1、金屬間化合物分類：電負(fù)性決定的原子價(jià)化合物、電子濃度決定的電子化合物、原子尺寸 決定的尺寸因素化合物。材料科學(xué)與工程四要素：組成與結(jié)構(gòu)、使用性能、性質(zhì)、合成與加工。晶胞：是從晶體結(jié)構(gòu)中取出來(lái)的反映晶體周期性和對(duì)稱性的重復(fù)單元。七大晶系、十四種布拉菲格子：三斜（簡(jiǎn)單三斜）、單斜（簡(jiǎn)單、底心） 、斜方（簡(jiǎn)單、體心、底心、面心） 、三方（簡(jiǎn)單） 、四方（簡(jiǎn)單、體心） 、六方（簡(jiǎn)單） 、立方（簡(jiǎn)單、體心、 面心）。晶面指數(shù)：結(jié)晶學(xué)中經(jīng)常用（ hkl）來(lái)表示一組平行晶面，稱為晶面指數(shù)。晶向指數(shù)：用 uvw來(lái)表示。6.1mol 離子晶體中的正負(fù)離子，由相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)結(jié)合成離子晶體時(shí)所釋放的能量。 7.球體

2、最緊密堆積原理：晶體中各離子間的相互結(jié)合，可以看作是球體的堆積。按照晶體中 質(zhì)點(diǎn)的結(jié)合應(yīng)遵循勢(shì)能最低的原則， 從球體堆積的幾何角度來(lái)看， 球體堆積的密度越大， 系 統(tǒng)的勢(shì)能越低，晶體越穩(wěn)定。晶體結(jié)構(gòu)中正、負(fù)離子的配位數(shù)的大小由結(jié)構(gòu)中正、負(fù)離子半徑的比值來(lái)決定。哥希密特結(jié)晶化學(xué)定律：晶體結(jié)構(gòu)取決于其組成基元（原子、離子或離子團(tuán)）的數(shù)量關(guān) 系、大小關(guān)系及極化性能。多晶轉(zhuǎn)變分類：根據(jù)轉(zhuǎn)變時(shí)速度快慢和晶體結(jié)構(gòu)變化的不同，可將多晶轉(zhuǎn)變分為兩類： 位移性轉(zhuǎn)變和重建性轉(zhuǎn)變。 位移性轉(zhuǎn)變：僅僅是結(jié)構(gòu)畸變，轉(zhuǎn)變前后結(jié)構(gòu)差異小，轉(zhuǎn)變 時(shí)并不打開(kāi)任何鍵或改變最鄰近的配位數(shù)， 只是原子位置發(fā)生少許位移， 使次級(jí)配位有

3、所改 變。 重建性轉(zhuǎn)變：不能簡(jiǎn)單地通過(guò)原子位移來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)變前后結(jié)構(gòu)差異大，必須破壞原子間 的鍵，形成一個(gè)具有新鍵的結(jié)構(gòu)。極化：在離子緊密堆積時(shí)，帶電荷的離子所產(chǎn)生的電場(chǎng)，必然要對(duì)另一個(gè)離子的電子云 產(chǎn)生吸引或排斥作用，使之發(fā)生變形，這種現(xiàn)象稱為極化。同質(zhì)多晶： 化學(xué)組成相同的物質(zhì)， 在不同的熱力學(xué)條件下形成結(jié)構(gòu)不同的晶體的現(xiàn)象， 稱 為同質(zhì)多晶現(xiàn)象。熱釋電性： 熱釋電性是指某些像六方 ZnS型的晶體， 由于加熱使整個(gè)晶體溫度變化， 結(jié)果 在與該晶體 c 軸垂直方向的一端出現(xiàn)正電荷，在相反的一端出現(xiàn)負(fù)電荷的性質(zhì)。 （晶體的熱 釋電性與晶體內(nèi)部的自發(fā)極化有關(guān)）硅酸鹽晶體中 SiO4四面體的五種結(jié)合

4、方式：島狀、組群狀、鏈狀、層狀和架狀。缺陷按其產(chǎn)生的原因分為：熱缺陷、雜質(zhì)缺陷、非化學(xué)計(jì)量缺陷、電荷缺陷和輻照缺陷 等。熱缺陷分類，各自特點(diǎn)：熱缺陷包括弗倫克爾缺陷和肖特基缺陷。 弗倫克爾缺陷是質(zhì) 點(diǎn)離開(kāi)正常格點(diǎn)后進(jìn)入到晶格間隙位置，其特征是空位和間隙質(zhì)點(diǎn)成對(duì)出現(xiàn)。 肖特基缺 陷是質(zhì)點(diǎn)由表面位置遷移到新表面位置， 在晶體表面形成新的一層， 同時(shí)在晶體內(nèi)部留下空 位，其特征是正負(fù)離子空位成比例出現(xiàn)。形成肖特基缺陷和弗倫克爾缺陷的一般規(guī)律：當(dāng)晶體中剩余空隙比較小，比如NaCl 型結(jié)構(gòu)，容易形成消極特缺陷；當(dāng)晶體中剩余空隙比較大時(shí)，如螢石CaF2 型結(jié)構(gòu)等，容易產(chǎn)生弗倫克爾缺陷。根據(jù)原子的滑移方向和

5、位錯(cuò)線取向的幾何特征不同，位錯(cuò)分為：刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合 位錯(cuò)。刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)的定義、性質(zhì)（與原子滑移方向的關(guān)系）： 刃位錯(cuò)：晶體已滑移部分和未滑移部分的交線猶如砍入晶體的一把刀的刀刃， 則成為刃位錯(cuò)。 其幾何特征是位錯(cuò)線與 原子滑移方向（即伯氏矢量 b）相垂直；滑移面上部位錯(cuò)線周?chē)邮軌簯?yīng)力作用，原子間 距小于正常晶格間距； 滑移面下部位錯(cuò)線周?chē)邮軓垜?yīng)力作用， 原子間距大于正常晶格間 距。螺位錯(cuò)： 由于位錯(cuò)線周?chē)囊唤M原子面形成了一個(gè)連續(xù)的螺旋形坡面， 故稱為螺位錯(cuò)。 其 幾何特征是位錯(cuò)線與原子滑移方向相平行； 位錯(cuò)線周?chē)拥呐渲檬锹菪隣畹模?幾形成螺位 錯(cuò)后，原來(lái)與位錯(cuò)線垂直的晶面

6、，變成以位錯(cuò)線i 中心軸的螺旋面。位錯(cuò)應(yīng)變能：位錯(cuò)使其周?chē)c(diǎn)陣畸變，點(diǎn)陣能量增加，點(diǎn)陣所增加的能量。包括兩部分： 位錯(cuò)核心能，在位錯(cuò)核心幾個(gè)原子間距r0=2|b|=2b以內(nèi)的區(qū)域，滑移面兩側(cè)原子間的錯(cuò)排能即相當(dāng)于位錯(cuò)核心能。 由于位錯(cuò)中心處原子位移太大， 線彈性理論不適應(yīng)， 不能采取連 續(xù)介質(zhì)模型， 而需要借助于點(diǎn)陣模型直接考慮晶體結(jié)構(gòu)和原子間的相互作用。 據(jù)估計(jì)， 錯(cuò)排 能約占位錯(cuò)能的 1/10. 彈性應(yīng)變能，在位錯(cuò)核心區(qū)以外，長(zhǎng)程應(yīng)力場(chǎng)作用范圍所具有的能 量，約占位錯(cuò)能的 9/10 。位錯(cuò)能否發(fā)生反應(yīng)，取決于兩個(gè)條件：其一，必須滿足伯氏矢量的守恒性，即反應(yīng)前后 各位錯(cuò)的伯氏矢量之和相等，b

7、i 后bi前ii其二，必須滿足能量條件，即反應(yīng)后各位錯(cuò)的總能量應(yīng)低于反應(yīng)前各位錯(cuò)的總能量，bi后bi 前ii小角度晶界：晶界的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與相鄰晶粒的取向差有關(guān)，當(dāng)取向差 0（ 10 015）時(shí)，稱為小角度晶界； 0（10 0 15）時(shí)，稱為大角度晶界。傾斜晶界：一個(gè)晶粒相對(duì)于另一個(gè)晶粒以平行于晶界的某軸線旋轉(zhuǎn)一定角度所形成的晶界 稱為傾斜晶界。扭轉(zhuǎn)晶界：一個(gè)晶粒相對(duì)于另一個(gè)晶粒以垂直于晶界的某軸線旋轉(zhuǎn)一定角度而形成的晶界 稱為扭轉(zhuǎn)晶界。小角度晶界的結(jié)構(gòu)：傾斜晶界的結(jié)構(gòu)a、對(duì)稱傾斜晶界 b、不對(duì)稱傾斜晶界扭轉(zhuǎn)晶界的結(jié)構(gòu)固溶體分類：根據(jù)容止原子在基質(zhì)晶體中所處位置分類置換式固溶體：亦稱替代固溶體，

8、其溶質(zhì)原子位于點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上，替代（置換）了部分溶質(zhì)原子。間隙式固溶體：亦稱間 隙型固溶體，其溶質(zhì)原子位于點(diǎn)陣的間隙中。根據(jù)外來(lái)組元在基質(zhì)晶體中的固溶度分類 有限固溶體（不連續(xù)固溶體、 部分互溶固溶體） ：有限固溶體固溶度小于 100%。無(wú)限固溶體（連續(xù)固溶體、完全互溶固 溶體）：由兩個(gè)（或多個(gè)）晶體機(jī)構(gòu)相同的組元形成，任一組元的成分范圍均為0100%。伯格斯矢量：表明晶體中有位錯(cuò)存在時(shí)，滑移面一側(cè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于另一側(cè)質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位移 或畸變。固溶體：將外來(lái)組元引入晶體結(jié)構(gòu)，占據(jù)基質(zhì)晶體質(zhì)點(diǎn)位置或間隙位置的一部分，仍保 持一個(gè)晶相，這種晶體稱為固溶體。非化學(xué)計(jì)量化學(xué)物：按照化學(xué)中定比定律，化合物中的不同

9、原子的數(shù)量要保持固定的比 例，但在實(shí)際的化合物中， 有一些化合物并不符合定比定律， 其中負(fù)離子與正離子的比例并 不是固定的比例關(guān)系，這些化合物稱為非化學(xué)計(jì)量化合物。熔體聚合物理論：熔體中聚合物的形成可分為三個(gè)階段。初期：熔體的分化；中期：縮 聚并伴隨著變形；后期：在一定時(shí)間和一定溫度下，縮聚-分化達(dá)到平衡。產(chǎn)物中有低聚物、高聚物、 三維晶格碎片以及游離堿、 吸附物， 最后得到的熔體是不同聚合程度的各種聚合體 的混合物， 構(gòu)成熔體結(jié)構(gòu)。聚合物的種類、大小和數(shù)量隨著熔體的組成和溫度而變化。這就是熔體結(jié)構(gòu)聚合物理論。粘度：指單位接觸面積、單位速度梯度下兩層液體間的內(nèi)摩擦力。粘度單位是Pa s影響熔體

10、粘度的主要因素：溫度和化學(xué)組成。硼反?，F(xiàn)象：當(dāng)數(shù)量不多的堿金屬氧化物同三氧化二硼一起熔融時(shí)，堿金屬所提供的氧 不像熔融二氧化硅玻璃中作為非橋氧出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中， 而是使硼氧三角體轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓸蜓踅M成的 硼氧四面體致使三氧化二硼玻璃從原來(lái)二度空間的層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié) 構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 并使玻璃的各種物理性能變好。 這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相 比，其性能隨堿金屬或堿土金屬加入量的變化規(guī)律相反，所以稱之為硼反常反應(yīng)。表面張力：作用于表面單位長(zhǎng)度上與表面相切的力，單位是N/m。表面能：通常將在熔體與另一接觸的相界面上（一般另一相指空氣） ，在恒溫、恒壓條件下 增加一個(gè)單位表面積時(shí)所做

11、的功，稱為比表面能，簡(jiǎn)稱表面能，單位為 J/m 。簡(jiǎn)化后其因 次為 N/m。晶格能和表面張力的關(guān)系：結(jié)構(gòu)類型相同的離子晶體，晶格能越大，熔體表面張力越大； 單位晶體邊長(zhǎng)越小熔體表面張力越大。 （熔體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)相互作用力越大，表面張力越大）潤(rùn)濕是一種流體從固體表面置換另一種流體的過(guò)程。三種類型：沾濕，浸濕，鋪展。=90 作為潤(rùn)濕和不潤(rùn)濕的界限，小于 90o，可潤(rùn)濕；大于 90o，不可。相：系統(tǒng)中具有相同物理與化學(xué)性質(zhì)的完全均勻部分的在總和。相界面：相與相之間有 界面。組元：系統(tǒng)中每一個(gè)能單獨(dú)分離出來(lái)并能獨(dú)立存在的化學(xué)物質(zhì)。獨(dú)立組元：足以表示形 成平衡系統(tǒng)中各相組成中所需要的最少數(shù)目的物質(zhì)（組元）

12、。相律的數(shù)學(xué)表達(dá)式： F=C-P+n （只考慮溫度和壓力， n=2 ，即 F=C-P+2 ）系統(tǒng)中組分?jǐn)?shù)C 越多，則自由度數(shù) F 越大；相數(shù) P 越多，自由度數(shù) F 越??；自由度為零時(shí)，相數(shù)最大， 相數(shù)最小時(shí)，自由度最大。3435. SiO2 重建性轉(zhuǎn)變破壞原有結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變速度慢，體積變化大，由晶體表面向內(nèi)部進(jìn)行； 位移性轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變速度快，可逆，與晶體內(nèi)部發(fā)生。36.37.不一致熔融化合物是一種不穩(wěn)定的化合物，加熱到一定溫度分解，分解產(chǎn)物是一種液相 一種晶相，二者組成與原來(lái)化合物完全不同（只能在固態(tài)中存在） 。38.39. 熔體冷卻析晶過(guò)程規(guī)律 ：冷卻時(shí)從液相中首先析出初晶區(qū)所對(duì)應(yīng)的那種晶體， 在

13、初晶相 析出過(guò)程中， 液相組成點(diǎn)的路線遵守背向線規(guī)則； 冷卻過(guò)程中系統(tǒng)的總組成點(diǎn)在投影圖上位 置始終不變，系統(tǒng)的總組成點(diǎn)， 液相組成點(diǎn)和固相組成點(diǎn)始終在一條直線上，形成杠桿；三 元低共熔點(diǎn)一定是結(jié)晶的結(jié)束點(diǎn)。40.三角形規(guī)則：原始熔體組成點(diǎn)所在三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示的物質(zhì)即為其結(jié)晶產(chǎn)物，與這 三個(gè)物質(zhì)對(duì)應(yīng)的初晶區(qū)所包圍的無(wú)變量點(diǎn)是其結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。41 ：判斷一致和不一致熔融化合物的方法：不論二元或三元化合物，其組成點(diǎn)在自己的初 晶區(qū)內(nèi)的，是一致熔融化合物；組成點(diǎn)在自己的初晶區(qū)外的，是不一致熔融化合物。共熔界線 -轉(zhuǎn)熔界線：通過(guò)界線上各店作切線與倆相應(yīng)晶相組成點(diǎn)的連線相交，如果交點(diǎn) 都在連線之內(nèi)就是

14、共熔界線，如果交點(diǎn)在連線之外，為轉(zhuǎn)熔界線。低共熔點(diǎn)：若無(wú)變量點(diǎn)處于相應(yīng)的副三角形內(nèi)的重心位置。 單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)：之外，則為轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，而且在交叉位子的是單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。 雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)：在共軛位置。轉(zhuǎn)熔點(diǎn)不一定是結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。低共熔點(diǎn)一定是結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。判斷過(guò)渡點(diǎn)的方法：如果無(wú)變量點(diǎn)周?chē)齻€(gè)初晶區(qū)所對(duì)應(yīng)的晶相組成點(diǎn)在一條直線上， 無(wú)變量點(diǎn)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的副三角形，該無(wú)變量點(diǎn)便是過(guò)渡點(diǎn)。解：透閃石雙鏈結(jié)構(gòu)，鏈內(nèi)的 Si-O 鍵要比鏈間的 Ca-O、Mg-O 鍵強(qiáng)很多，所以很容易沿 鏈間結(jié)合力較弱處劈裂成為纖維狀；滑石復(fù)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)，復(fù)網(wǎng)層由兩個(gè)SiO4層和中間的水鎂石層結(jié)構(gòu)構(gòu)成， 復(fù)網(wǎng)層與復(fù)網(wǎng)層之間靠教弱的分之間作用力聯(lián)系， 因分

15、子間力弱， 所以易沿 分子間力聯(lián)系處解理成片狀。解：（1）Al3+可與 O2-形成 AlO4 3NaF YF3NaY +3F+2Nai什么是肖特基缺陷、弗蘭克爾缺陷？他們屬于何種缺陷，發(fā)生缺陷時(shí)位置數(shù)是否發(fā)生變 化。肖特基缺陷： 晶體結(jié)構(gòu)基元， 從正常的位置結(jié)點(diǎn)位置上移到晶體表面而正常位置出現(xiàn)了空位 弗蘭克爾缺陷： 晶體結(jié)構(gòu)基元， 從正常的位置結(jié)點(diǎn)位置上移到晶體的間隙位置上， 而正常位 置出現(xiàn)了空位。都屬于熱缺陷，肖特基缺陷：位置數(shù)增加，體積增大。弗蘭克爾缺陷：位置數(shù)不增大，體積 不增大。52非化學(xué)計(jì)量化合物 FexO中， Fe3+ Fe2+ 0.1，求 FexO中的空位濃度及 x值。（答：

16、2.25 5105；0.956）；Al3+與 Si4+處于第二周期，性質(zhì)類似，易于進(jìn)入硅酸鹽 晶體結(jié)構(gòu)中與 Si4+發(fā)生同晶取代，由于遵循鮑林規(guī)則，所以只能部分取代；（2） Al3+置換 Si4+是部分取代， Al3+取代 Si4+時(shí)，結(jié)構(gòu)單元 AlSiO4ASiO5，失去了電中性，有過(guò)剩的負(fù)電荷， 為了保持電中性，將有一些半徑較大而電荷較低的陽(yáng)離子如K+、Ca2+、Ba2+進(jìn)入結(jié)構(gòu)中；（ 3）設(shè) Al3+置換了一半的 Si4+，則 O2-與一個(gè) Si4+一個(gè) Al3+相連，陽(yáng)離子靜電鍵強(qiáng)度 =3/4 1+4/4 1=7/4， O2-電荷數(shù)為 -2，二者相差為 1/4，若取代超過(guò)一半，二者相差

17、必然1/4，造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。說(shuō)明下列符號(hào)的含義： VNa， VNa ， VCl，（ VNaV Cl）， CaK， CaCa，Cai 解：鈉原子空位；鈉離子空位，帶一個(gè)單位負(fù)電荷；氯離子空位，帶一個(gè)單位正電荷；最鄰 近的 Na+空位、 Cl-空位形成的締合中心； Ca2+占據(jù) K.位置，帶一個(gè)單位正電荷； Ca 原子位于 Ca 原子位置上； Ca2+處于晶格間隙位置。寫(xiě)出下列缺陷反應(yīng)式： （l）NaCl 溶入 CaCl2中形成空位型固溶體； （2）CaCl2溶入 NaCl中 形成空位型固溶體； （ 3）NaCl形成肖特基缺陷； （4）Agl形成弗倫克爾缺陷（ Ag+進(jìn)入間隙）。 （5）NaF 加

18、入 YF3中形成間隙型固溶體解：（ 1） NaClNaCa+Cl Cl+VCl（2）CaCl2CaNa+2Cl Cl+VNa（3） O VNa+VCl（4） AgAg VAg+Agi 解： Fe2O32FeFe +3OO+VFey 2y y3+ 2+Fe 2yFe 1-3y O，X=1-y=1-0.044=0.956,Fe 0.956 OVFe = Y =2.25 10-21X53.MgO晶體的肖特基缺陷生成能為 84kJ/mol ，計(jì)算該晶體 1000K和 1500K 的缺陷濃度。（答： 3 26.4 10 3，3.5 102）-3 -2 解：n/N=exp（-E/2RT），R=8.314，

19、T=1000k：n/N=6.410-3；T=1500k：n/N=3.510 -2。54. 在 MgOAl 2O3和 PbTiO3PbZrO3中哪一對(duì)形成有限固溶體， 哪一對(duì)形成無(wú)限固溶體， 為什么？解：MgO-AL2O3：，即 r Mg、r Al 半徑相差大，MgO(NaCl 型)AL2O3（剛玉）結(jié)構(gòu)類型差別大，形成有限固溶體；PbTiO3-PbZrO 3形成無(wú)限固溶體，因?yàn)楸M管 Ti 4+、Zr 4+半徑相差較大（ 15.28 ） ,但都是（ ABO3） 鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)， Ti 4+、Zr 4+都填充八面體空隙，該空隙體積較大，可填入的陽(yáng)離子的半徑r值可在一定范圍內(nèi)變化，而不至于使結(jié)構(gòu)變化。

20、56.一塊金黃色的人造黃玉， 化學(xué)分析結(jié)果認(rèn)為， Cr2O3。試寫(xiě)出缺陷反應(yīng)方程（置換型）及化學(xué)式。 解： NiO和 Cr2O3固溶入 Al2 O3的缺陷反應(yīng)為：2NiO 2 +Cr2O3取 1mol 試樣為基準(zhǔn)，則是在 Al2O3中添加了 0.5mol%NiO 和 .02mol%+2OOm 0.005 ； m 0.0002 ； m10.0050.00020.9948 2NiO 2Al2 O3Cr2 O3 Al2 O3取代前 Al2O3 所占晶格為：0.9948 0.005/2 0.0002 0.9975mol (Al2O3) 取代后各組分所占晶格分別為：Al2O3：molNiO：molCr2

21、 O3：mol取代后，固溶體的分子式為： 0.9973 Al2O30.005 NiO 0.0002 Cr2 O3 或 Al1.9946Ni 0.005Cr0.0004 O2.9975ZnO是六方晶系， a=0.3242nm，c=0.5195nm，每個(gè)晶胞中含 2個(gè) ZnO分子，測(cè)得晶體密 度分別為 5.74，5.606 g/cm 3，求這兩種情況下各產(chǎn)生什么型式的固溶體？ 解：六方晶系的晶胞體積V= = =4.73cm3在兩種密度下晶胞的重量分別為W1=d1v=5.74 4.73 -23=120.72 1-202（g）W2=d2v=5.606 4.73 -23=120.65 1-202（g）

22、理論上單位晶胞重W=2.69 （g）密度是 d1時(shí)為間隙型固溶體，是 d2 時(shí)為置換型固溶體。Al 2O3在 MgO中形成有限固溶體， 在低共熔溫度 1995時(shí) 約有 18wt Al 2O3溶入 MgO中， 假設(shè) MgO單位晶胞尺寸變化可忽略不計(jì)。試預(yù)計(jì)下列情況的密度變化。1） Al 3+為填隙離子；2）Al 3+為置換離子。解：（ a）Al 3+為填隙離子：缺陷反應(yīng)為：（1）固溶式分子式：b）Al 3+為置換離子：缺陷反應(yīng)為：（2）固溶式分子式：（ 3）取 100g 試樣為基準(zhǔn)：（為摩爾數(shù)）m為摩爾數(shù)）MgO中固溶 18%wt的 Al 2O3后的分子式為： 2.035MgO0.176Al 2

23、O3或 Mg2.035 Al 0.352O2.563 （ 4） （4）式各項(xiàng)除以 2.563 得 Mg0.794Al 0.137 O（ 5） 由（ 5）式得 x=0.137 代入（ 2）（ 3）式，對(duì)（ a）有b）有設(shè)：固溶前后晶胞體積不變，則密度變化為：， 分別代表固溶前后密度）所以，固溶后的密度小于固溶前的密度。對(duì)硫鐵礦進(jìn)行化學(xué)分析： 按分析數(shù)據(jù)的 Fe/S 計(jì)算，得出兩種可能的成分： Fe1-x S和 FeS1 前者意味著是 Fe 空位的缺陷結(jié)構(gòu)， 后者是 Fe被置換。 設(shè)想用一種實(shí)驗(yàn)方法以確定該礦物究 竟屬哪一類成分？解： Fe1-xS中存在 Fe 空位，非化學(xué)計(jì)量，存在 hP型半導(dǎo)體

24、； FeS1-x中金屬離子過(guò)剩，存在 S2-空位，存在 N型半導(dǎo)體； 因 Fe1-xS、FeS1-x分屬不同類型半導(dǎo)體， 通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其半 導(dǎo)體性質(zhì)即可。說(shuō)明為什么只有置換型固溶體的兩個(gè)組分之間才能相互完全溶解，而填隙型固溶體則不解：（ 1）晶體中間隙位置是有限的，容納雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)能力10%；（ 2）間隙式固溶體的生成，一般都使晶格常數(shù)增大， 增加到一定的程度， 使晶格變得不穩(wěn)定而離解； 置換固溶體形成是 同號(hào)離子交換位置，不會(huì)對(duì)接產(chǎn)生影響，所以可形成連續(xù)固溶體。試述影響置換型固溶體的固溶度的條件從晶體穩(wěn)定性考慮，相互替代的離子尺寸愈相近，則固溶體愈穩(wěn)定。若以r1 和 r2 分別代表半徑大和半徑小

25、的兩種離子的半徑。當(dāng)它們半徑差30%時(shí)，不能形成固溶體。2、晶體的結(jié)構(gòu)類型形成連續(xù)固溶體的兩個(gè)組分必須具有完全相同的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)不同最多只能生成有限固溶體。3、離子的電價(jià)因素只有離子價(jià)相同或復(fù)合替代離子價(jià)總和相同時(shí)，才可能形成連續(xù)置換型固溶體。4、電負(fù)性因素電負(fù)性相近，有利于固溶體的生成。非化學(xué)計(jì)量化合物與無(wú)限固溶體的異同。 共同點(diǎn)：（1）都屬于晶體結(jié)構(gòu)中缺陷中的點(diǎn)缺陷。 （ 2）相組成均為均勻單相 不同點(diǎn)：（1）形成原因不同，非化學(xué)計(jì)量化合物由氣氛性質(zhì)和壓力變化引起，而無(wú)限無(wú)限固 溶體則由參雜溶解引起。 （2）形成條件不同， 前者只有價(jià)態(tài)元素氧化物在氧化和還原氣氛中 才能形成，而后者則需滿

26、足離子半徑和電負(fù)性差值較小，保持電中性，結(jié)構(gòu)相同條件形成。 （3）組成范圍不同，前者組成變化范圍小而后者可以在整個(gè)范圍內(nèi)變化。形成間隙固溶體的條件（1）雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)大小 添加原子越小，易形成固溶體。（2）晶體結(jié)構(gòu)基質(zhì)晶體中空隙越大，結(jié)構(gòu)越疏松，易形成固溶體。（3）電價(jià)因素外來(lái)雜質(zhì)原子進(jìn)入間隙時(shí)，引起電價(jià)的不平衡，但必須保持電價(jià)的平衡。通過(guò)生成空位，來(lái)穩(wěn)定價(jià)態(tài)。容納雜質(zhì)的能力10%。非化學(xué)計(jì)量缺陷的濃度與周?chē)鷼夥盏男再|(zhì)、 壓力大小相關(guān)， 如果增大周?chē)鯕獾姆謮?非 化學(xué)計(jì)量化合物 Fe1-xO 及 Zn1+xO 的密度將發(fā)生怎么樣的變化？增大還是減??？為什么？解： Zn（g） Zni +eZn（ g

27、）+1/2O2=ZnOZni +e+1/2O 2 ZnOZnO=e PO2 ZniO2（ g） OO+VFe +2h k=OOV Feh /PO 21/2=4OOV Fe3/PO 21/22-VFePO2-1/6 ， PO2 V Fe用 0.2mol YF3加入 CaF2中形成固溶體，實(shí)驗(yàn)測(cè)得固溶體的晶胞參數(shù)a=0.55nm，測(cè)得固溶體密度 =3.64g/cm3，試計(jì)算說(shuō)明固溶體的類型？ （元素的相對(duì)原子質(zhì)量： Y=88.90；Ca=40.08； F=19.00）解： YF3加入 CaF2的缺陷反應(yīng)方程如下：YF3Y +F +2FF（1）2YF32Y +V+6FF（2）方程（ 1）和（ 2）的

28、固溶式： （1）Ca1-xYxF2+x （2） Ca（1-3/2x）YxF2按題意 x=0.2 代入上述固溶式得：間隙型固溶體分子式為Ca0.8Y0.2F2.2置換型固溶體分子式為 Ca0.7Y0.2F2；它們的密度分別設(shè)為 1和 2。 CaF2是螢石型晶體， 單位晶胞內(nèi)含有 4 個(gè)螢石分子。1=3.659（g/cm 3）d 置 =5.565g/cm 3對(duì)于間隙固溶體，其化學(xué)式 Ca2yZr 1-y O2，與已知組成 Ca0.15 Zr 0.85 O1.85 相比，O2-不同，間隙式固溶體化學(xué)式 Ca0.3 2/1.85 Zr 1.7/1.85 O2Ca0.15 Zr 0.85 O1.85 C

29、a0.15 2/1.85 Zr 0.3/1.85 O2晶胞質(zhì)量3d 間=6.014g/cm3，由此可判斷生成的是置換型固溶體。試述微晶學(xué)說(shuō)與無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)的主要觀點(diǎn)，并比較兩種學(xué)說(shuō)在解釋玻璃結(jié)構(gòu)上的共同 點(diǎn)和分歧。解：微晶學(xué)說(shuō)： 玻璃結(jié)構(gòu)是一種不連續(xù)的原子集合體， 即無(wú)數(shù)“晶子”分散在無(wú)定形介質(zhì)中； “晶子”的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量取決于玻璃的化學(xué)組成， 可以是獨(dú)立原子團(tuán)或一定組成的化合物 和固溶體等微晶多相體， 與該玻璃物系的相平衡有關(guān)； “晶子”不同于一般微晶， 而是帶有 晶格極度變形的微小有序區(qū)域， 在“晶子”中心質(zhì)點(diǎn)排列較有規(guī)律， 愈遠(yuǎn)離中心則變形程度 愈大； 從“晶子”部分到無(wú)定形部分的過(guò)渡

30、是逐步完成的，兩者之間無(wú)明顯界限。 無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)： 玻璃的結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)相似， 同樣形成連續(xù)的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 但玻璃的 網(wǎng)絡(luò)與晶體的網(wǎng)絡(luò)不同， 玻璃的網(wǎng)絡(luò)是不規(guī)則的、 非周期性的， 因此玻璃的內(nèi)能比晶體的內(nèi) 能要大。 由于玻璃的強(qiáng)度與晶體的強(qiáng)度屬于同一個(gè)數(shù)量級(jí)， 玻璃的內(nèi)能與相應(yīng)晶體的內(nèi)能相 差并不多， 因此它們的結(jié)構(gòu)單元 （四面體或三角體）應(yīng)是相同的， 不同之處在與排列的周期 性。微晶學(xué)說(shuō)強(qiáng)調(diào)了玻璃結(jié)構(gòu)的不均勻性、 不連續(xù)性及有序性等方面特征， 成功地解釋了玻 璃折射率在加熱過(guò)程中的突變現(xiàn)象。 網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)強(qiáng)調(diào)了玻璃中離子與多面體相互間排列的均勻 性、連續(xù)性及無(wú)序性等方面結(jié)構(gòu)特征。解

31、：網(wǎng)絡(luò)變體 Na2O CaO K2O BaO中間體 Al 2O3網(wǎng)絡(luò)形成體 SiO 2 B2O3 P2O5解釋硼酸鹽玻璃的硼反?，F(xiàn)象？解：硼反?，F(xiàn)象： 隨著 Na2O（ R2O）含量的增加， 橋氧數(shù)增大， 熱膨脹系數(shù)逐漸下降。 當(dāng) Na2O 含量達(dá)到 15% 16%時(shí)，橋氧又開(kāi)始減少，熱膨脹系數(shù)重新上升，這種反?，F(xiàn)象就是硼反常 現(xiàn)象。硼反?，F(xiàn)象原因：當(dāng)數(shù)量不多的堿金屬氧化物同B2O3一起熔融時(shí)，堿金屬所提供的氧不像熔融 SiO2 玻璃中作為非橋氧出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中，而是使硼轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓸蜓踅M成的硼氧四面體。致 使 B2O3玻璃從原來(lái)二度空間層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，并使

32、玻璃的各種物理性能變好。 這與相同條件下的硅酸鹽玻璃性能隨堿金屬或堿土金屬 加入量的變化規(guī)律相反。一般說(shuō)來(lái)，同一種物質(zhì)，其固體的表面能要比液體的表面能大，試說(shuō)明原因。解：同一種物質(zhì)，其液體固體的表面結(jié)構(gòu)不同，液體分子可自由移動(dòng)， 總是通過(guò)形成球形表 面來(lái)降低其表面能； 固體則不能， 固體質(zhì)點(diǎn)不能自由移動(dòng)， 只能通過(guò)表面質(zhì)點(diǎn)的極化、 變形、 重排來(lái)降低系統(tǒng)的表面能，固體表面處于高能量狀態(tài)（由于表面力的存在）。什么是吸附和粘附？當(dāng)用焊錫來(lái)焊接銅絲時(shí)，用挫刀除去表面層，可使焊接更加牢固， 請(qǐng)解釋這種現(xiàn)象？解：吸附： 固體表面力場(chǎng)與被吸附分子發(fā)生的力場(chǎng)相互作用的結(jié)果，發(fā)生在固體表面上，分 物理吸附和化

33、學(xué)吸附；粘附：指兩個(gè)發(fā)生接觸的表面之間的吸引， 發(fā)生在固液界面上； 銅絲 放在空氣中，其表面層被吸附膜（氧化膜）所覆蓋，焊錫焊接銅絲時(shí)，只是將吸附膜粘在一 起，錫與吸附膜粘附的粘附功小，銼刀除去表面層露出真正銅絲表面（去掉氧化膜），錫與 銅相似材料粘附很牢固。影響濕潤(rùn)的因素有那些？解： 固體表面粗糙度 當(dāng)真實(shí)接觸角 小于 90時(shí)，粗糙度越大，表面接觸角越小， 就越容易濕潤(rùn)；當(dāng) 大于 90，則粗糙度越大，越不利于濕潤(rùn)。 吸附膜 吸附膜的存在使接觸角增大，起著阻礙作用。說(shuō)明晶界能總小于兩個(gè)相鄰晶粒的表面能之和的原因。答：所需要的能量稱為界面能。表面能和界面能的本質(zhì)是處在表面或界面上的質(zhì)點(diǎn)受到不 對(duì)

34、稱力場(chǎng)作用， 與晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)相比具有較高的能量。 晶粒的表面能指晶粒與氣相接觸， 界 面能通常指兩個(gè)晶粒相接觸。 兩個(gè)相鄰晶粒的表面層上的原子間的相互作用是很強(qiáng)的， 可以 認(rèn)為晶界上的原子或離子周?chē)纬闪艘粋€(gè)變形的配位球， 降低了部分不對(duì)稱力場(chǎng)。 顯然， 晶 粒與氣相接觸時(shí)， 表面質(zhì)點(diǎn)受到力場(chǎng)的不對(duì)稱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩個(gè)晶粒相接觸時(shí)。因此， 界面能總是小于相鄰二個(gè)晶粒表面能之和。試說(shuō)明晶界能總小于兩個(gè)相鄰晶粒的表面能之和的原 因。固體硫有兩種晶型，即單斜硫、斜方硫，因此，硫系統(tǒng)可能有四個(gè)相，如果某人實(shí)驗(yàn)得 到這四個(gè)相平衡共存，試判斷這個(gè)實(shí)驗(yàn)有無(wú)問(wèn)題？解：有問(wèn)題，根據(jù)相律， F=C-P+2=1-P+2

35、=3-P，系統(tǒng)平衡時(shí)， F=0，則 P=3，硫系統(tǒng)只能是三 相平衡系統(tǒng)。76、純物質(zhì)在任意指定溫度下，固液氣三相可以平衡共存，請(qǐng)用相率說(shuō)明這個(gè)結(jié)論是否正 確？舉例說(shuō)明。不正確。應(yīng)為 g l s 三相平衡時(shí)相率為 F=C-P+2其中 C=1 P=3 F=0 ，溫度壓力均不能變化。 這時(shí)不能指定溫度 例如：水在 0 度時(shí)三相共存，溫度一變固液氣三相就不平衡了。所以溫 度不能任意指定。圖 6-2 是具有多晶轉(zhuǎn)變的某物質(zhì)的相圖，其中DEF線是熔體的蒸發(fā)曲線。 KE是晶型 I 的升華曲線； GF是晶型 II 的升華曲線； JG是晶型 III 的升華曲線，回答下列問(wèn)題：（ 1）在 圖中標(biāo)明各相的相區(qū)，并寫(xiě)

36、出圖中各無(wú)變量點(diǎn)的相平衡關(guān)系；（2）系統(tǒng)中哪種晶型為穩(wěn)定相？哪種晶型為介穩(wěn)相？（ 3）各晶型之間的轉(zhuǎn)變是可逆轉(zhuǎn)變還是不可逆轉(zhuǎn)變？解：（ 1） KEC為晶型的相區(qū)， EFBC過(guò)冷液體的介穩(wěn)區(qū)， AGFB晶型的介穩(wěn)區(qū)， JGA晶型 的介穩(wěn)區(qū)， CED是液相區(qū)， KED是氣相區(qū)；（ 2）晶型為穩(wěn)定相，晶型、為介穩(wěn)相； 因?yàn)榫汀?的蒸汽壓高于晶型的， 即它們的自由能較高， 有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡茌^低的 晶型的趨勢(shì)；（ 3）晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榫?、是單向的，不可逆的，多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)的溫度高 于兩種晶型的熔點(diǎn)；晶型、之間的轉(zhuǎn)變是可逆的，雙向的，多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度低于、 的熔點(diǎn)。根據(jù)圖回答下列問(wèn)題： （1）說(shuō)明化合物 S的熔

37、融性質(zhì)， 并分析相圖中各界線上溫度變化 的方向以及界線和無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)；（ 2）寫(xiě)出組成點(diǎn)為 1、2、3 及 4 各熔體的冷卻結(jié)晶過(guò) 程；（ 3）分別將組成為 5 和組成為 6 的物系，在平衡的條件下加熱到完全熔融，說(shuō)明其固 液相組成的變化途徑。解：（ 1）化合物 S 為不一致熔融三元化合物；P1E 低共熔界線 L C+S界限 P 2E 低共熔界線 L B+SP1P2 轉(zhuǎn)熔界線 L+A S無(wú)變量點(diǎn) E為低共熔點(diǎn) L C+S+B P 1 單轉(zhuǎn)熔點(diǎn) L+A C+S P 2單轉(zhuǎn)熔點(diǎn) L+A B+S（2）1 點(diǎn) 冷卻結(jié)晶過(guò)程 1 在 ASC 中 生成 A S C , 在 P1點(diǎn)結(jié)束 .液相： 1 L

38、A a L+A S P 1 L+A C+S P 1固相： A A A A+S b A+C+S點(diǎn) 冷卻結(jié)晶過(guò)程 2 在 AS 連線上 生成 A S , 在 c 點(diǎn)結(jié)束 . 液相： 2 L A c L+A S cL 消失固相： A A A A+S 2點(diǎn) 冷卻結(jié)晶過(guò)程 3 在 BSC 生成 B S C , 在 E 點(diǎn)結(jié)束 . 液相： 3 L A n L+A S m L S d L B+S E L C+S+B EA 消失 L 消失 固相： A A A S S S S S+B e C+S+B 3A 消失點(diǎn) 冷卻結(jié)晶過(guò)程 4 在 SB連線上 生成 B S, 在 P2 點(diǎn)結(jié)束 .液相： 4 L A f L A+B P2 L+A B+S P 2L A 消失固相： A A A A+B g B+S 45 的熔融過(guò)程：固相： S B+S L+A i A+B L A(B) A L A 消失液相： P2P2h 56 的熔融過(guò)程：固相： 6 C+S L+A K (C 消失 ) S L+A A(S 液相： P1P1消失 ) A L A 消失 S 6下圖為具有化合物生成的三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)此三元系統(tǒng)相圖