無機材料科學(xué)基礎(chǔ)陸佩文課后答案

1、21名詞解釋（a）弗倫克爾缺陷與肖特基缺陷弗倫克爾缺陷與肖特基缺陷；（b）刃型位錯和螺型位錯刃型位錯和螺型位錯（c）類質(zhì)同象與同質(zhì)多晶類質(zhì)同象與同質(zhì)多晶解：（a）當(dāng)晶體熱振動時，一些能量足夠大的原子離開平衡位置而擠到晶格點的間隙中，形成間隙原子，而原來位置上形成空位，這種缺陷稱為弗倫克爾缺陷。如果正常格點上原子，熱起伏后獲得能量離開平衡位置，躍遷到晶體的表面，在原正常格點上留下空位，這種缺陷稱為肖特基缺陷。（b）滑移方向與位錯線垂直的位

2、錯稱為刃型位錯。位錯線與滑移方向相互平行的位錯稱為螺型位錯。（c）類質(zhì)同象：物質(zhì)結(jié)晶時，其晶體結(jié)構(gòu)中部分原有的離子或原子位置被性質(zhì)相似的其它離子或原子所占有，共同組成均勻的、呈單一相的晶體，不引起鍵性和晶體結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)象。同質(zhì)多晶：同一化學(xué)組成在不同熱力學(xué)條件下形成結(jié)構(gòu)不同的晶體的現(xiàn)象。26（1）在）在CaFCaF2晶體中，弗侖克爾缺陷形成能為晶體中，弗侖克爾缺陷形成能為2.8eV2.8eV，肖特基缺陷的生成能為，肖特基缺陷的生成能為5

3、.5eV5.5eV，計算在，計算在25℃25℃和1600℃1600℃時熱缺陷的濃度？（熱缺陷的濃度？（k＝1.38101.3810－2323JKJK）（2）如果）如果CaFCaF2晶體中，含有百萬分之一的晶體中，含有百萬分之一的YFYF3雜質(zhì)，則在雜質(zhì)，則在1600℃1600℃時，時，CaFCaF2晶體中時熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質(zhì)缺陷晶體中時熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢？說明原因。占優(yōu)勢？說明原因。解：解：（1）弗侖克爾缺陷形成能為2.8

4、eV，小于肖特基缺陷形成能5.5eV，所以CaF2晶體中主要是弗侖克爾缺陷，肖特基缺陷可忽略不計。1分當(dāng)T＝25℃＝298K時，熱缺陷濃度為：2分2423192981006.2)2981038.1210602.18.2exp()2exp(?????????????????????kTGNnf當(dāng)T＝1600℃＝1873K時，熱缺陷濃度為：2分423191873107.1)18731038.1210602.18.2exp()2exp(???

5、??????????????????kTGNnf（2）CaF2中含百萬分之一（10－6）的YF3時的雜質(zhì)缺陷反應(yīng)為：CaFCaCaFVFYYF?????????62223由此可知：[YF3]=2[]，所以當(dāng)加入10－6YF3時，雜質(zhì)缺陷的濃度為：CaV??1分73105][21][??????YFVCa雜此時，在1600℃下的熱缺陷計算為：CaiCaVCaCa??????xx＋510－7則：8241089.2)107.1()exp(][

6、]][[??????????????kTGkCaVCafCaCai即：，x≈8.110－4871089.21)105(??????xx熱缺陷濃度：1分4101.8][??????xVCa熱⑶分化過程：架狀[SiO4]斷裂稱為熔融石英的分化過程?？s聚過程：分化過程產(chǎn)生的低聚化合物相互發(fā)生作用，形成級次較高的聚合物，次過程為縮聚過程。⑷網(wǎng)絡(luò)形成劑：正離子是網(wǎng)絡(luò)形成離子，對應(yīng)氧化物能單獨形成玻璃。即凡氧化物的單鍵能熔點﹥0.74kJmol.k

7、者稱為網(wǎng)絡(luò)形成劑。網(wǎng)絡(luò)變性劑：這類氧化物不能形成玻璃，但能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使玻璃性質(zhì)改變，即單鍵強熔點﹤0.125kJmol.k者稱為網(wǎng)絡(luò)變形劑。34玻璃的組成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，計算非橋氧分數(shù)？解：Na2OCaOSiO2wt%131374mol0.210.231.23mol%12.613.873.6R=(12.613.873.62)73.6=2.36∵Z=4∴X=2R﹣Z=2.392﹣4=0.

8、72Y=Z﹣X=4﹣0.72=3.28非氧橋%==0.72（3.280.50.72）=30.5%Y2＋XX35試用實驗方法鑒別晶體試用實驗方法鑒別晶體SiO2、SiO2玻璃、硅膠和玻璃、硅膠和SiO2熔體。它們的結(jié)構(gòu)有什么不同？熔體。它們的結(jié)構(gòu)有什么不同？答：利用X—射線檢測。晶體SiO2—質(zhì)點在三維空間做有規(guī)律的排列，各向異性。SiO2熔體—內(nèi)部結(jié)構(gòu)為架狀，近程有序，遠程無序。SiO2玻璃—各向同性。硅膠—疏松多孔。39在SiO2中應(yīng)

9、加入多少中應(yīng)加入多少Na2O，使玻璃的，使玻璃的OSi=2.5，此時析晶能力是增強還是削弱？，此時析晶能力是增強還是削弱？解：設(shè)加入xmol的Na2O，而SiO2的量為ymol。則OSi=（x2y）y=2.5∴x=y2即二者的物質(zhì)量比為1:2時，OSi=2.5。因為OSi增加了，粘度下降，析晶能力增強了311有一組二元硅酸鹽熔體，其R值變化規(guī)律如下，寫出熔體一系列性質(zhì)的變化規(guī)律(用箭頭表示)R＝2；2.5；33.54(1)游離堿含量游離

10、堿含量(2)OSi(3)低聚合物數(shù)量低聚合物數(shù)量(4)熔體粘度熔體粘度(5)形成玻璃能力形成玻璃能力(6)析晶能力析晶能力45試解釋粘土結(jié)構(gòu)水和結(jié)合水（牢固結(jié)合水、松結(jié)合水）、自由水的區(qū)別，分析后兩種水在膠團中的作用范圍及其對工藝性能的影響。解：粘土結(jié)構(gòu)水是粘土結(jié)構(gòu)中的水；由于粘土顆粒一般帶負電，又因水是極性分子，當(dāng)粘土顆粒分散于水中時，在粘土表面負電場的作用下，水分子以一定取向分布在粘土顆粒周圍以氫鍵與其表面上的氧和氫氧基結(jié)合，負電端

11、向外。在第一層水分子的外圍形成一個負電表面，因而又吸引第二層水分子。負電場對水分子的引力作用，隨著離開粘土表面距離的增加而減弱，因此水分子的排列也有定向逐漸過渡到混亂?？拷鼉?nèi)層形成的定向排列的水分子層稱為牢固結(jié)合水，圍繞在粘土顆粒周圍，與粘土顆粒形成一個整體，一起在介質(zhì)中運動，其厚度約為3－10個水分子厚。在牢固結(jié)合水的外圍吸引著一部分定向程度較差的水分子層稱為松結(jié)合水，由于離開粘土顆粒表面較遠，他們之間的結(jié)合力較小。在松結(jié)合水以外的水

12、叫自由水。結(jié)合水的密度大，熱容小，界電常數(shù)小，冰點低等，在物理性質(zhì)上與自由水不同。粘土和水結(jié)合的數(shù)量可以用測量潤飾熱來判斷。粘土與這三種水結(jié)合的狀態(tài)與數(shù)量將會影響粘土－水系統(tǒng)的工藝性能。在粘土含水量一定的情況下，若結(jié)合水減少，則自由水就多，此時粘土膠的體積減小，容易移動，因而泥漿粘度小，流動性好；當(dāng)結(jié)合水量多時，水膜厚，利于粘土膠粒間的滑動，則可塑性好。47黏土膠粒分散在水中時，因吸附層與擴散層各帶有相反的電荷，所以相對移動時兩者之間就