无机材料科学基础课后习题答案1

一，名词解释

1. 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。

2. 反萤石结构：这种结构与萤石完全相同，只是阴，阳离子的个数及位置刚好与萤石中的相反，即金属离子占有萤石结构中Fˉ的位置，而O2-离子或其他负离子占Ca2+的位置，

3. 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；

4. 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。

5. 结构缺陷：

6. 点缺陷：由于各种原因使晶体内部质点有规则的周期性排列遭到破坏，引起质点间势场畸变，产生晶体结构不完整性，但其尺度仅仅局限在1个或若干个原子级大小的范围内，这种缺陷就称为点缺陷。零维缺陷。

7. 热缺陷：当晶体的温度高于0K时，由于晶格上质点热振动，使一部分能量较高的质点离开平衡位置而造成缺陷。

8. 杂质缺陷：外来杂质质点进入晶体中就会生成杂质缺陷，从位置上看，它可以进入结点位置，也可以进入间隙位置。

9. 非化学计量结构缺陷：一些化合物的化学组成会明显地随着周围气氛性质和压力大小的变化而发生组成偏离化学计量的现象，由此产生的晶体缺陷称为非化学计量缺陷。

10. 固溶体：一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态晶体。

11. 线缺陷：如果晶体内部质点排列的规律性在某一方向上达到一定的尺度范围遭到破坏，就称为线缺陷，也称位错。一维缺陷。

12．表面：物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面。（液体或固体和气体的接触面）13．界面：任意两种物质接触的两相面。（液体与液体，固体与固体或液体的接触面）

14．表面能：表面原子处于不均匀的力场之中，所以其能量大大升高，高出的能量称为表面自由能（或表面能）

15。表面力：在晶体表面质点排列的周期性中断，质点方面受内部质点的作用使其对称性被破坏。

16。润湿：固液接触后，体系（固体+液体）吉布斯自由能降低时就称为润湿。17。晶界：相邻晶粒之间的界面。

18。电动电位：吸附层与扩散层个带有相反的电荷，相对移动时两者之间存在电位差。

19。触变性：泥浆从稀释流动状态到稠化的凝聚状态之间往往还有一个介于二者之间的中间状态就是触变状态。

20。可塑性：粘黏土与适当比例的水混合均匀制成泥团，该泥团受到高于某个数值的剪切应力作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力后，泥团能保持其形状，称可塑性。

二，简答题：

1.硅酸盐晶体结构有何特点？怎样表征其化学式？

答：（1）结构中Si4+离子位于O2-离子形成的四面体中心，构成硅酸盐晶体的基本结构单元［SiO4］四面体。Si-O-Si键是一条夹角不等的折线，一般在145°左右。（2）［SiO4］四面体的每个顶点，即氧离子最多为两个硅氧四面体所共用。（3）两个相邻的硅氧四面体之间只能共顶而不能共棱或共面连接。

（4）硅氧四面体中心的硅离子可以部分的被铝离子取代，取代后结构本身并不发生大的变化，即所谓同晶取代，但是晶体的性质却可以发生很大的变化，这也为材料的改性提供了可能。

硅酸盐的组成复杂，化学式也复杂，习惯上采用如下两种表示方法：

（1）以氧化物形式表示：硅酸二钙：2CaO?SiO2 、钾长石：K2O?Al2O3?6SiO2 （2）无机络盐的写法：硅酸二钙：Ca2［SiO4］、钾长石：K［AlSi3O8］

2.硅酸盐晶体的分类依据是什么？可以分为几类？每类的特点是什么？

答：

（1）硅酸盐矿物按照硅氧四面体的连接方式进行分类

（2）具体类型见下表。

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 [SiO4]4- 4 镁橄榄石Mg2[SiO4]

组群状 1～2 六节环 [Si6O18]12- 3.5～3 绿宝石Be3Al2[Si6O18]

链状2～3 单链[Si2O6]4- 3～2.5 透辉石CaMg[Si2O6]

层状 3 平面层 [Si4O10]4- 2.5 滑石Mg3[Si4O10](OH)2

架状 4 骨架[SiO2] 2 石英SiO2

3.简述说明硅酸盐晶体的组成表示方法。

（1）以氧化物形式表示：硅酸二钙：2CaO?SiO2 、钾长石：K2O?Al2O3?6SiO2 （2）无机络盐的写法：硅酸二钙：Ca2［SiO4］、钾长石：K［AlSi3O8］

4.简述点缺陷的分类方法及类型解释

（1）按照位置和成分分类：

A.空位：正常结点没有被原子或离子所占据，成为空结点，称为空位。

B.填隙质点：原子或离子进入晶体中正常结点之间的间隙位置，成为填隙原子(离子)或间隙原子(或离子)。从成分上看，填隙质点可以是晶体自身的质点，也可以是外来杂质的质点。

C.杂质缺陷：外来杂质质点进入晶体中就会生成杂质缺陷，从位置上看，它可以进入结点位置，也可以进入间隙位置。

（2）按照缺陷产生原因分类

A.热缺陷：当晶体的温度高于0K时，由于晶格上质点热振动，使一部分能量较高的质点离开平衡位置而造成缺陷。

B.杂质缺陷：由于外来质点进入晶体而产生的缺陷。包括置换式和填隙式两种。

C.非化学计量结构缺陷: 一些化合物的化学组成会明显地随着周围气氛性质和压力大小的变化而发生组成偏离化学计量的现象，由此产生的晶体缺陷称为非化学计量缺陷。

5.简述点缺陷反应方程式的基本原则。

质量守恒：反应式左右两边出现的原子，离子必须以同样数量出现。

电荷守恒：反应式两边的有效电荷代数和必须相等。

位置关系：反应式必须反映与点缺陷产生过程相关的晶格位置关系变化。

6.固溶体的分类及影响各类固溶体生成的因素。

按溶质原子在晶格中所占位置分类A. 置换固溶体B. 间隙固溶体

按固溶度分类A. 有限固溶体B. 无限固溶体

置换固溶体的影响因素：离子尺寸，离子的电价，晶体的结构，电负性

间隙固溶体的影响因素：杂质质点大小，晶体基质结构，电价因素。