固体化学复习题答案

固体化学复习题

1．什么是固体化学？

固体化学是研究固体物质的制备、组成、结构、性质和反应的化学分支学科。它是无机化学、固体物理、晶体结构和材料科学等多门学科的交叉领域，已成为当前无机化学学科中一个十分活跃的新兴分支学科。

2．固体化学的研究内容是什么？

(1) 固体中的缺陷平衡；

(2) 固体中的扩散；

(3) 固相化学反应。

3．按照材料的化学组成来分类，固体材料可以分成哪几类？

金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。

4．按照材料的使用性能来分类，固体材料可以分成哪几类？

结构材料：主要使用材料的力学性能；

功能材料：主要使用光、电、磁、热、声等功能特性。

5．按照材料组成的有序程度来分类，固体材料可以分成哪几类？

晶态：固体具有长程有序的点阵结构，如氯化钠、硫化锌、砷

化锌等，其中的组成原子或基元是处于按一定格式空间

排列的状态。

非晶态：固体的结构类似液体，只在几个原子间距的量程范围内

或者说原子在短程处于有序状态，而长程范围原子的排

列没有一定的格式，如玻璃和许多聚合物。

6．按照材料中原子结合力本质来分类，固体材料可以分成哪几类？

离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体、氢键晶体。

7．举例说明何谓共价晶体？何谓分子晶体？二者在电学性质上有什么本质的区别？

共价晶体：组成原子之间靠共价键结合，键有方向性和饱和性，如硅、InSb、PbTe。

分子晶体: 组成分子之间靠范德华力结合，键能低。如Ar, H2、CO2。

8．简述石墨晶体中化学键的成键方式。

石墨晶体具有层状结构。每一层内的每个碳原子中的三个电子与邻近的三个碳原子以共价键结合，组成片状六角形的平面蜂巢结构，另一个价电子则为该层内所有碳原子所共有，形成金属键；层与层之间则以范德华力相互作用。因此，石墨晶体中既包含有共价键，又包含有金属键和范德华力，从而使得石墨表现出固体物质的多重性质：质地柔软光滑、容易磨碎、密度小、熔点高、不透明、有光泽和导电率高。

9．当今导致重大科学与技术进步的五大实验技术手段是什么？

激光技术、核磁共振、同步辐射、质谱、超高压技术。

10.什么是组合化学？

组合化学(Combinatorial Chemistry)特点为可以一次性成批量获得很大数量的类似化合物一化合物库（chemical library）

以供高通量筛选，寻找先导化合物。采用这种方法，可以大大增加寻找具有特殊功能新化合物的机会。

11．什么是软化学合成？

软化学合成方法：它力求在中低温或溶液中使反应起始物在分子状态上均匀混合，进行可控的反应步骤，经过生成前驱体或中间体，最后生成具有指定组成、结构和形貌的材料。

12．生物无机化学的研究内容是什么？

生物无机固体化学是生命科学、材料科学和固体化学的新兴交叉学科，它研究在生物体系中无机矿物的结构、性质与功能之间关系，以及阐明生物矿化过程的机理。

13．下列坩埚的最高工作温度分别是多少？

a.P t1770 ºC;

b.A u1063 ºC;

c.A g960 ºC;

d.I r2450 ºC ;

e.A l2O31950 ºC;

f.Z r O2/Y2O32000 ºC.

14.在无机固相合成中，为减少离子的扩散距离，经常采用“前驱法”来进

行合成。这种方法的优点和缺点各是什么？

优点：降低反应温度，稳定亚稳相，减少中间杂质相，产物

晶粒小、表面积大。

缺点：起始反应物难于控制，如很难控制反应物的整比性，

有些离子在水溶液中马上发生水解和沉淀。

15．简述气相传输反应和化学气相沉积法（C V D）的区别。

用于气相传输反应的试剂不参与总体的化学反应，而在C V D中，气相试剂既充当传输的作用，有参与了化学反应。

16．简述高压方法在无机合成中的主要作用。

稳定亚稳态；稳定阳离子的高氧化态，进而提高阳离子的配

位数；提高熔点，进而合成高温相；缩短反应时间，降低反应的

活化能。

17．单晶与多晶的主要区别是什么？

单晶在长程范围内具有平移周期性。

18．为什么要花大力气进行单晶的合成？

利用单晶可以直接完成晶体结构的测定和晶体固有物理性质

的测量。

19．控制单晶大小和纯度的主要因素是什么？

控制单晶大小和纯度的主要因素是成核和生长。如果成核速

度慢，而生长速度块，就会得到大的晶体。如果成核速度快于生

长速度，就会得到小的单晶，甚至多晶。

20．提供何种手段来提高晶体生长的速度？

关键是提高晶体的扩散系数。如果是通过由其他的相来形成

固相，就会提高晶体的扩散系数，进而提高晶体生长的速度。

如：

(a) 液体 (熔体) → 固体 (冷冻)

(b) 气体 (蒸气) → 固体 (冷凝)

(c) 溶液→ 固体 (沉淀)

21．怎样以较慢的速度来控制晶核的出现？

利用下列中的一种或几种方法的同时使用，可以控制晶核以较慢的速度出现：

(a) 减慢熔体的冷却；

(b) 温度剃度的使用；

(c) 晶种的使用。

22．薄膜的主要性质是什么？

(a) 大的表面积；

(b) 可以控制的几何形状；

(c) 密集性；

(d) 类似单晶的物理性质。

23．薄膜生长的主要方法有那些？

化学气相沉积(C V D),真空蒸发，激光蒸发，溅射，分子束外延(MBE)，液相外延(LPE)。

24．控制固态反应速率的三个因素是什么？

（a）反应固体之间的接触面积及其表面积;

（b）产物相的成核速度;

（c）离子通过各物相特别是通过产物相的扩散速度。

25．如果按物理本质来划分，主要有哪五大类鉴定手段？

衍射学、化学分析、显微学、热分析和光谱学。

26．衍射技术包括哪三类？

X射线衍射，中子衍射，电子衍射。

27．通过粉末衍射可以得到那些信息？

a.已知相数目和成分；

b.晶胞大小和晶系；

c.晶体结构；

d.晶粒大小。

28．通过单晶衍射可以得到那些信息？

a.空间群和晶系；

b.晶胞大小；

c.键长和键角；

d.键的强度；

e.本征密度。

29．粉末衍射可以检测到的最低含量为多少？

通常为样品总体积的0.5–5%。

30．对于无机固体来说，化学分析方法主要作用是什么？

样品的成分和定量组成。

31．扫描电子显微镜（S E M）的主要用途是什么？