《材料化学》课后思考题部分答案

第一章绪论

1.什么是材料化学？其主要特点是什么？

答：材料化学是关于材料的结构，性能，制备和应用的化学；其主要特点是跨学科性和实践性。

2.新石器时代的标志是什么？

答：其标志为陶器和农业的出现。

3.材料与试剂的主要区别是什么？

答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质，而材料则一般可重复，持续使用，除了正常消耗，它不会不可逆的转变成别的物质。

4.材料按其组成和结构可以分为哪几类？

答：金属材料，无机非金属材料，聚合物材料和复合材料。

第二章材料的结构

1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？

答：（1）金属键一是电子共有化，可以自由流动；二是既无饱和性又无方向性。

（2）离子键离子键具有强的键合力，既无饱和性也无方向性，配位数高。

（3）共价键共价键具有饱和性方向性，配位数低。

（4）氢键氢键具有饱和性和方向性。

（5）范德华键不具有方向性和饱和性，作用范围在几百个皮米之间。

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。

2.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。

3.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

4.何种结构的材料具有高硬度？如何提高金属材料的硬度？

答：由共价键结合的材料具有很高的硬度，这是因为共价键的强度较高。无机非金属材料由离子键和共价键构成，这两种键的强度均较高，所以一般都有较高硬度，特别是当含有价态较高而半径较小的离子时，所形成的离子键强度较高(因静电引力较大)，故材料的硬度较高。金属材料的硬度主要受金属晶体结构的影响，形成固溶体或合金时可显著提高材料的硬度。

5.什么是材料的疲劳？有哪些指标反应材料的疲劳性能？

答：疲劳是指材料在循环受力（拉伸，压缩，弯曲，剪切等）下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。高循环疲劳的裂纹形成阶段的疲劳性能常以S-N曲线表征，