材料化学第二版(曾兆华版)课后答案
曾兆华 杨建文编著《材料化学》第二版2015年最新版随堂作业集锦及答案
材料化学随堂作业1.材料化学的特点是什么？（5分）什么是材料化学？其主要特点是什么？材料化学是与材料相关的化学学科的一个分支，是与材料的结构、性质、制备及应用相关的化学。
材料化学的主要特点是跨学科性和实践性2.什么是材料？材料与一般物质及化学品有何根本区别？（5分）（1）材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品的性质的物质。
具体来说，材料首先是一种物质，这种物质具有一定的性能或功能，从而为人们所使用。
（2）材料与一般物质及化学品的根本区别：后者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，除了正常损耗，它不会不可逆的转变成别的物质。
3.什么是结构材料？什么是功能材料？什么是复合材料？（5分）（1）结构材料是以力学性能为基础，以制造受力构件所用的材料。
主要用作产品、设备、工程等的结构部件，因而关注其强度。
韧性、抗疲劳等力学性质（2）功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能互相转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
（3）复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的材料。
通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料既保留原组分材料的特性，又具有原单一组分材料所无法获得的或更优异的特性。
4.材料的性能主要包括哪些方面？（第3章）5.简述物理气相沉积法和化学气相沉积法的异同点。
（10分）6.简述聚苯乙烯型阳离子和阴离子交换树脂的制备原理和交换原理。
（10分）7.写出正硅酸四乙酯经溶胶－凝胶法制纳米粉体的反应式，以此为例说明溶胶－凝胶法制备纳米材料的原理。
（10分）正硅酸四乙酯经溶胶－凝胶法制纳米粉体的反应式?→?Si（OC2H5）+xH2O?水水Si（OH）(OC2H5)4-x+xC2H5OH(1)4X14-x?→?C2H5OC2H5Si（OH）(OC2H5)4-x?缩合SiO2+H2O+X22原理：正硅酸四乙酯作为前躯体溶于溶剂水中，形成均匀的溶液，并进行（1）（2）的水水、缩合反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝聚，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。
材料化学(第2版)作者曾兆华、杨建文编著第二章课件
吸引能（attractive energy，EA）：源于原子核与电子云间的静电引力
离子：m=1分子：m=6
排斥能（repulsive energy，ER）：源于两原子核之间以及两原子的电子云之间相互排斥
惰性气体离子核
外层电子构型
n
惰性气体离子核
8/23/2016 1:52:21 PM
46
形成正负离子所需能量
离子键形成过程中的总势能：
在平衡位置的势能E0
Chapter2 Structure of Materials
46
（2）键能计算
例：NaCl的键能计算
Chapter2 Structure of Materials
47
离子形成能
吸引能EA,0
最强
无方向性键、高配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电
共价键
相邻原子价电子各处于相反的自旋状态，原子核间的库仑引力
强
有方向性键、低配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、在熔态也不导电
金属键
自由电子气与正离子实之间的库仑引力
较强
无方向性键、结构密堆、配位数高、塑性较好、有光泽、良好的导热、导电性
0.005
氯(Cl)
314
氦(He)
0.003
10
Chapter2 Structure of Materials
10
周期表中各元素在室温下的状态
Chapter2 Structure of Materials
11
第一电离能（First Ionization Energy, I1）
材料化学课后题答案
试述影响置换型固溶体的固溶度的因素
（1）原子或离子尺寸的影响
当 固溶体；
r
r
r1 r2 0.15 r1
时，溶质与溶剂之间可以形成连续
时，溶质与溶剂之间只能形成
Hume-Rothery经验规则
当 有限型固溶体；
r r1 r2 30% r1
24
热膨胀受什么因素影响？试用势能图说明
热膨胀主要受到键强的影响，键强越强，热膨胀越弱。 此外，组织结构也对热膨胀有影响。结构紧密的固体， 膨胀系数大。
25
26
Cs熔体的标准吉布斯自由能（单位为J）与温 度T（单位为K）的关系为 Gm＝2100-6.95T， 求熔点
到熔点时Gm＝0
2100 T＝ ＝302.2K 6.95
（b）20％B （c）25％B
（d）WL/Wα＝(Cα-C0)/(C0-CL) =(80%B-50%B)/(50%B-40%B) =3/1 所以液体占25％，固体占75％
32
黑色金属：铁、钴、锰金属及它们的合金 有色金属：除铁、钴、锰之外的金属 奥式体： 碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体
马氏体：
x＝1，y＝-1，z＝ 1/2 故为（1,-1, 1/2 ），即为（1,1,2）
－
18
用固体能带理论说明什么是导体、半导体、 绝缘体？
满带：充满电子的能带
空带：部分充满或全空的能带
2.1.3.5 Electrical property
价带：价电子填充的能带
导带
禁带：导带及满带之间的空隙
19
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。
材料化学绪论曾兆华版pdf
材料化学绪论曾兆华版pdf•绪论•材料化学的基础知识•材料化学的研究方法与技术目•材料化学的应用领域与发展趋势•材料化学的挑战与机遇录01绪论材料化学的定义与重要性材料化学的定义材料化学是一门研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的科学。
材料化学的重要性材料化学是材料科学的基础，对于新材料的发现、设计和应用具有重要意义。
同时，材料化学也是化学、物理、工程等多学科交叉的领域，对于推动科学技术的发展具有重要作用。
材料化学的研究对象与任务材料化学的研究对象材料化学的研究对象包括金属、陶瓷、高分子、复合材料等各类材料。
材料化学的任务材料化学的主要任务是探索新材料的制备方法、研究材料的组成与结构、揭示材料的性质与性能之间的关系，以及开发具有特定功能的新材料。
材料化学的发展可以追溯到古代，人们通过经验和试错的方式制造各种材料。
随着科学技术的进步，人们开始运用化学和物理的原理来研究和制造材料，逐渐形成了材料化学这一学科。
材料化学的现状目前，材料化学已经成为一个十分活跃的领域，新材料层出不穷，应用领域不断拓展。
同时，随着计算机模拟和人工智能等技术的发展，材料化学的研究方法和手段也在不断更新和完善。
材料化学的发展历史材料化学的发展历史与现状VS02材料化学的基础知识原子结构与元素周期表原子结构原子由原子核和核外电子组成，原子核位于原子中心，由质子和中子组成，核外电子绕核运动。
元素周期表元素周期表是按照原子序数从小到大排序的化学元素列表。
它将化学元素按照其原子序数（即核内质子数）进行排序，具有相同的电子排布的元素被归入同一族，而具有相同外层电子数的元素则按原子序数递增的顺序排列成周期。
化学键与分子结构化学键化学键是指分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称。
分子结构分子结构，或称分子立体结构、分子、分子几何，建立在光谱学数据之上，用以描述分子中原子的三维排列方式。
分子结构在很大程度上影响了化学物质的性质、色泽、密度、硬度等。
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 : 5P133:二、三(1)(2)P199:一、二P222:二、三(1)P236:一、二专业：应用化学14-1学号：20142008姓名：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 pS T V p S ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、 S V T p V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、T V S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 。
3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 ,,CB B B T p n G G n μ⎛⎫∂== ⎪∂⎝⎭ 。
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.表面张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。
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第二章2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明：1)在用MgO 和为反应物制备尖晶石时，应该采用哪些方法加快32O Al 42O MgAl 固相反应进行？2)在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。
3)“软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用和意义。
答：1.详见P6 A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积；B.扩大产物相的成核速率C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。
2.详见P7最后一段P8 2.2节一二段 固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。
共沉淀法便是使得反应原料在高温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度； 由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均匀的混合，并且使用范围广。
3.P22 “软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回步骤以制备有关材料的化学领域。
2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速率？答：P6以MgO 和反应生成为例，反应的第一步是生成晶核，32O Al 42O MgAl 42O MgAl 其晶核的生长是比较困难的，和的扩散速率是反应速率的决速步，因+2Mg +3Al 为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。
第三章（张芬华整理）3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆积中原子的配位情况。
答：简单立方堆积、 6立方密堆积、 12（6）阳离子充填1/2四面体格位六方硫化锌结构（共顶点）（7）阳离子填满所有八面体格位 NiAs结构和WC结构（共边）BaFeO（8）阳离子充填1/2八面体格位结构（六方钙钛矿）3第七章7.1 一种晶体具有中心对称，它是否具有以下性质：介电、铁电、热释电、压电？答：一个晶体具有中心对称，它具有介电性质，不具有铁电，热释电，压电性质。
材料化学课后习习题答案
材料化学课后习习题答案欢迎阅读材料化学课后习题答案P 42 ：四(1)(2)(3)P 69 ：⼆、三(1)(2)P 90 : 5S*(完p T3.偏摩尔吉布斯函数⼜称化学势，定义为 ,,CB B B T p n G G n µ== ? 。
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.表⾯张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。
2.亨利定律：在⼀定温度下，稀溶液中易挥发溶质B 在平衡⽓相中的分压p B 与其在平衡液相中的摩尔分数x B 成正⽐，该定律称为亨利定律。
3.基元反应：化学反应并⾮都是由反应物直接⽣成⽣成物，⽽是分若⼲真实步骤进⾏的，这些步骤称为基元反应。
答：先将样品加热成液态，然后另其缓慢⽽均匀地冷却，记录冷却过程中系统在不同时刻的温度数据，以温度为纵坐标，时间为横坐标，绘制温度-时间曲线，即冷却曲线（或称步冷曲线）。
由若⼲条组成不同的冷却曲线可绘制出相图。
四．计算题1.计算压⼒为100kPa ，298K 及1400K 时如下反应CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g)的ΔrGm Θ，判断在此两温度下反应的⾃发性，估算该反应可以⾃发进⾏的最低温度。
材料化学 曾兆华Chapter3 Properties of Materials
金属氧化反应的 主要过程示意图
Chapter3 Properties of Materials
缝隙 孔洞 微裂纹
宏观裂纹
5
几种金属的表面氧化膜对比
多孔氧化膜
致密氧化膜
松散氧化膜
Chapter3 Properties of Materials
6
（2）电化学腐蚀
Electrochemistry corrosion
33
热膨胀现象解释
Curve
实际的
假想的
势能一原子间距离曲线
Chapter3 Properties of Materials 34
膨胀的差异
——原子间的键合力越强，则热膨胀系数越小。
Curve
键强与热膨胀
• 金属和无机非金属材 料的线膨胀系数较小； • 聚合物材料则较大。
Chapter3 Properties of Materials
Chapter3 Properties of Materials
17
耐老化性的提高
(3) Chemical stability of polymers
• 改进聚合物分子结构 • 加入适当助剂
–抗氧化剂 –光屏蔽剂 –紫外线吸收剂 –淬灭剂
Chapter3 Properties of Materials
• 自由基形成后导致 链的断裂（降解）：
CH3 CH2 O C O CH3
CH3 CH2 + C O O CH3
CH3 O C O CH3
CH3 C O O CH3
C CH C CH2
C CH C CH2
Chapter3 Properties of Materials
16
材料化学课后习题问题详解
材料化学课后习题答案P42：四(1)(2)(3)P69：二、三(1)(2)P90 : 5P133:二、三(1)(2)P199:一、二P222:二、三(1)P236:一、二专业：应用化学14-1学号：20142008 ：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 pS T V p S ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、 S V T p V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、T V S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 。
3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 ,,CB B B T p n G G n μ⎛⎫∂== ⎪∂⎝⎭ 。
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。
材料化学习题 答案
材料化学习题答案
标题：材料化学习题答案
材料化学是一门研究材料结构、性能和制备方法的学科，它对于现代工业和科学技术的发展起着至关重要的作用。
在学习材料化学的过程中，我们经常会遇到各种各样的习题，下面就来看一些典型的材料化学习题答案。
1. 问题：什么是金属的晶体结构？
答案：金属的晶体结构是由金属原子通过离子键或金属键结合而成的。
金属的晶体结构通常呈现出紧密堆积的排列方式，具有高度的结构稳定性和导电性。
2. 问题：聚合物的结构特点是什么？
答案：聚合物是由大量重复单元组成的高分子化合物，其结构特点是具有长链状的分子结构，通常呈现出柔软、韧性和可塑性等特点。
3. 问题：介绍一下复合材料的种类和应用领域。
答案：复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新型材料，种类包括纤维增强复合材料、层合板、复合薄膜等。
复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用。
4. 问题：解释一下半导体的导电特性。
答案：半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料，其导电特性受温度和施加电场的影响较大。
在室温下，半导体通常呈现出较低的导电性，但在特定条件下可以呈现出较高的导电性，因此被广泛应用于电子器件中。
通过对这些典型的材料化学习题答案的了解，我们可以更加深入地理解材料化学的基本原理和应用。
希望大家在学习材料化学的过程中能够加深对材料结构和性能的理解，为未来的科学研究和工程技术发展做出更大的贡献。
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%的晶相形式存在。
3.试讨论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特殊现象？答：电子同晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但在超低温下，这种相互作用是产生超导电子对的原因。
温度越低所产生的这种电子对越多，超导电子对不能相互独立地运动，只能以关联的形式做集体运动。
于是整个空间范围内的所有电子对在动量上彼此关联成为有序的整体，超导电子对运动时，不像正常电子那样被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻，从而呈现无电阻的超导现象。
(2024年)材料化学绪论曾兆华版
2024/3/26
22
THANKS
感谢观看
2024/3/26
23
材料化学绪论曾兆华版
2024/3/26
1
目录
• 绪论 • 材料结构与性能 • 材料制备与加工 • 材料化学分析方法 • 材料的应用与未来发展
2024/3/26
2
01 绪论
2024/3/26
3
材料化学的定义与特点
材料化学的定义
材料化学是一门研究材料的制备、组成、结构、性质和应用等各个方面的科学 。
材料化学的特点
材料化学具有多学科交叉性、应用广泛性和创新性等特点。它涉及物理学、化 学、材料科学等多个学科领域，旨在探索和开发具有优异性能的新材料，以满 足不断增长的科技需求。
2024/3/26
4
材料化学的研究内容与任务
材料化学的研究内容
材料化学的研究内容包括材料的合成与制备、材料的组成与 结构、材料的物理与化学性质、材料的应用等方面。
2024/3/26
7
材料的晶体结构
晶体结构的基本概
念
晶体是由原子、离子或分子在三 维空间中周期性排列而成的固体 。晶体结构决定了材料的物理和 化学性质。
晶格与晶胞
晶格是晶体中原子、离子或分子 的排列方式，而晶胞是晶格中最 小的重复单元。晶格常数和晶胞 参数是描述晶体结构的重要参数 。
晶体缺陷
晶体中原子、离子或分子的排列 偏离理想结构的现象称为晶体缺 陷。缺陷对材料的性能有重要影 响，如导致材料强度降低、电学 性能变化等。
2024/3/26
材料化学的研究任务
材料化学的研究任务包括探索和开发新型高性能材料，优化 现有材料的性能，揭示材料性能与微观结构之间的关系，以 及推动材料科学的理论发展等。
材料化学-第一章习题及答案
第一章习题1、什么是材料化学？其主要特点是什么？(15分)答：材料化学是研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。
又称为固体化学。
既是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心内容。
同时又是化学学科的一个组成部分。
材料化学是最近几十年发展并形成的化学科学的重要分支。
是无机化学、有机化学、物理化学、材料物理、晶体结构和材料科学等多学科的交叉领域，因此材料化学具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。
已成为当前材料科学与工程学科中一个十分活跃的新兴分支学科。
2、新石器时代的标志是什么？(10分)答：新石器时代的标志：磨制石器的出现、陶器的出现、原始农业、畜牧业和手工业的出现。
3、材料与试剂的主要区别是什么？(15分)材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
材料是物质，但不是所有物质都称为材料。
燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算作材料，往往称为原料。
但这个定义并不严格，如炸药、固体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”，因为它属于火炮或火箭的组成部分。
材料总是和一定的使用场合相联系，可由一种或若干种物质构成。
同一种物质，由于制备方法或加工方法不同，可成为用途迥异的不同类型和性质的材料。
试剂，又称生物化学试剂或试药。
主要是实现化学反应、分析化验、研究试验、教学实验、化学配方使用的纯净化学品。
一般按用途分为通用试剂、高纯试剂、分析试剂、仪器分析试剂、临床诊断试剂、生化试剂、无机离子显色剂试剂等。
4、人类照明可以简单地说，经历了太阳光、篝火、油灯、蜡烛、电气照明、白炽灯、荧光灯、三基色节能灯直到今天LED照明的发展过程，尤其是发白光LED灯的发明，大幅提高了人类的照明效率。
试着查阅文献，简述白色LED灯的发光原理和所需要的材料组成，并列出引用的文献。
(25分)它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
材料化学(第2版)作者曾兆华、杨建文编著第一章课件全
52
实践性：
生物医药领域生物相容性材料：例如设计特殊的金属合金和聚合物涂层，以保护人体组织不与人工骨头置换体或其他植入物相排斥;人造肾脏、血液氧合器、静脉过滤器以及诊断化验等;药物、蛋白质及基因的控制释放。
Chemicals：the utility lies primarily in their consumption.Materials: can be used repeatedly or continuously for an application that does not irreversibly convert them to something else.
Chapter1 Introduction
1.1 材料与化学
Materials and Chemistry
—— connected with function and, through that function, utilities.
11
Distinguish between
Chemicals and Materials
Chapter1 Introduction
12
Materials Science and Chemistry
Atomic-molecular level interaction
Macroscopic perspective
Chapter1 Introduction
13
材料的发展
美国海军用0.5马力陶瓷发动机
广州新电视塔摩天轮的16个“水晶”观光球舱，壳体采用新型高分子材料，晶莹剔透，能保证舱内游客对塔外景色一览无余。
美国最新型隐身战斗机F-22使用吸波材料和吸波涂层
材料化学课后题答案第5章 材料的制备
5-9 简述影响固相反应的因素。 反应物的化学组成、特性和结构状态，温度和压力；其他可能影响晶格活化， 促使物质内外传输的因素等。反应物形态、反应物间比例、反应条件 5-10 简述自蔓延高温合成法原理。 是利用反应物之间的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技 术。原理是外部热源将原料粉或预先压制成一定密度的坯件进行局部或整体加热，当 温度达到点燃温度时撤掉外部热源，利用原料颗粒发生的固体与固体反应或固体与气 体反应放出的反应热，使反应继续直至反应完毕。
1单晶硅棒可以用晶体生长技术中的提拉法来制备即将硅原料熔体盛放在坩埚中籽晶杆带着籽晶由上而下插入熔体由于固液界面附近的熔体维持一定的过冷度熔体沿籽晶结晶以一定速度提拉并且逆时针旋转籽晶杆随着籽晶的逐渐上升生长成单晶硅体品质的因素主要有哪些？答：提拉法中，控制晶体品质的主要因素 有固液界面的温度梯度、生长速率、转晶速率以及熔体的流体效应等。 2. 单晶硅棒和厚度约 1μm 的薄膜分别可用什么方法制备？ 答：1）单晶硅棒可以用晶体生长技术中的提拉法来制备，即将硅原料熔体盛放在坩埚中， 籽晶杆带着籽晶由上而下插入熔体， 由于固液界面附近的熔体维持一定的过冷度， 熔体沿籽 晶结晶，以一定速度提拉并且逆时针旋转籽晶杆，随着籽晶的逐渐上升，生长成单晶硅棒。 2） 厚度约 1μ m 的单晶硅薄膜可用阴极溅射法制备， 即利用高能粒子轰击固体靶材表面 （Si） ， 使得靶材表面的原子或原子团获得能量并逸出表面，然后在基片的表面沉积形成单晶硅薄 膜。 3． 液相外延法和气相沉积法都可制备薄膜， 如果要制备纳米厚度的薄膜， 应采用哪种方法？ 答：液相外延法具有设备简单、纯度高的特点，但是由于晶体成核和生长的速率较快，得到 的膜较厚， 很难得到纳米厚度的薄膜。 物理气相沉积可通过调控蒸镀源与靶之间的距离来调 控膜沉积的速率， 化学气相沉积可通过体系的温度、 压力等因素来调控膜沉积的速率。 因此， 如果要制备纳米厚度的薄膜，应采用气相沉积法比较好。 4. CVD 法沉积 SiO2 可通过哪些反应实现？写出相关化学方程式。 答：CVD 法沉积 SiO2 可通过以下几种反应来实现。 1）烷氧化物的热分解：Si (OC2H5)4 → SiO2 + C2H4 + H2O 2）硅化合物的氧化反应：SiCl4 (g) + O2 (g) → SiO2 (s) + 2Cl 2 (g) SiH4 (g) + O2 (g) → SiO2 (s) + 2H 2 (g) SiCl4 (g) + 2CO2 + 2H 2(g) → SiO2 (s) + 4HCl (g) + 2CO (g) 3）硅化合物的水解反应：SiCl4 (g) + 2H2O (g) → SiO2 (s) + 4HCl (g) Answer: CVD deposition of SiO2 can be achieved through the following reaction: 1) The alkoxide thermal decomposition: Si (OC2H5)4 → SiO2 + C2H4 + H2O 2) Oxidation of silicon compounds: SiCl4 (g) + O2 (g) → SiO2 (s) + 2Cl 2 (g) SiH4 (g) + O2 (g) → SiO2 (s) + 2H 2 (g) SiCl4 (g) + 2CO2 + 2H 2(g) → SiO2 (s) + 4HCl (g) + 2CO (g) 3) Hydrolysis of silicon compounds: SiCl4 (g) + 2H2O (g) → SiO2 (s) + 4HCl (g) 5. 用什么方法可以对 Cu 和 Cu2O 进行分离？写出相关化学方程式。
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第一章1.什么是材料化学其主要特点是什么答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。
主要特点：跨学科性，实践性。
2.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为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。
3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。
4.材料按其组成和结构可以分为哪几类如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。
答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料5.简述材料化学的主要内容。
答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。
特性：材料固有的化学、物理和力学特性。
制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。
第二章1.原子间的结合键共有几种各自特点如何3.计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。
（1）体心立方单位晶胞原子数 n = 274.0)2/4()3/4(4)3/4(4＝3333fcc ==R R aR ππξ10. 单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为，密度= g cm-3，原子半径r = ，计算Mn晶胞中有几个原子，其堆积系数为多少11. 固溶体与溶液有何异同固溶体有几种类型固体溶液与液体溶液的共同点：均具有均一性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题（对固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度）；(1)均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样；(2)稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离；(3)混合物：溶液一定是混合物。
固体溶液与液体溶液的不同点：固溶体的溶质和溶剂均以固体形式出现，而液体溶体的溶质和溶剂均以液体形式出现；固溶体：又称固体溶液，指由一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂，并保持溶剂晶格类型所形成的单相晶态固体。
固溶体按固溶度分可两种类型：有限固溶体与无限固溶体；按溶质原子在晶格中的位置可分为置换固溶体与填隙固溶体。
12.试述影响置换固溶体的固溶度的因素答：有原子或离子半径大小，电价，化学键性质，晶体结构等因素。
（1）原子或离子半径大小：%100121⨯-=∆r r r r ，Δr < 15 %, 形成连续固溶体；15% < Δr < 30%, 形成有限固溶体；Δr ＞ 30%,难形成固溶体；（2）电价：两种固体只有在离子价相同或同号离子的离子价总和相同时，才能满足电中性要求，形成连续固溶体。
（3）化学键相近，易形成连续固溶体。
（4）晶体结构类型相同，易形成连续固溶体。
15. 说明为什么只有置换型固溶体的两个组份之间才能相互完全溶解，而填隙型固溶体则不能。
答：置换型固溶体：溶质原子代替一部分溶剂原子占据溶剂晶格某些结点位置所组成的固溶体。
间隙型固溶体：溶质原子进入溶剂晶体间隙位置所形成的固溶体。
由于溶剂晶体间隙有限，能填入异质原子或离子的数目也有限，因此间隙型固溶体是有限固溶体。
晶体的晶胞棱长为，试计算NaCl的晶格能。
21.高分子材料的聚态结构有哪些晶态结构,非晶态结构,取向态结构,液晶态结构以及织态结构22.简述高分子链的柔顺性与其结构的关系。
主链结构主链结构对高分子链柔顺性影响很显著。
（1）碳链高分子：ａ不饱和碳链高分子比饱和碳链高分子柔顺。
PB>PE IR>PP PVC>CRｂ主链含有苯环的高分子和有共轭双键的高分子柔顺性差。
聚苯醚（PPO）聚苯聚乙炔（2）杂链高分子和元素高分子：Si-O > C-N > C-O >C-C硅橡胶尼龙类酯类烯类侧基－侧基的极性、体积和对称性（1）极性侧基极性的大小：极性越大，链的柔顺性越小。
PAN > PVC > PP极性多少：极性基增多，则柔顺性减小。
氯化聚乙烯当含氯量小时是一种弹性好的橡胶，随着含氯量的增加，链的柔顺性下降，弹性下降最后变形一种硬质材料。
聚乙烯 > 聚氯乙烯 > 1,2聚二氯乙烯对称性：取代基对称分布时,柔顺性好聚偏二氯乙烯 > 聚氯乙烯（2）非极性侧基当侧基是柔性时，侧基越长，链的柔性越好。
聚甲基丙烯甲酯 < 聚甲基丙烯乙酯< 聚甲基丙烯丙酯当侧基是刚性时,侧基体积增大,空间位阻效应增加,柔顺性下降.PE > PP > PS > 聚乙烯基咔唑当侧基对称时,柔顺性增加.PP < PIB支化与交联（1）支化：长支化－－分子链之间的物理缠结作用增加，分子链活动受阻，柔顺性下降。
短支化－－分子链间距离增大，柔顺性增加。
（2）交联：轻度交联－－不影响链的活动能力，柔顺性不变。
高度交联－－链的活动受阻，柔顺性下降。
氢键及分子间作用力如果高分子在分子内或分子间形成氢键，则分子链的刚性增加。
聚乙烯 > 聚甲醛23.什么是液晶聚合物高分子液晶有哪几种结构类型兼具晶体的光学性质和液体流动性质，是某些物质在熔融态或在溶液状态下所形成的有序流体的总称液晶是介于完全有序晶体与各向同性液体之间的一种中间状态，确切地说，它是一种取向有序的流体，它既有液体的易流动性，又有晶体双折射各向异性的特性。
按液晶形成的方式和性能分类a、溶致性液晶：在溶液中当达到某一临界浓度以上时呈现液晶性能聚对苯二甲酰对苯二胺(Kevlar) 聚对苯酰胺聚对苯撑苯并噻唑b. 热致性液晶：聚合物加热至熔点以上某一个温度范围呈现液晶性能。
液晶的物理结构主要是指分子在空间的排列状态。
高分子液晶与小分子液晶一样，也可以呈现三种不同的聚集状态，即向列型、近晶型和胆甾型液晶态。
第四章4. 埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但是反应C+O2→CO2的斜率为0，反应2C+O2=2CO的斜率为负，请解释原因。
△G0=△H0 - T△S0 △G0与温度T关系式的斜率为-△S0C（s）+O2（g）→CO2（g）氧化过程气体数目不变，则△S0=0, （-△S0）=0，斜率为零。
2C（s）+O2（g）=2CO（g）氧化过程气体数目增加，则△S0>0, （-△S0）<0，斜率为负。
第五章1.什么是湿法冶金湿法冶金有什么优点答：湿法冶金是利用一些化学溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化，还原，中和，水解和络合等反应。
优点：原料中有价金属综合回收程度高，有利于环境保护，并且生产过程较易实现连续化和自动化。
2.从金属的结构特点，说明制备非晶态金属的关键是什么①必须形成原子或分子混乱排列的状态；②必须将这种热力学上的亚稳态在一定的温度范围内保存下来，使之不向晶态转变。
3.陶瓷的固相烧结一般可分为哪几个阶段答：3个阶段：①初始阶段：主要表现为颗粒形状改变；②中间阶段：主要表现为气孔形状改变；③最终阶段：主要表现为气孔尺寸改变。
4.聚合实施方法有哪几种哪些方法适合于制备颗粒状聚合物答：4种：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。
悬浮聚合适用于制备颗粒状聚合物。
5.提拉法中，控制晶体品质的因素主要有哪些答:提拉法中，控制晶体品质的主要因素有固液界面的温度梯度、生长速率、转晶速率以及熔体的流体效应等。
6.单晶硅棒和厚度约1 μm的薄膜分别可用什么方法制备答:(1)单晶硅棒可以用晶体生长技术中的提拉法来制备，即将硅原料熔体盛放在增锅中，籽晶杆带着籽晶由上而下插入熔体，由于固液界面附近的熔体维持一定的过冷度，熔体沿籽晶结晶，以一定速度提拉并且逆时针旋转籽晶杆，随着籽晶的逐渐上升，生长成单晶硅棒。
(2)厚度约1μm的单晶硅薄膜可用阴极溅射法制备，即利用高能粒子轰击固体靶材表面(Si)使得靶材表面的原子或原子团获得能量并逸出表面，然后在基片的表面沉积形成单晶硅薄膜。
7.液相外延法和气相沉积法都可制备薄膜，如果要制备纳米厚度的薄膜，应采用哪种方法答:液相外延法具有设备简单、纯度高的特点，但是由于晶体成核和生长的速率较快，得到的膜较厚，很难得到纳米厚度的薄膜。
物理气相沉积可通过调控蒸镀源与靶之间的距离来调控膜沉积的速率，化学气相沉积可通过体系的温度、压力等因素来调控膜沉积的速率。
因此，如果要制各纳来厚度的薄障，应采用气相沉积法比转奸。
法沉积Si0:可通过哪些反应实现写出相关化学方程式。
答:CVD法沉积Si0:可通过以下几种反应来实现。
（1）烷氧化物的热分解:Si(OC2H5)4→ Si02 + C2H4 + H20（2）硅化合物的氧化反应:SiCl4(g) + O2 (g)→Si02(s) + 2C12(g)SiH4(g)+ O2(g)→Si02(s)+2H2(g)SiC14(g)+2C02+2H2(g)→Si02(s)+4HC1(g)+2C0(g)（3）硅化合物的水解反应:SiC14(g) + 2H20(g)→Si02(s) + 4HC1(g)9.用什么方法可以对Cu和Cu2O进行分离写出相关化学方程式。
答:对Cu和Cu20进行分离，可以采用化学气相输运技术，以HCl作为输运气体。
过程中发生如下反应:由于从Cu20生成CuCI为放热反应，而从Cu生成CuCI为吸热反应，因此Cu20在较高温度处沉积，而Cu则在较低温度处沉积，从而可以对Cu和Cu20进行分离。
10.溶胶一凝胶法制备纤维材料，应采用怎样的条件较合适请解释。
答:溶胶一凝胶法制备纤维材料，应在拉纤阶段控制合适的粘度，选择合适的催化剂，选择合适的成纤方法。
因为拉纤阶段溶胶的粘度会影响纤维的直径和纤维的质量，粘度大时得到的纤维直径较大，粘度小时得到的纤维直径较小。
其次，因为是要得到纤维材料，所以缩聚的中间体应该是线形分子链，所以应使用酸催化，因为碱催化会得到三维网络结构的中间体。
此外，如果要得到长纤维的话，可以用拉纤法，而要得到短纤维的话，应采用离心喷出法。
11.怎样用均匀沉淀法合成硫化锌颗粒写出相关化学方程式。
答:用均匀沉淀法合成ZnS颗粒，可以采用硫代乙酞胺(CH3CSNH3)作为硫源，以乙酸锌（CH3C00)2Zn)为原料制得，反应方程式如下:CH3CSNH2→CH3CN+H2S (CH3C00)2Zn+ H2S→ZnS+2CH3COOH12.有两种活化能分别为Q1=mol和Q2=251KJ/mol的扩散反应。
观察在温度从25℃升高到600℃时对这两种扩散的影响，并对结果做出评述。
k=Aexp（-△G k/RT） D=D0exp(-Q/RT)Q为扩散活化能，从上两式可见，温度上升时，无论反应速率常数还是扩散系数都是增加的，但由于扩散活化能通常比反应活化能小，从而温度的变化对化学反应的影响远大于对扩散的影响。
一般认为温度升高均有利于反应进行，因为温度升高，固体结构中质点热振动动能增大，反应能力和扩散能力均得到增强的原因所致。