⽰晶体的基本特征？解答：⑴晶体结构的基本特征：①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。
②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。
⑵14种布拉菲格⼦的平⾏六⾯体单位格⼦可以表⽰晶体的基本特征。
1-3 晶体中有哪些对称要素，⽤国际符号表⽰。
解答：对称⾯—m，对称中⼼—1，n次对称轴—n，n次旋转反伸轴—n螺旋轴—ns ，滑移⾯—a、b、c、d1-5 ⼀个四⽅晶系的晶⾯，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶⾯的晶⾯指数。
解答：在X、Y、Z轴上的截距系数：3、4、6。
截距系数的倒数⽐为：1/3:1/4:1/6=4:3:2晶⾯指数为：（432）补充：晶体的基本性质是什么？与其内部结构有什么关系？解答：①⾃限性：晶体的多⾯体形态是其格⼦构造在外形上的反映。
②均⼀性和异向性：均⼀性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何⼀部分在结构上是相同的。
无机非金属材料科学基础答案6~10部分
第六章6-4 什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。
一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。
其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。
应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。
6-6 根据Al2O3－SiO2系统相图说明：（1）铝硅质耐火材料：硅砖（含SiO2＞98％）、粘土砖（含Al2O335％～50％）、高铝砖（含Al2O360％～90％）、刚玉砖（含Al2O3＞90％）内，各有哪些主要的晶相？（2）为了保持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么？（3）若耐火材料出现40％的液相便软化不能使用，试计算含40mol％Al2O3的粘土砖的最高使用温度。
解：（1）硅砖（含SiO2>98%）主要晶相： SiO2、2Al2O3·2SiO3固溶体（莫来石），粘土砖（含Al20335 ～50%）主要晶相：SiO2、A3S2，高铝砖（含Al20360 ～90%）主要晶相：60～72%A3S2 72 ～90% Al2O3、A3S2。
（2）为了保持硅砖的耐火度，要严格防止原料中混如Al203。
SiO2熔点为1723 ℃，SiO2液相很陡，加入少量的Al203后，硅砖中会产生大量的液相，SiO2的熔点剧烈下降。
如加入1wt% Al203，在低共熔点（1595 ℃）时产生的液相量为1/5.5=18.2% ，会使硅砖的耐火度大大下降；（3）根据相图，当出现40%液相时，由杆杠规则可知，，得x=0.1, 在相图中作出析晶路线，可以估计出粘土砖的最高温度约为1670 ℃。
6-9图6-15为生成2个一致熔融二元化合物的三元系统，据图回答下列问题：（l）可将其划分为几个副三角形？（2）标出图中各边界及相区界线上温度下降方向。
（3）判断各无变量点的性质，并写出相平衡关系式。
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长春理工大学无机材料科学基础教程Inorganic materials science-based tutorial——制作人：左手天堂班级：0906112时间：2011.09.10第三章3-1 名词解释（a）萤石型和反萤石型（b）类质同晶和同质多晶（c）二八面体型与三八面体型（d）同晶取代与阳离子交换（e）尖晶石与反尖晶石答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。
反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。
（b）类质同象：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它离子或原子所占有，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。
（c）二八面体型：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型结构三八面体型：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型结构。
（d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。
阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。
（e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石；反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。
3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？（b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何种价离子，其中：（1）所有八面体间隙位置均填满；（2）所有四面体间隙位置均填满；（3）填满一半八面体间隙位置；（4）填满一半四面体间隙位置。
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长春理工大学无机材料科学基础教程Inorganic materials science-based tutorial制作人：左手天堂班级：0906112时间：2011.09.104。
第三章萤石型和反萤石型 二八面体型与三八面体型 尖晶石与反尖晶石 （a ）萤石型：CaF 2型结构中，Ca 2+按面心立方紧密排列，F -占据晶胞中全部四面体空隙。
反萤石型：阳离子和阴离子的位置与 CaF 2型结构完全相反，即碱金属 离子占据F-的位置，O 2-占据Ca 2+的位置。
（b ） 类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位 置被性质相似的其它离子或原子所占有， 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。
（C ）二八面体型：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型结构 三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填 充称为三八面体型结构。
（d ） 同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变 晶体结构类型的现象。
阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时， 一些电价低、半径大的阳离子（如 K +、Na +等）将进入晶体结构来平衡 多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固， 在一定条件下可以被其它阳离子交换。
（e ）正尖晶石：在AB 2O 4尖晶石型晶体结 构中，若A 2+分布在四面体空隙、而B 3+分布 于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A 2+分布在八面体空隙、而B 3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体 空隙，通式为B （AB ）O 4,称为反尖晶石。
3-2（a ）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中， 画出适合氧离子位置的间隙类型及位置，八 面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四 面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？（b ）在氧离子面心立方密堆积结构中， 对于 获得稳定结构各需何种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满；3-1名词解释 （a ） （c ） （e ） 答： （b ）类质同晶和同质多晶 （d ）同晶取代与阳离子交换(2) 所有四面体间隙位置均填满； (3) 填满一半八面体间隙位置； (4) 填满一半四面体间隙位置。
并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。
解：(a )参见2-5题解答。
(b )对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定 的结构所需电价离子及实例如下：填满所有的四面体空隙， 填满一半的八面体空隙， 填满一半的四面体空隙，MgO 晶体结构，Mg 2+半径为0.072nm , 02-半径为0.140nm ,计算MgO 晶体中离子堆积系数(球状离子所占据晶胞的体积分数)；计算 MgO 的密度。
解：在MgO 晶体中，正负离子直接相邻，a0=2(r ++r -)=0.424(nm) 体积分数=4X (4 n /3) X (0.143+0.0723)/0.4243=68.52% 密度=4X(24.3+16)/[6.023 1023X0.424 X0-7)3]=3.5112(g/cm 3) 3-5试解释：在AX 型晶体结构中，NaCI 型结构最多；答：(a )在AX 型晶体结构中，一般阴离子 X 的半径较大，而阳离 子A 的半径较小，所以X 做紧密堆积，A 填充在其空隙中。
大多数 AX 型化合物的r +/r -在0.414〜0.732之间，应该填充在八面体空隙，即具有 NaCl 型结构；并且NaCl 型晶体结构的对称性较高，所以 AX 型化合物 大多具有NaCl 型结构。
3-6叙述硅酸盐晶体结构分类原则及各种类型的特点， 并举一例说明之。
解：硅酸盐矿物按照硅氧四面体的连接方式进行分类，具体类型见表3-1。
表3-1硅酸盐矿物的结构类型结构类型 共用氧数 形状 络阴离子 氧硅比 实例岛状 0 四面体 [Si04]4-4镁橄榄石Mg[SiO 4] 组群状 1〜2 六节坏 12-[Si 6O 8]3.5 〜3 绿宝石 BaAl 2[Si 6O 8]链状 2〜3 单链 [Si 2O]4- 3 〜2.5 透辉石 CaMg[Si 2C 6] 层状 3 平面层 [Si©]4- 2.5 滑石 Mg[Si 4O 0](OH) 2 架状4骨架 [SiO 2] 2 石英SiO 2填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO ; 1价阳离子，Li 2O ；4价阳离子，TiO 2 ； 2价阳离子，ZnO 。
(2) (3) (4)3-33-7堇青石与绿宝石有相同结构，分析其有显著的离子电导，较小的热 膨胀系数的原因。
答：堇青石Mg 2Al 3［AlSi 50i8］具有绿宝石结构，以（3Al 3++2Mg 2+）置换 绿宝石中的（3Be 2++2Al 3+）。
6个［SiO q ］通过顶角相连形成六节环，沿 c 轴方向上下迭置的六节环内形成了一个空腔，成为离子迁移的通道，因而具有显著的离子电导；另外离子受热后，振幅增大，但由于能够向结 构空隙中膨胀，所以不发生明显的体积膨胀，因而热膨胀系数较小。
3-11金刚石结构中C 原子按面心立方排列，为什么其堆积系数仅为 34%。
答：为了分析晶体结构方便起见， 金刚石结构中C 原子可以看成按面心 立方排列。
但实际上由于 C 原子之间是共价键，具有方向性和饱和性， 每个C 原子只与4个C原子形成价键（紧密相邻），所以并没有达到 紧密堆积（紧密堆积时每个原子同时与12个原子紧密相邻），其晶体结构内部存在很多空隙。
所以其堆积系数仅为34%，远远小于紧密堆积 的 74.05%。
第四章4.1名词解释（a ） 弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷（b ）刃型位错和螺型位错 解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤 到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷 称为弗伦克尔缺陷。
如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡 位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖 特基缺陷。
（b ） 滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。
位错线与滑移方向 相互平行的位错称为螺型位错。
4.2试述晶体结构中点缺陷的类型。
以通用的表示法写出晶体中各种点 缺陷的表示符号。
试举例写出CaCl 2中CsT 置换KCl 中K +或进入到KCl 间隙中去的两种点缺陷反应表示式。
解：晶体结构中的点缺陷类型共分：间隙原子、空位和杂质原子等三种。
在MX 晶体中，间隙原子的表示符号为 Ml 或XI ；空位缺陷的表示符号 为：VM 或VX 。
如果进入MX 晶体的杂质原子是 A ，则其表示符号可 写成：AM 或AX （取代式）以及 Ai （间隙式）。
当CaCl 2中Ca 2+置换KCl 中K +而出现点缺陷，其缺陷反应式如下： CaCl 2 亠珂+V ；CaCl 2中Ca 2+进入到KCl 间隙中而形成点缺陷的反应式为： CaCl 2亠C 坊+2Cl ci+2Cl ci解：根据热缺陷浓度公式:由题意△ G=84KJ/mol=84000J/mol)4.3在缺陷反应方程式中，所谓位置平衡、电中性、质量平衡是指什么？ 解：位置平衡是指在化合物 MaXb 中，M 格点数与X 格点数保持正确 的比例关系，即M : X=a : b 。
电中性是指在方程式两边应具有相同的 有效电荷。
质量平衡是指方程式两边应保持物质质量的守恒。
4.4 （a ）在MgO 晶体中，肖特基缺陷的生成能为 6ev ,计算在25C 和 1600C 时热缺陷的浓度。
（b ）如果MgO 晶体中，含有百万分之一 mol 的Al 2O 3杂质，则在1600C 时，MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质 缺陷占优势？说明原因。
解：（a ）根据热缺陷浓度公式：△ G=6ev=6K 1.602 X 10-19=9.612 X 10-19JK=1.38X 10-23 J/K298K9遇12工山7°exp [ 2x1 33x10-^^ X2SS2巩，灭卞叮刃3 丿=1.92 X 10'51 J=8X 10-9（b ）在MgO 中加入百万分之一的 Al 2O 3杂质，缺陷反应方程为: 地0 >2占1龍Mg 30 □%］杂质。
此时产生的缺陷为［ 而由上式可知：［Al 2O 3］=［ •••当加入10-6 Al 2O 3时，杂质缺陷的浓度为 W" ［血］杂质二［Al 2O ］=10-6w" 由（a ）计算结果可知：在1873 K , ［ %显然：［4.5对某晶体的缺陷测定生成能为 84KJ/mol ，计算该晶体在1000K 和1500K 时的缺陷浓度。
%]杂质＞ [%］杂质 血］热=8X10-9］热，所以在1873 K 时杂质缺陷占优势。
由题意 1873K 斤"其中R=8.314J/mol • Kn ■当T I=1000K时，M"expS4000 、(3RT ) = expl X 引mra)J=6.4x 10-3n ■当T2=1500K时，M"exp1(面)=expt 2癖引4心DUJ =3.45X 10-2S40004.6试写出在下列二种情况，生成什么缺陷？缺陷浓度是多少？（a在Al 2O3中，添加0.01mol%的Cr2O3，生成淡红宝石（b）在Al2O3中，添加0.5mol%的NiO，生成黄宝石。
解：（a）在Al2O3中，添加0.01mol%的C^O s,生成淡红宝石的缺陷反应式为：6203」^ 兀％1 + 了°02/生成置换式杂质原子点缺陷。
其缺陷浓度为：0.01%Xi = 0.004%=4X10-3 %（b）当添加0.5mol%的NiO在Al2O3中，生成黄宝石的缺陷反应式为:2NiO生成置换式的空位点缺陷。
其缺陷浓度为：0.5%X4.7非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧气的分压，非化学计量化合物Fe i-x O及Zn 1+xO的密度将发生怎样变化？增大？减少？为什么？解：（a）非化学计量化合物Fe i-x O，是由于正离子空位，引起负离子£ “2Fe Fe+ 亍O2（g）T 2F应+ +0。
过剩:工02(g)7O o + V肌+2h按质量作用定律，平衡常数K=由此可得即：铁空位的浓度和氧分压的1/6次方成正比，故当周围分压增大时, 铁空位浓度增加，晶体质量减小，则Fe i-x O 的密度也将减小。
(b )非化学计量化合物Zn 1+x O ,由于正离子填隙，使金属离子过剩:ZnO opftT +2e ' + 2 O 2(g)根据质量作用定律严P O-1/6即：间隙离子的浓度与氧分压的 1/6次方成反比，故增大周围氧分压， 间隙离子浓度减小，晶体质量减小，则Zn 1+x O 的密度也将减小。