材料化学李奇陈光巨编写第三章课后答案
材料化学 化工大学课后习题答案
第一章
1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系？
答：（1）晶体的一般特点是：
a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体
b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质
c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形
d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点
e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性
（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：
点阵结构＝点阵＋结构基元
点阵＝点阵结构－结构基元
2、什么是同质多晶？什么是类质同晶？
一些组成固定的化合物，由于其内部微粒可以以不同的方式堆积，因而产生不同种类的晶体，我们把这种同一化合组成存在两种或两种以上晶体结构形式的现象为同质多晶现象。
在两个或多个化合物中，如果化学式相似，晶体结构形式相同，并能互相置换的现象，我们称之为类质同晶现象。
3、产生晶体缺陷的原因是什么？晶体缺陷对晶体的物理化学性质的影响如何？
答：晶体产生缺陷的原因主要有：（1）实际晶体中的微粒总是有限的；（2）存在着表面效应；（3）存在着表面效应；（4）粒子热运动；（5）存在着杂质。
在实际晶体中缺陷和畸变的存在使正常的点阵结构受到了一定程度的破坏或扰乱，对晶体的生长，晶体的力学性能、电学性能、磁学性能和光学性能等到都有很大的影响，在生产和科研中非常重要，是固体物理、固体化学和材料科学等领域的重要内容。
材料化学绪论讲解
学习方式：听课与自学相结合
参考期刊： 1. 功能材料；2. 高分子学报 ；3. 无机材料学报 ；4. 复合材料学报 ； 5. 中国化学快报（英文版）；6. 应用化学；7. 高等学校化学学报； 8. 材料科学与工艺；9. 热固性树脂 ；10. 化学物理学报 参考教材： 1《材料化学》，曾兆华，杨建文著，化学工业出版社，2008年4月第一版。 2《材料化学》，朱光明，秦华宇著，机械工业出版社，2009年6月第二版。 3《材料化学》，李奇，陈光巨编，高等教育出版社，2010年9月第一版。 4《材料科学导论》，冯端,师昌绪,刘治国，化学工业出版社，2002年5月。 5《无机材料化学》，田顺宝，林祖强，祝炳和等，科学出版社，1993年
铝曾经比金银还要珍贵……
100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出 贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比 黄金还要贵重的奖杯──铝杯，赠送给门捷列 夫。
法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵， 用铝作了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。 每逢盛大国宴，别人都用银制餐具，而他独 自使用一套铝制餐具。
后者是前者的 4 倍，这对于结构材 料来说是几千年来的一个飞跃。
铝
铝是一种轻金属，密度 2.7 g/cm3，大约是铁的 1/3。纯铝的拉伸强度只有 48 MPa，只有钢的 1/10 左右。因此在早期并未得到重视。
Al 在地壳中含量丰富，占 1/12，但主要以 Al2O3 的状态存在。18 世纪发现了 Al 元素的存在， 1825 年丹麦物理学家 Hans Oersted 第一次成功 地提炼出金属铝，但是提炼方法比较复杂，产量 很低，使得其价格极为昂贵。
材料化学课后答案李奇陈光巨编写完整版
第一章答案
1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系？
答：（1）晶体的一般特点是：
a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体
b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质
c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸
多面体外形
d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点
e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性
（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：
点阵结构＝点阵＋结构基元
点阵＝点阵结构－结构基元
2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子，其中C—C化学键长为1.54Å。试根据C原子的立体化学
计算分子的链周期。
答：因为C原子间夹角约为109.5°，所以链周期＝2×1.54Å×sin(109.5°/2)=2.51Å
链周期
3、由X射线法测得下列链型高分子的
周期如下，试将与前题比较思考并说明
其物理意义。化学式
聚乙烯醇 2.52
聚氯乙烯 5.1
聚偏二氯乙烯 4.7
答：由题中表格可知，聚乙烯醇的链周期为2.52 Å，比聚乙烯略大，原因可能是-OH体积比H大，它的排斥作用使C原子间夹角变大，因而链周期加长，但链周期仍包含两个C原子；聚氯乙烯的链周期为5.1 Å，是聚乙烯链周期的两倍多，这说明它的链周期中包含四个C原子，原因是原子的半径较大Cl原子为使原子间排斥最小，相互交错排列，其结构式如下：
材料化学_第三章_课后答案_李奇_陈光巨_编写
第三章
1、指出金属中键型和结构的主要特征。为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题？
答：（1）金属中键型是金属键，由于金属元素的电负性一般都比较小，电离能也较小，最外层家电子很容易脱离原子的束缚而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由的运动，形成自由电子。金属晶体中各金属原子的价电子公有化于整个金属大分子，所有成键点子可在整个聚集体中流动，而共同组成了离域的N中心键。在金属晶体中没有定域的双原子键，也不是几个原子间的离域键，而是所有原子都参加了成键，这些离域电子在三维空间中运动，离域范围很大。
（2）因为整个金属单质晶体可以看作是同种元素的金属正离子周期性排列而成，这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态，他们的电子分布基本上是球形对称的；而同种元素的原子半径都相等，因此可以把他们看成是一个个等径圆球。又因为金属键无饱和性和方向性，金属原子在组成晶体时，总是趋向于形成密堆积的结构，其特点是堆积密度大，相互的配位数高，能够充分利用空间，整个体系能量最低。所以可以用等圆球密堆积的模型来描述金属结构。
2、指出A
1型和A
3
型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目，并写出球的分数坐标。
答：A
1
型为立方F，晶胞中球的数目为4。球的分数坐标
A
3
型为六方P格子，晶胞中的球的数目为2。求的分数坐标为
3、试比较A1和A3型结构的异同，指出A1和A3型结构中密置层相应的晶面指标。
答：A1型结构重复周期为三层，可画出面心立方晶胞，为立方最密堆积。重复方式为ABCABC……。
A3性结构重复周期为二层，可画出六方晶胞，为刘方最密堆积。重复方式为ABAB……
材料科学与工程基础第三章答案(供参考)
3.8 铁具有BCC晶体结构，原子半径为0.124 nm，原子量为55.85
g/mol。计算其密度并与实验值进行比较。
答：BCC结构，其原子半径与晶胞边长之间的关系为：
a = 4R/3= 4⨯0.124/1.732 nm = 0.286 nm
V = a3 = (0.286 nm)3 = 0.02334 nm3 = 2.334⨯10-23 cm3
BCC结构的晶胞含有2个原子，
∴其质量为：m = 2⨯55.85g/(6.023⨯1023) = 1.855⨯10-22 g
密度为ρ= 1.855⨯10-22 g/(2.334⨯10-23 m3) =7.95g/cm3
3.9 计算铱原子的半径，已知Ir具有FCC晶体结构，密度为22.4
g/cm3，原子量为192.2 g/mol。
答：先求出晶胞边长a，再根据FCC晶体结构中a与原子半径R的关系求R。FCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为4，
ρ= 4⨯192.2g/(6.023⨯1023⨯a3cm3) = 22.4g/cm3，求得a = 0.3848 nm 由a = 22R求得R = 2a/4 = 1.414⨯0.3848 nm/4 = 0.136 nm 3.10 计算钒原子的半径，已知V 具有BCC晶体结构，密度为5.96
g/cm3，原子量为50.9 g/mol。
答：先求出晶胞边长a，再根据BCC晶体结构中a与原子半径R的关系求R。BCC晶体结构中一个晶胞中的原子数为2，
ρ= 2⨯50.9g/(6.023⨯1023⨯a3cm3) = 5.96 g/cm3，求得a = 0.305 nm 由a = 4R/3求得R = 3a/4 = 1.732⨯0.305 nm/4 = 0.132 nm
材料化学第五章课后答案李奇陈光巨编写
第5章习题答案
1.高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分，请解释链结构和聚集态结构。
答：链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。
2.简述近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分子链的构象有何影响。
答：所谓“近程”和“远程”是根据沿大分子链的走向来区分的，并非为三维空间上的远和近。事实上，即使是沿高分子长链相距很远的链节，也会由于主链单键的内旋转而会在三维空间上相互靠得很近。
高分子链节中非键合原子间的相互作用——近程相互作用，主要表现为斥力，如
—CH2—CH2—中两个C上的两个H的范德华半径之和为0.240nm，当两个H为反式构象时，其间的距离为0.247nm，处于顺式构象时为0.226nm。因此，氢原子间的相互作用主要表现为斥力，至于其他非键合原子更是如此。近程相互排斥作用的存在，使得实际高分子的内旋转受阻，使之在空间可能有的构象数远远小于自由内旋转的情况。受阻程度越大，构象数越少，高分子链的柔性就越小。远程相互作用可为斥力，也可为引力。当大分子链中相距较远的原子或原子团由于单键的内旋转，可使其间的相互作用在距离小于范德华半径时表现为斥力，大于范德华半径时为引力。无论哪种力都使内旋转受阻，构象数减少，柔性下降，末端距变大。
材料化学 李奇 陈光巨 编写 第六章 课后答案
第6章习题答案
1.纳米的基本涵义是什么?简述为什么纳米材料会表现出许多前所未有的新特性?
答：纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100~102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分：一是直径为几个或几十个纳米的粒子二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。
由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。即纳米材料显现出纳米效应，具体表现为三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
由于纳米效应，纳米材料光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也就相应地发生十分显著的变化。因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。
2.纳米材料可分为哪几类?
答：纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。
材料化学习题答案
材料化学习题答案
材料化学是一门研究材料的化学组成、结构、性质及其应用的学科。
在解决材料化学习题时，通常需要对材料的物理化学性质、合成方法、表征手段以及应用领域有深入的了解。以下是一些材料化学习题的答
案示例：
习题一：简述材料化学中的“相”的概念。
答案：在材料化学中，“相”指的是在宏观尺度上具有相同化学组成
和物理性质的区域。一个材料可以包含一个或多个相。相的区分通常
基于化学组成、晶体结构、相界面以及相的物理性质。例如，在合金中，不同的金属元素可以形成不同的相，如固溶体、沉淀相等。
习题二：解释什么是纳米材料，并举例说明其应用。
答案：纳米材料是指至少在一个维度上具有纳米尺度（1-100纳米）的材料。这类材料因其独特的尺寸效应而展现出与宏观材料不同的性质，如高比表面积、量子效应等。纳米材料的应用非常广泛，包括纳米电
子器件、药物输送系统、催化剂、能源存储设备等。
习题三：描述材料的表征方法，并举例说明。
答案：材料的表征方法包括但不限于X射线衍射（XRD）、扫描电子显
微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、红外
光谱（IR）和核磁共振（NMR）。例如，XRD用于确定材料的晶体结构
和相组成；SEM和TEM用于观察材料的表面形貌和微观结构；AFM用于
测量材料表面的粗糙度和局部性质；IR和NMR则用于分析材料的化学
组成和分子结构。
习题四：简述材料的合成方法之一——溶胶-凝胶法，并说明其优势。
答案：溶胶-凝胶法是一种从溶液到固体的合成方法，通常涉及金属醇
盐的水解和聚合过程。这种方法的优势在于可以在较低的温度下制备
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笫三章
I.试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。2.如
果纯银凝固时的最大过冷度与其熔点(tm=1453°C)的比值为0.18, 试求其
凝固驱动力。(△H = -18075J/mol) 3.已知Cu的熔点tm= 1083°C,熔化潜热Lm=1.88xl03J/cm3,比表面能0=1.44x105 J/cm3。
(1)试计算Cu在853°C均匀形核吋的临界晶核半径。(2)已知Cu的相对原子质量为63.5,密度为8.9g/cm3,求临界品核中的原子数。4.试推导杰克逊(K.A.Jackson)方程5.铸件组织有何特点？6.液体金属凝固时都需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热，为什么？7.已知完全结晶的聚乙烯(PE)其密度为1.01g/cm3,低密度乙烯(LDPE)为0.92 g/cm3,而高密度乙烯(HDPE)为0.96 g/cm3, 试计算在LDPE及HDPE中“资自由空I'u厂的大小。8欲获得金属玻璃，为什么一般选用液相线很陡从而有较低共晶温度的二元系？9. 比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等概念的区别。
10.分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。
II.什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？
12.简述纯金属晶体长大的机制。13.试分析单晶体形成的基本条件。
14.指出下列概念的错误之处，并改正。(1)所谓过冷度，是指结晶时，在冷却曲线上出现平台的温度与熔点之差；而动态过冷度是指结晶过程中，实际液相的温度与熔点之差。(2)金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系爛值减少，因此是一个自发过程。(3)在任何温度下，液体金属中出现的最大结构起伏都是品胚。(4)在任何温度下，液相中出
材料化学_李奇_陈光巨_编写_第二章_课后答案
第二章
1、天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如，在某种氧化镍晶体中就存在这样的缺陷：一个Ni 2+
空缺，另有两个Ni 2+
被两个Ni 3+
所取代。其结果晶体仍然呈电中性，但化合物中Ni 和O 的原子个数比发生了变化。试计算样品组成为Ni 0.97
O
时该晶体中Ni 3+
与Ni 2+
的离子数之比。
解：设晶体中Ni 3+
的离子数为a ，Ni 2+
的离子数为b 。根据题意：
答：该晶体中Ni 3+与Ni 2+
的离子数之比为6：91。
2、已知氧化铁Fe x 0(富士体)为氯化钠型结构，在实际晶体中，由于存在缺陷，x ＜1。今有一批氧化铁，测得其密度为5.7g/cm 3
，用MoK α射线（λ=71.07pm ）测得其面心立方晶胞衍射指标为200的衍射角θ=9.56°（sin θ=0.1661,Fe 的相对原子质量为55.85）。
（a ）计算Fe x 0的面心立方晶胞参数。 （b ）求x 值。
（c ）计算Fe 2 +
和Fe 3+
各占总铁质量的质量分数。 （d ）写出表明铁的价态的化学式。
解：（a ）
（c ）设0.92mol 铁中Fe 2 +的摩尔数为y ，则Fe 3+
的摩尔数为（0.92-y ），根据正负离
子电荷平衡原则可得：
即Fe2+和Fe3+的摩尔数分别为0.76和0.16，他们在总铁中的摩尔百分数分别为：
（d）富士体氧化铁的化学式为。
3、NiO晶体为NaCl型结构，将它在氧气中加热，部分Ni2+将氧化为Ni3+，成为Ni
O(x
x
O，测得其密度为6.47，用波长λ=154pm的X射线通过粉末法测＜1)。今有一批Ni
材料科学基础课后习题及答案_第三章
第三章答案
3-2略。
3-2试述位错的基本类型及其特点。
解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。
3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？
解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。
3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？
解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R
1-R
2
）/R1>15%不连
续。2.<15%连续。3.>40%不能形成固熔体。（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。（4）场强因素。（5）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。
影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。
材料科学基础第三章答案
习题：第一竜第二帝第二章第四章第五章第六帝第七章第八章墨
九章第十章第^一章答案：第一章第二章第三章第四章第五章第六空第七章第八章第九章第十章
第十一章
3-2 略。
3-2试述位错的基本类型及其特点。
解：位错上要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号丄，有多余半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平而，呈螺施状，称螺型位错。
3-3非化学计虽化合物有何特点？为什么非化学计虽化合物都是n型或p型半导体材料？
解：非化学计虽化合物的特点：非化学计虽化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体：缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出：非化学计虽化合
物都是半导体’由丁？负离子缺位和间隙正离子使金屈离子过剩产生金屈离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（P型）半导体。
3-4形响盖换型固溶体和间隙型固溶体形成的丙素有哪些？
解：彤响形成呂换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（RrRJ /Rl>15%不连续。2. <15%连续。3. >40%不能形成固熔体。（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。（4）场强因素。（5）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。
影响形成间隙型固溶体影响因素：（1〉杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上來说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。（3）电价因素：外来杂质原子进人
材料化学课后习题答案
材料化学课后习题答案
P42：四 (1)(2)(3)
P69：二、三 (1)(2)
P90:5
P133: 二、三 (1)(2)
P199: 一、二
P222: 二、三 (1)
P236: 一、二
专业：应用化学14-1
学号： ********
XX：丁大林
第二章化学基础知识
一．填空题
1. 热力学第三定律的具体表述为纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零，数学表达式为 S*( 完美晶体， 0 K)=0 J K-1。
2.麦克斯韦关系式为T
p S
S p、S V
V T T V p T T p
V
、
T p
、
S p V S V
S
。
3. 偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为B G B G
。n B
T , p,n C
4.理想稀溶液存在依数性质，即溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关，而与溶质的种类无关。
5. 人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层，简称界面，有液
-气、固 - 气、固 - 液、液 - 液、固 - 固界面，通常把固 - 气界面、液- 气界面称为
表面。
6.表面X力一般随温度和压力的增加而降低，且σ金属键 > σ离子键 >σ极性共价键 > σ非极性
共价键。
7.按照氧化态、还原态物质的状态不同，一般将电极分成第一类电极（金属电极、气体电极）、第二类电极（金属 - 难溶盐电极）、氧化还原电极三类。
8.相律是描述相平衡系统中自由度、组分数、相数之间关系的法则。其有多
种形式，其中最基本的是吉布斯相律，其通式为f c p
+2
。
= -
二．名词解释
1.拉乌尔定律：气液平衡时稀溶液中溶剂 A 在气相中的蒸气压 p A等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压 p A*与溶液中溶剂的摩尔分数 x A的乘积，该定律称为拉乌尔定律。
材料化学课后习题答案
材料化学课后习题答案
【篇一：材料化学课后题答案】
ass=txt>二．应用化学专业1166129108
三．什么是纳米材料？
四．试阐述纳米效应及其对纳米材料性质的影响？
答： 1.小尺寸效应；使纳米材料较宏观块体材料熔点有显著降低，
并使纳米材料呈现出全
新的声，光，电磁和热力学特性。
2.表面与界面效应；使纳米颗粒表面具有很高的活性和极强的吸附性。
3. 量子尺寸效应；使纳米微粒的磁，光，热，电以及超导电性与宏
观特性有着显著不
同。
4. 宏观量子隧道效应；使纳米电子器件不能无限制缩小，即存在微
型化的极限。
三．纳米材料的制备方法？
答：1.将宏观材料分裂成纳米颗粒。
2.通过原子，分子，离子等微观粒子聚集形成微粒，并控制微粒的
生长，使其维
持在纳米尺寸。
四．1．玻璃体：冷却过程中粘度逐渐增大，并硬化形成不结晶且
没有固定的化学组成硅酸
盐材料。
2.陶瓷：凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的黏土为原料经过配料，成型，干燥，焙烧等工
艺流程制成的器物都可叫陶瓷。
3.p-型半导体：参杂元素的价电子小于纯元素的价电子的半导体。
4.黑色金属：是指铁，铬，锰金属及它们的合金。
5.有色金属:除铁，铬，锰以外的金属称为有色金属。
6.金属固溶体：一种金属进入到另一种金属的晶格内，对外表现的
是溶剂的晶格类型的合金。
7.超导体：具有超低温下失去电阻性质的物质。五．1．简述传统陶瓷制造的主要原料？
答：黏土，长石，石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。
2.陶瓷是否一定含有玻璃相？
答：并非所有的陶瓷材料都含有玻璃相，某些非氧特种陶瓷材料可以近乎100%的晶
材料化学李奇陈光巨编写第三章课后答案
第三章
1、指出金属中键型和结构的主要特征。为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题？
答：（1）金属中键型是金属键，由于金属元素的电负性一般都比较小，电离能也较小，最外层家电子很容易脱离原子的束缚而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由的运动，形成自由电子。金属晶体中各金属原子的价电子公有化于整个金属大分子，所有成键点子可在整个聚集体中流动，而共同组成了离域的N中心键。在金属晶体中没有定域的双原子键，也不是几个原子间的离域键，而是所有原子都参加了成键，这些离域电子在三维空间中运动，离域范围很大。
（2）因为整个金属单质晶体可以看作是同种元素的金属正离子周期性排列而成，这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态，他们的电子分布基本上是球形对称的；而同种元素的原子半径都相等，因此可以把他们看成是一个个等径圆球。又因为金属键无饱和性和方向性，金属原子在组成晶体时，总是趋向于形成密堆积的结构，其特点是堆积密度大，相互的配位数高，能够充分利用空间，整个体系能量最低。所以可以用等圆球密堆积的模型来描述金属结构。
2、指出A
1型和A
3
型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目，并写出球的分数坐标。
答：A
1
型为立方F，晶胞中球的数目为4。球的分数坐标
A
3
型为六方P格子，晶胞中的球的数目为2。求的分数坐标为
3、试比较A1和A3型结构的异同，指出A1和A3型结构中密置层相应的晶面指标。
答：A1型结构重复周期为三层，可画出面心立方晶胞，为立方最密堆积。重复方式为ABCAB C……。
A3性结构重复周期为二层，可画出六方晶胞，为刘方最密堆积。重复方式为ABAB……
材料化学课后题答案第三章
第三章 材料的性能 1.用固体能带理论说明什么是导体，半导体，绝缘体？ 答：固体的导电性能由其能带结构决定。对一价金属（如Na ），价带是未满带，故能导电。对二价金属（如Mg ），价带是满带，但禁带宽度为零，价带与较高的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因而也能导电。绝缘体和半导体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。禁带宽度较小时（0.1—3eV ）呈现半导体性质，禁带宽度较大（＞5eV ）则为绝缘体。 答案或者是： 满带：充满电子的能带 空带：部分充满或全空的能带 价带：价电子填充的能带 禁带：导带及满带之间的空隙 （其中，空带和价带是 导带） 导体：价带未满，或价带全满但禁带宽度为零，此时，电子能够很容易的实现价带与导带之间的跃迁。 半导体：价带全满，禁带宽度在0.1-3eV 之间，此时，电子可以通过吸收能量而实现跃迁。 绝缘体：价带全满，禁带宽度大于5eV ，此时，电子很难通过吸收能量而实现跃迁 2、 有一根长为5 m ，直径为3mm 的铝线，已知铝的弹性模量为70Gpa ，求在200N 的拉力作用下，此线的总长度。 = 5.002 m 3.试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈？ 答:锈蚀机理不同，前者为化学腐蚀，后者为电化学腐蚀
铝是一种较活泼的金属，但因为在空气中能很快生成致密的氧化铝薄膜，所以在空气中是非常稳定的。铁与空气中的水蒸气，酸性气体接触，与自身的氧化物之间形成了腐蚀电池，遭到了电化学腐蚀，所以容易生锈。
4.为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞？
答：因为普通的无机玻璃主要含二氧化硅，二氧化硅是一种酸性的氧化物，在碱液中将会被溶解或侵蚀，其反应为：SiO2+2NaOH →Na2SiO3+H2O
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材料化学李奇陈光巨编写第三章课后答案
第三章
1、指出金属中键型和结构的主要特征。为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题？
答：（1）金属中键型是金属键，由于金属元素的电负性一般都比较小，电离能也较小，最外层家电子很容易脱离原子的束缚而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由的运动，形成自由电子。金属晶体中各金属原子的价电子公有化于整个金属大分子，所有成键点子可在整个聚集体中流动，而共同组成了离域的N中心键。在金属晶体中没有定域的双原子键，也不是几个原子间的离域键，而是所有原子都参加了成键，这些离域电子在三维空间中运动，离域范围很大。
（2）因为整个金属单质晶体可以看作是同种元素的金属正离子周期性排列而成，这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态，他们的电子分布基本上是球形对称的；而同种元素的原子半径都相等，因此可以把他们看成是一个个等径圆球。又因为金属键无饱和性和方向性，金属原子在组成晶体时，总是趋向于形成密堆积的结构，其特点是堆积密度大，相互的配位数高，能够充分利用空间，整个体系能量最低。所以可以用等圆球密堆积的模型来描述金属结构。
2、指出A
1型和A
3
型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目，并写出球的分数坐
标。
答：A
1
型为立方F，晶胞中球的数目为4。球的分数坐标
A
3
型为六方P格子，晶胞中的球的数目为2。求的分数坐标为
3、试比较A1和A3型结构的异同，指出A1和A3型结构中密置层相应的晶面指标。答：A1型结构重复周期为三层，可画出面心立方晶胞，为立方最密堆积。重复方式为ABCAB C……。
A3性结构重复周期为二层，可画出六方晶胞，为刘方最密堆积。重复方式为ABAB……
A1、A3型堆积中原子的配位数皆为12，中心原子与所有配位原子都接触，同层6个，
上下两层各3个。所不同的是，A1型堆积中，上下两层配位原子沿C
3
轴的投影相差60
度呈C
6
轴的对称性，而A3堆积中，上下两层配位原子沿c轴的投影互相重合。
在这两种最紧密堆积中，球间的空隙数目和大小也相同。
附表：
金属的结构型式A1 A2 A3
原子的堆积系数74.05% 68.02% 74.05% 所属晶系立方立方六方
晶胞形式面心立方体心立方六方
晶胞中原子的坐标
参数0，0，0；0,21,21；
21,21,0;21,0,21
0，0，0；21,21,21 0，0，0；21,31,32
晶胞参数与原子半
径的关系
Ra22= Ra34= RcRba6342=== 点阵形式面心立方体心立方简单六方
4、计算A2，A3型密堆积结构中圆球的空间占有率。
解：见上表。
5、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体？
参考：金属离子按点阵结构有规则的排列着，每一离子带有一定的正电荷。电子在其间运动时与正离子之间有吸引势能，而且电子所处的位置不同，与正离子之间的距离不同，势能的大小就不同。因此，电子实际是在一维周期性变化的电场中运动。电子除直线运动外，在正电荷附近还要做轻微的振动。当电子的de Broglie波在晶格中进行时，如果满足Bragg条件nλ=2dsinθ时，要受到晶面的反射，因而不能同过晶体，使原有能级一分为二，这种能级突然上升和下降时能带发生断裂。已充有电子，能带完全被电子所充满叫满带。带中无电子，叫空带。能带中有电子单位充满叫导带。各能带的间隙是电子不能存在的区域，叫禁带。
在导体中，具有导带。在外电场作用下，导带中的电子改变了在该能带不同能级间的分布状况，产生了电子流。
绝缘体的特征是只有满带和空带，而且禁带很宽。满带与空带的能级差大于5eV，一般的激发条件下，满带中的电子不能跃入空带，即不能形成导带。这就是绝缘体不能导电的原因。
半导体的特征也是只有满带和空带，但满带与空带间的禁带距离很窄，一般小于3eV。在一般的激发条件下，满带中的电子较易跃入空带，使空带中有了电子，满带中有了空穴，都能参与导电。由于需克服禁带的能量间隙，电子跳跃不如导带那样容易，因而电阻率也比导体高得多。
9、单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为632pm，密度
，原子半径r=112pm，计算Mn晶胞中有几个原子，其空间占有率为多少？
解：∵Mn为立方结构，
∴
∴
设晶胞中有n个原子，
∴
n=20
答：Mn晶胞中有20个原子，其空间占有率为46.6%。
11、固溶体与溶液有何异同？固溶体有几种类型？
参考：所谓金属固溶体，就是两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相，其中组分的比例可以改变而不破坏均匀性。少数非金属单质如H、B、C、N等也可溶于某些金属，生成的固溶体仍然具有金属特性。
存在三种结构类型不同的固溶体：置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体。