材料化学考试题库

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一、概念 1．键能与点阵能 键能：在标准条件下将1mol的气态AB分子中的化学键断开，使每个AB分子离解成2个中性气态原子A+B所需的能量。 点阵能：1mol气态的MZ+和XZ-离子生成1mol MX晶体时所释放出的总能量称为离子晶体的点阵能，又称为晶格能。 2 删除不考 3 4．PVD与CVD PVD：用物理过程制备薄膜的方法称为物理气相沉积法 CVD：形成的薄膜材料除了原材料的组成元素外，还在基片上产生与其它组分的化学反应，获得与原成分不同的薄膜材料，这种有化学反应的气相沉积称为化学气相沉积

5．热平衡等离子体与非平衡等离子体 热平衡等离子体：Te＝Ti时称为热平衡等离子体，简称为热等离子体。 特点：电子温度高，重粒子温度也高。 实际上，所谓完全热平衡状态是不能达到的。实际上比较容易形成的是各种粒子的温度几乎近

似相等（TgTiTe），组成也接近平衡组成的等离子体，这叫做局域热力学平衡态（LTE态等离

子体），实际使用的LTE态等离子体在温度约为k43102~105，且压力＞Pa410条件下产生的。 非平衡等离子体：Te＞＞Ti 特点：电子温度高达k410以上，离子和原子之类重粒子温度都可低到k500~300、一

般压力＜Pa210下形成。按其重粒子温度也叫做低温等离子体（cold plasima）。 6．弛豫界面与重构界面 弛豫界面：固体表面层之间以及表面和体内原子层之间的垂直距离偏离固体内部的晶格常数，而其晶胞结构基本不变，这种情况称为弛豫 重构界面：是指表面原子层在水平方向上的周期性不同于体内，但重直方向的层间间距与体内相同。 7．等离子体与等离子体鞘 等离子体：气体分子电离产生的带电粒子密度达到一定数值时，这种电离气体是有别于普通气体的一种新的物质聚集态，列为物质的第四态。无论气体是部分电离还是完全电离，其中的正负电荷总数在数值上总是相等的，故称为等离子体。等离子体就是指电离气体，它是由电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体。 等离子体鞘：当等离子体与容器壁接触时，表现出与普通气体截然不同的性质。等离子体不是直接接触器壁的，而是在与器壁表面的交界处，形成一个电中性被破坏了的薄层，实验表明，在这种情况下形成的薄层是一个负电位的区域，它把等离子体包围起来，如在放电管中发生辉光放电时，即可看到等离子体辉光被靠近器壁的一层“暗区”包围的现 。 精选资料，欢迎下载 象，这个偏离电中性薄层就叫做等离子体鞘或称之为鞘层。

形成鞘层位置：器壁处；在插入等离子体的电极近旁；放置于等离子体中的任何绝缘体表面。 8．固体催化剂与助催化剂 固体催化剂：固体表面吸附的某些物质，可使固体表面的化学反应速度大大加快，将固体吸附剂吸附了具有催化的吸附质后得到的一种新物质（固体吸附剂+有催化作用的吸附质）称为固体催化剂，固体表面催化实质上是研究这种固体催化剂的表面结构、催化反应机理等一系列问题。 助催化剂：以各种浓度加入的非活性组分，目的在于改善催化剂的催化性能。根据所起的作用，助催化剂又可分为电子性助催化剂和结构性助催化剂。 9．聚合物的加聚反应与缩聚反应 加聚反应：按链锁反应机理进行的反应。有以下几种基元反应组成：生成活泼反应活性中心的引发反应；活性链不断与单体进行链锁反应的链增长反应，活性链的链终止反应；活性链向其他物质转移的链转移反应。特点是参加反应的单体一般本身不具有活性，但可在外界的引发下形成活性中心，活性中心，一旦形成立即以极高的速度形成高分子。产物的分子量基本不随时间变化，而主要取决于活性中心的数目。 缩聚反应：制备主链上含有杂原子的高聚物。用于制备特种材料。缩聚反应基于有机化学中的缩合反应，通过官能团间的相互作用，结合成一个新的化合物和一个小分子。特点是有双官能团的分子才能进行聚合，通过官能团间的作用，一个分子一个分子的聚合起来，反应过程有逐步性，单体几乎立即消失，与时间无关，分子量却随时间的增长而增大，缩聚反应无所谓引发、增长、终止基元反应，仅是官能团间的缩合。 11．固体的表面能 将原来位于固体内部，处于均匀力场作用下的质点转变成表面质点（通过分割，粉碎等方式），外界必须对体系作功，以切断其质点之间原有的部分结合键。外界对体系所作的这部分功，除了以声、光、热等形式消耗掉的之外，都为表面质点所获得并贮存于固体的表面，称为表面能。

PTdAdG,)(。

12．固体酸和固体碱 固体酸：包括给出质子的酸(B酸)(即布朗斯德酸 Bronsted)或可从反应物接受电子对的L酸(即路易斯酸 Lewis)两类固体。 固体碱：是指能向反应物给出电子对的固体称为路易斯碱，能接受质子（H）的物质称布朗斯德碱。 13．表面与界面 表面：指物体与真空或本身的蒸气接触的面。由于绝对的真空并不存在，许多场合下，把固相与气相、液相与气相之间的分界面都称为表面。固体材料的表面指固体材料与真空或气体相接触的面。 界面：是一个总的名称，即两个独立体系的相交处，它包括了表面、相界、晶界。界面不是几何学上的平面，而是一个具有一定厚度的过渡区域，该区域厚度通常有一个到几个原子（分子、离子）的厚度。大量的研究工作表明，表面原子的排列情况与内部有较为明显的差别。由于位于表面的原子处于周期性排列突然中断的状态，具有附加的表面能，为了降低表面能提高体系的稳定性，表面原子的排列将自发地作出相应调整。 14．一次电池与二次电池 。 精选资料，欢迎下载 一次电池：一次电池是一种经常处于可工作状态、放电后不能靠通入反向电流使两电极的活性物质

恢复原来状态的电池。即一次电池中的活性物质放电耗尽不能再生。 二次电池：二次电池是一种电能的贮存器，电池反应可以正向进行，也可以逆向进行。放电时为一自发电池，充电时则为一个电解池，充电后，电池容量得到恢复。好的蓄电池可以反复充电千次以上。 15．光化学初级反应与光化学次级反应 光化学反应一般包括光反应的初级过程和次级过程。光化学反应的初级过程涉及激发态的反应步骤。光化学反应的次级过程是由初级过程中形成的中间产物所发生的后继反应。用式子表达如下：激发过程）(11MML

构成较复杂的光化学反应)()()()(2生成最终产物次级反应生成中间产物无辐射退激过程热量辐射退激过程初级反应BAPPNMMMhMM

16．量子产率 量子产率：反应物吸收光经由光化反应生成产物的效率，可以用生成产物的量子产率来表征。是光化学中极为重要的参数之一，它可以用于评价光化学反应的效率。在光化学中，所涉及的量子产率包括反应物的量子产物和分步反应过程的量子产率。在提到量子产率时，应明确指出是啊一过程的量子产率。

各个过程速度常数之和某一过程速度常数量子产率

光化学反应的量子产率与生成产物的化学过程速度常数成正比，与全部分步反应速度常数之和成反比，与反应物吸收的光量无关。 17．化学电源与燃料电池 化学电源：是一种能将化学能直接转变成电能的贮能或换能装置 燃料电池：是两个电极的反应物和生成物不储存在电池内部，而是由外部连续不断的供给反应物及时从电池内部排除生成物的电池，能连续的把燃料的化学能直接转变成电能的装置 18．化学退激与物理退激 化学退激：光化学中，指由激发态分子（原子，离子）产生中间产物或直接生成产物的过程。 物理退激：把激发态分子（原子 ，离子）光辐射退激和无辐射退激过程称为物理退激。 由于激发态寿命很短，故对于一个有效的光化学反应欲生成大量的光化学反应产物，其化学退激的速度常数应远大于物理退激的速度常数。

二、简述题 无定型材料制备的基本原理 1）．必须使熔体金属以大于临界速度急速冷却，使结晶过程受阻而形成非晶态，不同成分的非晶态金属的临界冷却进度可在102—107K/s 6个数量级之内变化，且多数非晶态合金可在105—106K/s的冷却速度下获得。 2）．必须将金属玻璃冷到或低于它的再结晶温度，将这种热力学上的亚稳态保存下来，而不向晶态转变。 化学方法制备多晶材料有哪些常用方法？与陶瓷法相比有哪些特点？ 。 精选资料，欢迎下载 化学方法制备多晶材料可分为前驱体法，局部氧化还原法，局部离子交换法。

化学法能够得到陶瓷法所难以得到的高纯和均相的材料，并能在较低的温度条件下，采取较容易的方法来得到，制得的材料有很大表面积，对于制备催化剂载体或其它很细的粉体材料非常有用。 陶瓷法：固体原料化合物在一定的较强烈的反应条件下（如加热至1000～2000℃甚至更高温度），晶体的原料粉末互相混合，通过接触的晶面发生离子的自扩散或互扩散，或原有化学键的断裂和新化学键的形成及新物相的生成，晶体结构产生变化，这种变化向固体原料内部或深度扩散，最终导致一种新多晶材料的生成。 陶瓷法的不足：Ⅰ．反应只能在相界面进行，随后的扩散过程也十分困难。 Ⅱ．反应最终得到的往往是反应物和产物的一个混合体系，极难分离或提纯。 Ⅲ．即使反应进行的再完全，也很难得到一个纯相的体系。 Ⅳ．还存在反应容器污染产物的问题。 晶体生长热力学与动力学 晶体生长热力学是在生长非常接近于平衡态下，预测生长量、以及成分随温度、压力和实验中其它变数而改变的情况。实际上，可以认为晶体生长是控制物质在一定的热力学条件下进行的相变过程，通过这一过程使该物质达到符合所需要的状态和性质。一般的晶体生长多半是使物质从液态（溶、熔）变为固态，成为单晶体。这就牵涉到热力学中相平衡和相变的问题。 晶体生长动力学主要是阐明在不同生长条件下的晶体生长机制以及晶体生长速率与生长驱动力间的规律。包括： 晶体生长形态学：晶体生长形态与生长速率间的关系，晶体生长的理想形态和实际形态，环境相对晶体形态影响。研究晶体生长形态学有助于人们认识晶体生长的动力学过程。 晶体生长的输运过程：包括热量、质量和动量输运。输运过程对晶体生长速率产生限制作用，并支配着生长界面的稳定性，对生长晶体的质量有着极其重要的作用。 晶体生长界面的稳定性：涉及到晶体质量的优劣，当生长优质块状大单晶时，相变必须在稳定的生长界面上发生，以便保持晶体结构基元排列的均一性。 所谓稳定性——在晶体生长过程中，当生长界面以宏观尺度来看是光滑的，但偶尔受到温度、溶质浓度的起伏或外因干扰时，如果这些干扰随着时间的推移和晶体生长过程的延续而逐渐衰减，最后自动消失，同时界面也随着恢复到原来光滑面的状态，这种界面则是稳定。可通过界面附近熔体的温度梯度、溶液中溶质的浓度梯度和界面效应来判断。

从化学角度看，等离子体空间与常规物态中的化学现象相比有什么特殊性？ 1） 在无催化剂条件下，由一些简单物质即可得到比较复杂的生成物。 2） 常态下不活泼的物质，在等离子体态下可容易地参与各种化学反应。 3） 氧化还原性质发生变化 4） 高分子材料表面亲水处理和低温灰化 等离子体空间这些异乎寻常的化学现象表明，既然等离子体作为物质存在的又一种基本形态，那么以化学的角度来看，各种反应便是在新的“介质”中或者说是一种新“相”里进行的，这就必然有其新特点、新规律和新用途。 催化反应的几何对应原则与能量对应原则