无机材料化学(全套课件857P)
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无机化学基础知识PPT课件
元素周期表是元素周期律用表 格表达的具体形式，它反映元 素原子的内部结构和它们之间 相互联系的规律。
元素性质递变规律
原子半径
同一周期（稀有气体除外），从 左到右，随着原子序数的递增， 元素原子的半径递减；同一族中， 由上而下，随着原子序数的递增， 元素原子半径递增。
主要化合价
同一周期中，从左到右，随着原 子序数的递增，元素的最高正化 合价递增（从+1价到+7价），第 一周期除外，第二周期的Ｏ、Ｆ 元素除外；最低负化合价递增 （从-4价到-1价）第一周期除外， 由于金属元素一般无负化合价， 故从ⅣＡ族开始。元素最高价的 绝对值与最低价的绝对值的和为8。
THANKS
感谢观看
酸碱指示剂
用于指示酸碱反应终点的 试剂，如酚酞、甲基橙等。
沉淀溶解平衡原理及应用
沉淀溶解平衡
应用
在一定条件下，难溶电解质在溶液中 的溶解与沉淀达到动态平衡。
通过控制溶液中的离子浓度，可实现 难溶电解质的分离、提纯和制备。
溶度积常数（Ksp）
表示难溶电解质在溶液中达到沉淀溶 解平衡时，各离子浓度幂的乘积，是 衡量难溶电解质溶解度的重要参数。
元素的金属性和非金 属性
同一周期中，从左到右，随着原 子序数的递增，元素的金属性递 减，非金属性递增；同一族中， 由上而下，随着原子序数的递增， 元素的金属性递增，非金属性递 减。
03
化学键与分子结构
离子键形成及特点
离子键的形成
通过原子间电子转移形成正、负离子，由静电作用相互吸引。
离子键的特点
较高的熔点和沸点，良好的导电性和导热性，在水溶液中易离 解。
03
波尔模型
电子只能在一些特定的轨道上运动，电子在这些轨道上运动时离核的远
无机化学基础全套课件ppt全册电子教案
的分子，都是通过共价键形成的，称为共价分子，它包括单质分子和化合
物分子。
化学键
共价键
H2、HCl两分子虽然都是由共价键形成的分子，但这两个分子中的共价键是有
区别的。H2分子是由同种元素的原子形成的共价化合物，由于两个原子吸引电
子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子，因此成键原子不显电性。这
样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。如Cl2、O2、N2等是由非极性键
空间绕原子核做高速运动。
原子的组成
原子核
原子核发现以后，科学家又进一步证明，原子核还可以再分，它是由更小的
微粒质子和中子组成。一个质子带一个单位正电荷，中子不带电，原子核所
带的正电荷数等于核内质子数。由于原子显中性，所以核电荷数等于质子数
，也等于核外电子数。既表示为：
核电荷数（Z）=质子数=核外电子数
+
- +
极性
分子
+非极性
分子
- +
固有偶极
-
+
诱导偶极
诱导力
分子的作用力
色散力
非极性分子的偶极矩为零，似乎不存在相互作用。事实上分子中的电子和原子核都处在不断运动
中，经常会发生正、负电荷重心的瞬间相互位移，从而产生偶极。这类偶极称为瞬时偶极。当两个
或多个非极性分子在一定条件下充分靠近时，就会由于瞬时偶极而发生异性相吸的作用。这种由瞬
1s2
2
3
Li
1s22s1
2
1
4
Be
1s22s2
2
2
5
B
1s22s22p1
2
3
6
C
1s22s22p2
物分子。
化学键
共价键
H2、HCl两分子虽然都是由共价键形成的分子，但这两个分子中的共价键是有
区别的。H2分子是由同种元素的原子形成的共价化合物，由于两个原子吸引电
子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子，因此成键原子不显电性。这
样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。如Cl2、O2、N2等是由非极性键
空间绕原子核做高速运动。
原子的组成
原子核
原子核发现以后，科学家又进一步证明，原子核还可以再分，它是由更小的
微粒质子和中子组成。一个质子带一个单位正电荷，中子不带电，原子核所
带的正电荷数等于核内质子数。由于原子显中性，所以核电荷数等于质子数
，也等于核外电子数。既表示为：
核电荷数（Z）=质子数=核外电子数
+
- +
极性
分子
+非极性
分子
- +
固有偶极
-
+
诱导偶极
诱导力
分子的作用力
色散力
非极性分子的偶极矩为零，似乎不存在相互作用。事实上分子中的电子和原子核都处在不断运动
中，经常会发生正、负电荷重心的瞬间相互位移，从而产生偶极。这类偶极称为瞬时偶极。当两个
或多个非极性分子在一定条件下充分靠近时，就会由于瞬时偶极而发生异性相吸的作用。这种由瞬
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无机化学幻灯PPT课件
4 2
• 2Mg + Si = Mg2Si 单一的酸不能与 Si 反应，钝化，Si 可溶于 HF－HNO3 混酸中
3 Si + 18 HF + 4 HNO3 ——— 3 H2SiF6 + 4 NO↑+ 8 H2O Si 和强碱的作用类似于砷，比砷更容易些
Si + 2 NaOH + H2O ——— Na2SiO3 + 2 H2↑
2021/6/30
3
第3页/共46页
• (1) SiCl4 + 2Zn = Si + 2ZnCl2 • (2) SiO2和C混合，在电炉中加热:
SiO2 + 2C = Si + 2CO↑ • (3) SiO2 + CaC2 = Si + Ca + 2CO • (4) 硅烷的分解: SiH4 = Si + 2H2
the main component in silicon nitride ceramics, which have relatively good
shock resistance compared to other ceramics.
Rollers made of silicon nitride ceramic are sometimes used in high-end skateboard bearings, due to the material's shock and heat-resistant characteristics. It is also used as an ignition source for domestic gas appliances, hot surface ignition.
第二讲 无机材料的制备化学ppt课件
完整版PPT课件
6
➢ 固体反应的过程 （MgO + Al2O3 → MgAl2O4)
MgO/MgAl2O4界面:
MgO
4MgO + 2Al3+ - 3Mg2+
→ MgAl2O4
反应起始界面
MgAl2O4/Al2O3界面:
Al2O3
4Al2O3 + 3 Mg2+ - 2Al3+
MgAl2O4产物层 → 3MgAl2O4
晶体 （Crystals）
完美晶体（Perfect crystals） [原子在 三维空间排列无限 延伸有序， 并有 严格周期性]
缺陷晶体 （Defect crystals） [固体中 原子排列有易位、 错位以及本体组成 以外的杂质]
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4
固体原料混合物以固体形式直接反应过程是制 备多晶固体（即粉末）最为广泛应用的方法。固体 混合物在室温下经历一段时间，并没有可觉察的反 应发生。为使反应以显著速度发生，通常必须将它 们加热至甚高温度，一般在1000 ~ 1500℃。 热力学和动力学两种因素在固体反应中都极为 重要：热力学通过考察一个特定反应的自由能来判 断该反应能否发生，动力学因素则决定反应进行的 速率。
过程分析 MgO和Al2O3两种晶体反应是相互紧密接触，共享一个公用
面，即产物先在界面生成，存在尖晶石晶核的生长困难，还有产物随之
进行扩散的困难。上图给出氧化镁和氧化铝反应生成尖晶石过程的示意
图。由图可见，当MgO和Al2O3两种晶体加热后，在接触面上局部生成一 层MgAl2O4。
反应的第一阶段是生成MgAl2O4晶核，晶核的生成是比较困难的， 这是因为：首先，反应物和产物的结构有明显的差异，其次是生成物涉
大学无机化学完整版ppt课件
共价键的极性与成键原子的电负性有关，分子的极性与偶极矩有 关，影响分子的物理和化学性质。
分子间力与氢键
分子间存在范德华力、氢键等相互作用力，影响分子的聚集状态 和物质的性质。
13
金属键与金属晶体
2024/1/29
金属键的形成
金属原子间通过自由电子形成金属键，金属键无方向性和饱和性。
金属晶体的结构
金属晶体中金属原子紧密堆积，形成空间点阵结构，具有良好的导 电、导热和延展性。
现代无机化学
量子化学、固体化学、配 位化学、生物无机化学等 分支学科的发展
5
无机化学与生产生活的关系
01
工业生产
无机物是许多重要工 业原料，如金属、非 金属、酸碱等
02
农业生产
化肥、农药等无机化 工产品对农业生产至 关重要
03
医疗卫生
许多药物、消毒剂、 抗菌剂等都是无机物 或其衍生物
04
日常生活
食盐、洗涤剂、化妆 品等无机化工产品广 泛应用于日常生活中
3
无机化学的研究对象
无机物的组成、结构、性质 无机物之间的相互作用和转化规律 无机物在自然界中的存在和变化规律
2024/1/29
4
无机化学的发展历史
01
02
03
古代无机化学
炼金术、制陶、冶金等实 践经验的积累
2024/1/29
近代无机化学
元素周期表的发现、原子 分子理论的建立、化学键 理论的提出等
离子键。
离子晶体的结构
02
离子晶体中正负离子交替排列，形成空间点阵结构，具有高的
熔点和沸点。
离子键的强度
03
离子键的强度与离子的电荷、半径及电子构型有关，电荷越高
分子间力与氢键
分子间存在范德华力、氢键等相互作用力，影响分子的聚集状态 和物质的性质。
13
金属键与金属晶体
2024/1/29
金属键的形成
金属原子间通过自由电子形成金属键，金属键无方向性和饱和性。
金属晶体的结构
金属晶体中金属原子紧密堆积，形成空间点阵结构，具有良好的导 电、导热和延展性。
现代无机化学
量子化学、固体化学、配 位化学、生物无机化学等 分支学科的发展
5
无机化学与生产生活的关系
01
工业生产
无机物是许多重要工 业原料，如金属、非 金属、酸碱等
02
农业生产
化肥、农药等无机化 工产品对农业生产至 关重要
03
医疗卫生
许多药物、消毒剂、 抗菌剂等都是无机物 或其衍生物
04
日常生活
食盐、洗涤剂、化妆 品等无机化工产品广 泛应用于日常生活中
3
无机化学的研究对象
无机物的组成、结构、性质 无机物之间的相互作用和转化规律 无机物在自然界中的存在和变化规律
2024/1/29
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无机化学的发展历史
01
02
03
古代无机化学
炼金术、制陶、冶金等实 践经验的积累
2024/1/29
近代无机化学
元素周期表的发现、原子 分子理论的建立、化学键 理论的提出等
离子键。
离子晶体的结构
02
离子晶体中正负离子交替排列，形成空间点阵结构，具有高的
熔点和沸点。
离子键的强度
03
离子键的强度与离子的电荷、半径及电子构型有关，电荷越高
无机材料化学
第十九页，共83页
(c)布拉格方程
2dhksl inhk l
h, k, l:整数
第二十页，共83页
(b)多晶的x射线衍射
sinhkl
2dhkl
• 多晶样品取向随机地
聚在一起，衍射图形
为以出射的x射线为
轴心，张角为4hkl的 衍射圆锥，其截面为
一个衍射照相法 • 衍射仪法
第二十二页，共83页
§ 1- 4 非晶体的宏观特征
• （1）只有玻璃转化温度，无熔点。 • （2）没有规则的多面体几何外型，可以
制成玻璃体，丝，薄膜等特殊形态。 • （3）物理性质各向同性。 • （4）均匀性来源于原子无序分布的统计
性规律，无晶界。
第二十三页，共83页
§ 1- 5 非晶体的微观特征
无机材料化学
第一页，共83页
参考书：无机材料化学（上册） 曾人杰，厦门大学出版社， 2001年
• 第0章 绪论
• 第一章 固体
• 1 流动性和固体性
• 2 晶体的主要特征 • 3 非晶态的特征 • 4 纳米材料浅谈 • 第二章晶型转变及其控制方法 • 1 可逆与不可逆晶型转变 • 2 重构式与位移式晶型转变
第十七页，共83页
(b) 劳厄方程
=AD-CB =acosh-acoso =a(cosh-coso)
=h
h为波程差所含的波 长的倍数。
第十八页，共83页
次生波源x射线为 球面波，以a为轴 线，和a呈角的 圆锥面的各个方向 均满足衍射条件。 当o=90o，h= 0 ，1， 2， 3….时，发生如 右图的衍射。
，Ni-ZnFe2O4 • 巨磁铁氧体： Mg-Mn Fe2O4，Li-Mn Fe2O4
第三十九页，共83页
(c)布拉格方程
2dhksl inhk l
h, k, l:整数
第二十页，共83页
(b)多晶的x射线衍射
sinhkl
2dhkl
• 多晶样品取向随机地
聚在一起，衍射图形
为以出射的x射线为
轴心，张角为4hkl的 衍射圆锥，其截面为
一个衍射照相法 • 衍射仪法
第二十二页，共83页
§ 1- 4 非晶体的宏观特征
• （1）只有玻璃转化温度，无熔点。 • （2）没有规则的多面体几何外型，可以
制成玻璃体，丝，薄膜等特殊形态。 • （3）物理性质各向同性。 • （4）均匀性来源于原子无序分布的统计
性规律，无晶界。
第二十三页，共83页
§ 1- 5 非晶体的微观特征
无机材料化学
第一页，共83页
参考书：无机材料化学（上册） 曾人杰，厦门大学出版社， 2001年
• 第0章 绪论
• 第一章 固体
• 1 流动性和固体性
• 2 晶体的主要特征 • 3 非晶态的特征 • 4 纳米材料浅谈 • 第二章晶型转变及其控制方法 • 1 可逆与不可逆晶型转变 • 2 重构式与位移式晶型转变
第十七页，共83页
(b) 劳厄方程
=AD-CB =acosh-acoso =a(cosh-coso)
=h
h为波程差所含的波 长的倍数。
第十八页，共83页
次生波源x射线为 球面波，以a为轴 线，和a呈角的 圆锥面的各个方向 均满足衍射条件。 当o=90o，h= 0 ，1， 2， 3….时，发生如 右图的衍射。
，Ni-ZnFe2O4 • 巨磁铁氧体： Mg-Mn Fe2O4，Li-Mn Fe2O4
第三十九页，共83页
《无机化学》课件
酸碱反应与沉淀反应
总结词
酸碱反应和沉淀反应是无机化学中常见的反应类型，需要掌握其 基本原理和规律。
酸碱反应
理解酸碱质子理论，掌握酸碱反应的规律和特点，如强酸制备弱酸 、水解反应等。
沉淀反应
研究沉淀的形成和溶解，了解沉淀的生成、转化和溶解等基本规律 。
氧化还原反应与配位反应
总结词
01
氧化还原反应和配ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ反应是无机化学中的重要反应类型，需要
酸碱反应与离子平衡
酸碱反应
酸和碱之间的中和反应，生成盐和水 。
酸碱指示剂
离子平衡
溶液中离子间的相互作用和平衡状态 ，如水的电离平衡、沉淀溶解平衡等 。
用于指示溶液酸碱度的指示剂，如酚 酞、甲基橙等。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应
电子转移的反应，包括氧化和还 原两个过程。
原电池
将化学能转化为电能的装置，由 正负极和电解质溶液组成。
存储材料，为新能源技术的发展提供重要的支撑。
无机化学在环保领域的应用
总结词
无机化学在环保领域的应用主要涉及大气、水体和土壤的污染控制与治理，以及废物处理和资源化利用等方面。
详细描述
随着工业化和城市化进程的加速，环境污染问题日益严重。无机化学在环保领域的应用主要涉及大气、水体和土 壤的污染控制与治理，以及废物处理和资源化利用等方面。通过研究无机物质的性质和反应机制，可以开发出高 效、低成本的污染物处理技术和资源化利用方案，为环境保护事业的发展做出重要贡献。
无机化学在生物医学领域的应用
总结词
无机化学在生物医学领域的应用主要涉及药物设计与 合成、生物成像技术和生物医用材料等方面。
详细描述
生物医学领域的发展对于人类的健康和生活质量的提高 具有重要意义。无机化学在生物医学领域的应用主要涉 及药物设计与合成、生物成像技术和生物医用材料等方 面。通过研究无机化合物的生物活性和反应机制，可以 开发出高效、低毒的药物和生物医用材料，为疾病诊断 和治疗提供新的手段和途径。同时，无机化学在生物成 像技术方面也具有广泛的应用前景，如荧光探针、磁共 振成像等，为生物医学研究提供重要的技术支持。
无机化学(本科)全套教学课件pptx-2024鲜版
9
酸碱平衡常数计算与应用
2024/3/28
酸碱平衡常数定义
01
表示酸碱反应平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积
的比值。
酸碱平衡常数计算
02
通过测定平衡时各物质的浓度，利用平衡常数表达式进行计算。
酸碱平衡常数应用
03
用于预测酸碱反应的方向、程度和速率，以及判断酸碱的强度。
10
沉淀溶解平衡原理及影响因素
氧化剂与还原剂
氧化剂接受电子，还原剂失去电 子。 2024/3/28
氧化还原反应类型
根据反应物和生成物的性质分类， 如金属与非金属、酸与碱等。
氧化数概念
表示元素在化合物中的氧化状态， 通过计算化合价确定。
14
原电池与电解池工作原理
原电池工作原理
将化学能转化为电能的装置，由正负极和电 解质组成。
电极反应与电池反应
无机化学(本科)全套教 学课件pptx
2024/3/28
1
contents
目录
• 无机化学概述与基础知识 • 酸碱反应与沉淀溶解平衡 • 氧化还原反应与电化学基础 • 配位化合物与金属有机化学 • 无机固体化学与纳米材料 • 无机合成与绿色合成技术
2024/3/28
2
01
无机化学概述与基础知识
2024/3/28
2024/3/28
沉淀的溶解
利用某些试剂使已生成的 沉淀溶解，如胃药中的氢 氧化铝治疗胃酸过多。
分步沉淀
当溶液中存在多种难溶电 解质时，通过控制条件可 实现分步沉淀，从而分离 出各种难溶电解质。
12
03
氧化还原反应与电化学基础
2024/3/28
13
氧化还原反应原理及类型
无机材料课件-第一章制备
∫ f(t)= --1- F(s)exp(st)ds, t≧0; f(t)=0, t<0 2j σ-j∞
2020/3/31
2020/3/31
四、相变理论 多粒子体系有序性质的突变
2020/3/31
第二节 固体中的扩散
一、扩散定律
Fick第一定律：dm/dt = -D(dc/dx) Fick第二定律：∂c/∂t = D(∂2c/∂x2)
j= -D▽c ∂c/∂t = D▽2c
练习1: Fick第一定律 - Fick第二定律 dm’/dt = [(D∂c/∂x)x+dx - (D∂c/∂x)x ]A = ∂c/∂x (D∂c/∂x) Adx ≈ D(∂2c/∂x2)Adx = D(∂2c/∂x2)dv
2020/3/31
一、 相变的分类：
第一节 相变
1、相变的热力学分类： 一级相变：∂G/ ∂T= - S, ∂G/ ∂P= V…____一阶导数不连续___ΔS≠0, ΔV≠0
二级相变： ∂2G/ ∂T2= - CP/T , ∂2G/ ∂P2= -Vβ, ∂2G/ ∂P∂T=Vα…二阶导数不连续 β= -(1/V)(∂V/ ∂P)T, α =(1/V)(∂V/ ∂T)P
3、材料科学：材料的成分、组织与工艺流程对于材料性质与用途的影响规律的知识与运 用。
4、材料化学：材料制备及使用中的化学过程，材料的化学组成及其与材料性能的相关性。
2020/3/31
二、主要研究内容（材料科学与工程手册－目录） 1、基础
化学元素，材料的物理、化学、力学、物理化学基础，相图，数理方法
2020/3/31
2、相变的Buerger分类 重构式转变：石墨－金刚石，有键的重组，转变慢，可能形成亚稳相。 移位式转变：NaCl（岩盐） - CsCl， 势垒可能较小，转变较快。
2020/3/31
2020/3/31
四、相变理论 多粒子体系有序性质的突变
2020/3/31
第二节 固体中的扩散
一、扩散定律
Fick第一定律：dm/dt = -D(dc/dx) Fick第二定律：∂c/∂t = D(∂2c/∂x2)
j= -D▽c ∂c/∂t = D▽2c
练习1: Fick第一定律 - Fick第二定律 dm’/dt = [(D∂c/∂x)x+dx - (D∂c/∂x)x ]A = ∂c/∂x (D∂c/∂x) Adx ≈ D(∂2c/∂x2)Adx = D(∂2c/∂x2)dv
2020/3/31
一、 相变的分类：
第一节 相变
1、相变的热力学分类： 一级相变：∂G/ ∂T= - S, ∂G/ ∂P= V…____一阶导数不连续___ΔS≠0, ΔV≠0
二级相变： ∂2G/ ∂T2= - CP/T , ∂2G/ ∂P2= -Vβ, ∂2G/ ∂P∂T=Vα…二阶导数不连续 β= -(1/V)(∂V/ ∂P)T, α =(1/V)(∂V/ ∂T)P
3、材料科学：材料的成分、组织与工艺流程对于材料性质与用途的影响规律的知识与运 用。
4、材料化学：材料制备及使用中的化学过程，材料的化学组成及其与材料性能的相关性。
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二、主要研究内容（材料科学与工程手册－目录） 1、基础
化学元素，材料的物理、化学、力学、物理化学基础，相图，数理方法
2020/3/31
2、相变的Buerger分类 重构式转变：石墨－金刚石，有键的重组，转变慢，可能形成亚稳相。 移位式转变：NaCl（岩盐） - CsCl， 势垒可能较小，转变较快。
无机及分析化学[全]ppt课件
![无机及分析化学[全]ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/9513af63fd0a79563d1e72ad.png)
47ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分子可以通过膜，水中的无机盐、重金属离子、 有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分
开来。
p
p >
淡水
盐水
48
反渗透法净化水
【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通 过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?
溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tf* 。 原因：溶液的蒸气压下降。
36
溶液的凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。
溶剂 的凝 固点 下降 示意 图
pº (kPa)
p
0.6105
△p
纯水A'
B'溶液
A
B
△Tf
37
Tf Tf*(273K)
373K
T
小结：
溶液的沸点上升和凝固点下降的原因都是溶液的蒸气压下降。而溶液的蒸气压下降服 从拉乌尔定律，那么这两种特性也服从拉乌尔定律与溶液的质量摩尔浓度成正比： △Tb=Kb× b(B) △Tf=Kf× b(B)
38
1.3.1.4 溶液的渗透压
39
渗透作用产生的条件： •半透膜存在； •膜两侧溶液的浓度不相等。
40
半透膜的作用：只许溶剂分子通过，溶质分子不能通过。 初始：溶剂分子扩散速度 V纯水 > V糖水
渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水 = v糖水渗透停止。 糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。
10
1.1.9 质量分数
反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分子可以通过膜，水中的无机盐、重金属离子、 有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分
开来。
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淡水
盐水
48
反渗透法净化水
【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通 过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?
溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tf* 。 原因：溶液的蒸气压下降。
36
溶液的凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。
溶剂 的凝 固点 下降 示意 图
pº (kPa)
p
0.6105
△p
纯水A'
B'溶液
A
B
△Tf
37
Tf Tf*(273K)
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T
小结：
溶液的沸点上升和凝固点下降的原因都是溶液的蒸气压下降。而溶液的蒸气压下降服 从拉乌尔定律，那么这两种特性也服从拉乌尔定律与溶液的质量摩尔浓度成正比： △Tb=Kb× b(B) △Tf=Kf× b(B)
38
1.3.1.4 溶液的渗透压
39
渗透作用产生的条件： •半透膜存在； •膜两侧溶液的浓度不相等。
40
半透膜的作用：只许溶剂分子通过，溶质分子不能通过。 初始：溶剂分子扩散速度 V纯水 > V糖水
渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水 = v糖水渗透停止。 糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。
10
1.1.9 质量分数
无机材料化学分析PPT课件
除。
北京·中国地质大学化学教研室
6
(b)来自容器材料的污染
① 硬质玻璃 • 硼硅玻璃
以Pyrex（派热克斯）为代表，SiO2 81.0%， B2O3 13.0%，R2O3（三氧化二物）2.2% 。
北京·中国地质大学化学教研室
7
• 铝硅玻璃 以R2耶O那3( 主（要Jen是aA）l2为O代3 )8表.5，%S。iO2 74.5%，B2O3 4.6%，
北京·中国地质大学化学教研室
14
(3) 来自试样的污染
• 采样工具材料的选择 例如，不锈钢刀具，会引入Cr，Ti。
• 试样粉碎时材料的选择
• 试样储存时容器材料的选择 塑料制品和石英是最佳储存容器材料。
(4)由分析人员造成的污染
手、头发、衣服等。
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15
2. 分析中的损失
36
五、硅酸盐岩矿分析
1. 硅酸盐岩石的成分
酸性岩 中性岩 基性岩 超基性岩
SiO2 ％ ＞65 52~65 45~52 ＜45
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37
• 主成分： 氧化物含量 ＞1% 次成分： 氧化物含量 0.01~1% 微量元素： 元素含量＜ 0.01%
北京·中国地质大学化学教研室
38
• 了解矿石中一种或几种主要的有益或有 害组分的含量。
• 是圈定矿体、划分矿石类型和品级，进 行储量计算的依据。 例如，碳酸盐岩石通常测定CaO、MgO 和酸不溶物3种组分的含量。
北京·中国地质大学化学教研室
2
2. 全分析
• 对样品的组分进行全面分析。
• 通常先做半定量或定性分析，然后再确定 全分析的项目。
K2S2O7 灼烧 （＞420℃） K2SO4 ＋ SO3
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6
(b)来自容器材料的污染
① 硬质玻璃 • 硼硅玻璃
以Pyrex（派热克斯）为代表，SiO2 81.0%， B2O3 13.0%，R2O3（三氧化二物）2.2% 。
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7
• 铝硅玻璃 以R2耶O那3( 主（要Jen是aA）l2为O代3 )8表.5，%S。iO2 74.5%，B2O3 4.6%，
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14
(3) 来自试样的污染
• 采样工具材料的选择 例如，不锈钢刀具，会引入Cr，Ti。
• 试样粉碎时材料的选择
• 试样储存时容器材料的选择 塑料制品和石英是最佳储存容器材料。
(4)由分析人员造成的污染
手、头发、衣服等。
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15
2. 分析中的损失
36
五、硅酸盐岩矿分析
1. 硅酸盐岩石的成分
酸性岩 中性岩 基性岩 超基性岩
SiO2 ％ ＞65 52~65 45~52 ＜45
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37
• 主成分： 氧化物含量 ＞1% 次成分： 氧化物含量 0.01~1% 微量元素： 元素含量＜ 0.01%
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38
• 了解矿石中一种或几种主要的有益或有 害组分的含量。
• 是圈定矿体、划分矿石类型和品级，进 行储量计算的依据。 例如，碳酸盐岩石通常测定CaO、MgO 和酸不溶物3种组分的含量。
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2
2. 全分析
• 对样品的组分进行全面分析。
• 通常先做半定量或定性分析，然后再确定 全分析的项目。
K2S2O7 灼烧 （＞420℃） K2SO4 ＋ SO3
无机材料物理化学_图文
吸附反离子的中心构成的平面称为Stern面。Stern面上的电
势ψδ称为 Stern电势。在Stern层内，电势由表面电势ψ0直 线下降到 ψδ。Stern层以外，反离子呈扩散态分布，称为扩
散层。扩散层中的电势呈曲线下降。
Stern模型的双 电层结构
2、ζ电位及其影响因素
在固体表面总有一定数量的溶剂分子与其紧密 结合，电动现象中这些溶剂分子及其内部的反离 子与离子将作为一个整体运动，这样在固-液两 相发生相对移动时存在一个滑动面。滑动面的确 切位置并不知道，但可以合理地认为它在Stern 层之外，并深入到扩散层之中。滑动面上的电势 称为ζ-电位或Zeta电位。
当电解质浓度足够大时，可使滑动电位ζ等于零 ，此时状态称为等电点。具体见图
离子价数 如果反号离子的价数由原来的1价变为2价，而其他条件
不变，则由于带电的胶粒对单个离子的吸引力加大了一倍 ，所以反号离子更接近于胶粒表面，使双电层厚度减小。 所以，价数高的反号离子使胶粒的ζ-电位降低得更剧烈。
小结： 电解质浓度的增加，ζ-电位降低； 电价越高，ζ-电位越小； 参考：课本图2-4-3和2-4-4
“渗透”吸收结合水是结构水化层转入自由水的过 渡层。其上限与粘土颗粒周围充分发育的扩散层相 当，但其下限并不与扩散层的下限一致，而要略高 一些。
物体由于外因（载荷、温度变化等）而变形时，在它 内部任一截面的两方出现的相互作用力，称为“内力” 。内力的集度，即单位面积上的内力称为“应力”。应 力可分解为垂直于截面的分量，称为“正应力”或“法 向应力”；相切于截面的分量称为“剪切应力”。
四、加入电解质时悬液的粘度骤然降低 ，而胶体颗粒的电泳活动性却增高，这说 明粘度的降低并不是由于ζ -电位降低导致 结合水变成自由水的缘故。
势ψδ称为 Stern电势。在Stern层内，电势由表面电势ψ0直 线下降到 ψδ。Stern层以外，反离子呈扩散态分布，称为扩
散层。扩散层中的电势呈曲线下降。
Stern模型的双 电层结构
2、ζ电位及其影响因素
在固体表面总有一定数量的溶剂分子与其紧密 结合，电动现象中这些溶剂分子及其内部的反离 子与离子将作为一个整体运动，这样在固-液两 相发生相对移动时存在一个滑动面。滑动面的确 切位置并不知道，但可以合理地认为它在Stern 层之外，并深入到扩散层之中。滑动面上的电势 称为ζ-电位或Zeta电位。
当电解质浓度足够大时，可使滑动电位ζ等于零 ，此时状态称为等电点。具体见图
离子价数 如果反号离子的价数由原来的1价变为2价，而其他条件
不变，则由于带电的胶粒对单个离子的吸引力加大了一倍 ，所以反号离子更接近于胶粒表面，使双电层厚度减小。 所以，价数高的反号离子使胶粒的ζ-电位降低得更剧烈。
小结： 电解质浓度的增加，ζ-电位降低； 电价越高，ζ-电位越小； 参考：课本图2-4-3和2-4-4
“渗透”吸收结合水是结构水化层转入自由水的过 渡层。其上限与粘土颗粒周围充分发育的扩散层相 当，但其下限并不与扩散层的下限一致，而要略高 一些。
物体由于外因（载荷、温度变化等）而变形时，在它 内部任一截面的两方出现的相互作用力，称为“内力” 。内力的集度，即单位面积上的内力称为“应力”。应 力可分解为垂直于截面的分量，称为“正应力”或“法 向应力”；相切于截面的分量称为“剪切应力”。
四、加入电解质时悬液的粘度骤然降低 ，而胶体颗粒的电泳活动性却增高，这说 明粘度的降低并不是由于ζ -电位降低导致 结合水变成自由水的缘故。
[2021]无机材料物理化学完整版PPT
![[2021]无机材料物理化学完整版PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/4b7d72f56c175f0e7dd137d0.png)
三、自由度数
不引起系统新相产生或旧相消失的条件下，在一定范围内任 意独立改变的变量（如温度、压力、浓度等）的数目称为自由 度数，以F表示
如水，一定范围T、P改变F=2
凝聚系统：系统中固相和液相产生蒸气压与大气压相比可以 忽略不计，即系统压力视作恒量。只考虑液相与固相参与相平 衡。
相律上，凝聚系统压力视为恒量。
相图（状态图）平衡时，用几何图形描述多相系统在一定 条件下的状态，图中每一点叫状态点。
相图用于研究平衡状态硅酸盐制品的形成过程，系统发生 相变时状态，从而控制这些变化过程。并通过工业处理，和预 期所制得的产品，也能依据相图，确定原料配料，选择烧成制 度，估计产品性能。
1-1 基本概念
一、相
系统中具有相同物理化学性质的均匀部分称为相，相与相之间 有界面分开，例如：一杯水，酒精水，甘油水、水泥生粉及对 于（1）气体之间（一般一相）（2）液体之间（一相或多相） （3）固体之间（除生成固溶体外均为多相） 相以P表示,P=1：单相系统；P=2：二相系统；P=3：三相系 统。
相律——确定多相系统中，F、P、C、N关系，F=C-P+N， N为外界影响因素数（温度、压力等），当外界因素只考虑温 度压力时，F=C-P+2，自由度=组分数-相数+2，相律推导过 程略，仅适用于多相平衡相律上：凝聚系统压力视为恒量。
相律应用必须注意以下四点：
1、相律是根据热力学平衡条件推导而得，因而只能处理真实 的热力学平衡体系。
第一章 相平衡
1-1 基本概念 1-2 相律 1-3 单元系统 1-4 二元系统 1-5 三元系统
相变化过程：液体蒸发、气体凝聚、多晶转变。一定条件 下相之间的转变过程。即：相变过程。相平衡；多相系统中， 当每一相物体生成速度与消失速度相等时。即宏观上相间无物 质转变移动，便是平衡状态。
不引起系统新相产生或旧相消失的条件下，在一定范围内任 意独立改变的变量（如温度、压力、浓度等）的数目称为自由 度数，以F表示
如水，一定范围T、P改变F=2
凝聚系统：系统中固相和液相产生蒸气压与大气压相比可以 忽略不计，即系统压力视作恒量。只考虑液相与固相参与相平 衡。
相律上，凝聚系统压力视为恒量。
相图（状态图）平衡时，用几何图形描述多相系统在一定 条件下的状态，图中每一点叫状态点。
相图用于研究平衡状态硅酸盐制品的形成过程，系统发生 相变时状态，从而控制这些变化过程。并通过工业处理，和预 期所制得的产品，也能依据相图，确定原料配料，选择烧成制 度，估计产品性能。
1-1 基本概念
一、相
系统中具有相同物理化学性质的均匀部分称为相，相与相之间 有界面分开，例如：一杯水，酒精水，甘油水、水泥生粉及对 于（1）气体之间（一般一相）（2）液体之间（一相或多相） （3）固体之间（除生成固溶体外均为多相） 相以P表示,P=1：单相系统；P=2：二相系统；P=3：三相系 统。
相律——确定多相系统中，F、P、C、N关系，F=C-P+N， N为外界影响因素数（温度、压力等），当外界因素只考虑温 度压力时，F=C-P+2，自由度=组分数-相数+2，相律推导过 程略，仅适用于多相平衡相律上：凝聚系统压力视为恒量。
相律应用必须注意以下四点：
1、相律是根据热力学平衡条件推导而得，因而只能处理真实 的热力学平衡体系。
第一章 相平衡
1-1 基本概念 1-2 相律 1-3 单元系统 1-4 二元系统 1-5 三元系统
相变化过程：液体蒸发、气体凝聚、多晶转变。一定条件 下相之间的转变过程。即：相变过程。相平衡；多相系统中， 当每一相物体生成速度与消失速度相等时。即宏观上相间无物 质转变移动，便是平衡状态。
无机材料 PPT
2 精细陶瓷
• ①高温结构陶瓷 :陶瓷发动机的材料选用 氮化硅，它的机械强度高、硬度高、热 膨胀系数低、导热性好、化学稳定性高， 是很好的高温陶瓷材料。氮化硅可用多 种方法合成，工业上普遍采用高纯硅与 纯氮在1 300 C反应后获得
3S i+2N 21 3 0 0o CS i3 N 4
• 还有碳化硅、二氧化锆、氧化铝等。
• 旧石器时代可追溯到公元前10万年左右。公元 前6000年，人类发明了火，掌握了钻木取火的 技术。有了火，不仅可以熟食、取暖、照明和 驱兽，还可以烧制陶器。陶瓷材料的发明和应 用，创造了新石器时代的仰韶文化，后来在制 陶技术的基础上又发明了瓷器。
• 人们在大量地烧制陶瓷的实践中，熟练 地掌握了高温加工技术，利用这种技术 来烧炼矿石，逐渐冶炼出铜及其合金青 铜。可以说这是人类社会最早出现的金 属材料，它使人类社会从新石器时代转 入到青铜器时代。
3 纳米陶瓷
• 精细陶瓷粉体的颗粒较大，属微米级(106 m)，有人用新的制备方法把陶瓷粉体 的颗粒加工到纳米级(10-9 m)，用这种所 谓超细微粉体粒子来制造陶瓷材料，得 到新一代纳米陶瓷，这是陶瓷材料的第 三次飞跃。纳米陶瓷具有延性，有的甚 至出现超塑性。如室温下合成的TiO2陶 瓷，它可以弯曲，其塑性变形高达100 ％，韧性极好。
材料可按不同的方法分类。
• 若按用途分类，可将材料分为结构材料 和功能材料两大类。结构材料主要是利 用材料的力学和理、化性质，广泛应用 于机械制造、工程建设、交通运输和能 源等各个工业部门。功能材料则利用材 料的热、光、电、磁等性能，用于电子、 激光、通讯、能源和生物工程等许多高 新技术领域。功能材料的最新发展是智 能材料，它具有环境判断功能、自我修 复功能和时间轴功能，人们称智能材料 是21世纪的材料。
无机材料化学第4讲优秀课件
位错线附近原子螺型排列
园圈和黑点分别代表滑移处上面和下面的原子面排 列。（下图表示上图旋转90度的状态）。
（3）面缺陷
质点在一个交界面的两侧出现不同排列的缺陷。 面缺陷 是发生在晶格二维平面上的缺陷。 特 点：在三维方向上沿两维方向延伸。
如：具有镶嵌结构的两块晶粒之间的界面。 由小的单晶晶粒组成的固体，不同取向的 晶粒之间的界面称为晶粒间界。晶粒间界 附近的原子排列比较紊乱，构成面缺陷。
研究晶体缺陷有助于理解材料的性能和开发新材料。
缺陷化学：研究点缺陷的生成、点缺陷的平衡、 点缺陷间的作用、点缺陷的存在对固体性质的 影响及如何控制固体中点缺陷的种类和浓度等。
晶体缺陷是无机材料化学和固体化学的重要组成部分 和研究内容。
2.7.1 缺陷的分类
晶体中的缺陷，根据其影响范围或在空间的延伸尺度 可分为：
界面通常只 有几个原子 层厚，而界 面面积 远远 大于其厚度， 故称为面缺 陷。
晶界的过渡晶体中的内界面。 内界面又包括:晶界、相界、堆垛层错。
面缺陷对材料的力学、物理、化学性能都有影响。
单晶体
多晶体
面缺陷举例
表面
钢中的晶粒（其中黑线为晶界）
抛光面 陶瓷中的晶粒和晶界
实际晶体因种种原因存在着的偏离理想完整点阵 的部位或结构称为晶体缺陷（crystal defect）。
晶体缺陷的缺点：对材料的机械性能有很大影响。
如：线缺陷和面缺陷可使理想晶体的理论屈服强度降低。
晶体缺陷的重要性： • 固相反应、扩散、烧结等高温物理化学过程与缺陷密切相关。
没有缺陷的存在和运动，这些过程就无法进行。
空位
点缺陷（零维缺陷）—— 填隙原子
杂质原子
线缺陷（一维缺陷）—— 位 错 面缺陷（二维缺陷）—— 晶界、表面、相界面 体缺陷（三维缺陷）—— 出现分相（异相）
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等效关系 Li1=C
Li2 = P Li3 = L3+C 独立 Li6 = L3+ P
在旋转反伸轴中只有Li4是独立的； Li6 虽然等效于 L3+ P，但由于提高了轴次，所以一般不用（L3+ P）代 替它。
四次旋转反伸轴
Li4 A B A B
C
D
D
C
四方四面体
六次旋转反伸轴
Li6
Li6
三方柱
[110] [110]
结晶学基础的主要内容
1、晶体生长学：研究晶体的形成、生长和变化的过程 与机理以及影响晶体生长的因素。 2、几何结晶学：晶体外表几何多面体的形状和规律。 3、晶体结构：完整晶体内部结构中质点排列的规律性 以及有缺陷晶体结构的不完整性。 4、晶体化学：晶体的组成、结构与性质之间的关系。 5、晶体物理：研究晶体的物理性质及其机理。
2、对称面（P）--反映
一个晶体中可以有对称面，也可以没有对称面； 可以有一个，也可以有多个，但最多不能超过9个。
3、对称轴Ln
旋转重复时所旋转的最小角度称为基转角
n=360/
四方柱中的对称轴
L4
水平方向：4个L2 垂直方向：1个L4
4 、旋转反伸轴——倒转轴
旋转反伸轴以Lin表示，i是反伸的意思，n为轴次。 倒转轴 国际符号 Li1 1 Li2 2 Li3 3 Li4 4 Li6 6
三、对称型（点群）
对称型:一个晶体中全部宏观对称要素的集合。
全部对称要素的总和 相互间的组合关系。
点群:晶体中所有的宏观对称要素都相交于晶体 的中心， 不论对称操作如何，晶体中至少有 一点是不移动的，故对称型也称为点群。
晶体外形上的对称型共有32种。
§1-3
晶体的对称分类
（1）将属于同一对称型的所有晶体归为一类，称为晶类,
（2）是否存在高次轴及其数目将晶体划分成3个晶族。 高级晶族：高次轴（n>2）多于一个。 中级晶族：高次轴只有一个。 低级晶族：无高次轴。
结点间距：相邻两结点之间的距离叫结点间距。同一 行列或平行行列的结点间距相等。 面网——结点在平面上的分布即构成面网 任意两个相交行列便可以构成一个面网。
面网密度：面网上单位面积内的结点数目 面网间距：两个相邻面网间的垂直距离。相互平行的 面网，面网间距相等。
平行六面体——结点在三维空间的分布构成空间格子， 空间格子的最小体积单位是平行六面体。
5 、旋转反映轴——映转轴
定义：映转轴由一根假想的直线和垂直于直线的一个平面
构成，即图形绕此直线旋转一定角度后并对此平面 进行反映后，相同部分重复出现。
符号：旋转反映轴以Lns表示，S表示反映，n为轴次。 种类：旋转反映轴有：L1s、L2s、L3s、L4s、L6s。 注意：映转轴可以由等效的倒转轴代替，一般不用它。
晶体的宏观对称操作与对称要素
操作类型 对称操作 反伸 辅助几何要素 点(对称中心) 面(镜面) 对称要素 对称中心 对称面
简单
反映
旋转
旋转+反伸 复杂 旋转+反映
线(对称轴)
线和线上的定点 线和垂直于线的 平面
对称轴
旋转反伸轴 旋转反映轴
1、对称中心（C）--反伸（倒反）
晶体中可以有对称中心，也可以没有对称中心； 如果有对称中心，那麽只能有一个。
2、空间格子 等同点：性质相同在晶体结构中占据相同的位置 和具有相同的环境的点。----三同 以NaCl晶体为例，等同点可以选在Na离子或Cl 离子的中心，也可以选在其它部位。如左下图所示：
Cl Na
结论:无论等同点取在何处，都构成面心立方格子。
a轴对a角
b轴对β 角 c轴对γ 角
无 限 大 二 维 网 格
第一章 结晶学基础
第一章
几何结晶学基础
认识晶体/非晶体的过程:
自然界存在的外形规则的物体→人工合成晶体 非晶体也可以呈现出规则外形;晶体在非理想生长条件 下可以呈 现出不规则外形
晶体现代定义:内部质点以一定周期性方式在 三维空间规则排列的物质 晶体学包含的主要内容
GaAs(001) Ga-rich 4x6
主要人工晶体及其用途
人造宝石： 装饰品—刚玉、金刚石、水晶 合成云母：电子管撑板、耐高温绝缘骨架、超晶格生长衬 底材料、珠光体颜料、可加工陶瓷 人造金刚石：地质、钻井、零件加工、固体微波器件散热 元件、红外或激光器窗口材料 有机晶体：频率转化、光开关、光放大、液晶显屏幕、太 阳能电池 新型非线性光学晶体：激光器
1 2
3 4
有 限 大 二 维 网 格
等同点 种类不同/环境不同 表面/内部不同
空间格子:等同点在三维空间做周期性重复排列构成的 几何图形。
注意:体现三维空间做周期性重复排列规律 不同空间格子差别是方向和周期的不同
空间格子的要素： 结点——空间格子中的等同点 行列—— 结点沿直线方向排列成为行列
蝴蝶的对称
花冠的对称
不对称的图形
对称就是物体相同部分有规律的重复。
一、对称的特点
所有的晶体都是对称的；
受到格子构造控制晶体的对称是有限的。
对称体现在外形上、物理、化学性质上。
二.晶体的宏观对称要素和对称操作
对称操作:指能使对称物体中各相同部分作有
-
规律重复的动作。
对称要素：对称操作时所凭借的几何要素---点、线、面等。
3.空间点阵与实际晶体的区别
组成单元 空间分布 空间点阵 几何点 无限大 实际晶体 实际原子或离子 有限大
4.晶体与非晶体的区别
非晶体内部质点在三维空间近程有序而远程无序它 不遵循晶体所共有的空间格子规律，因此也不具有 晶体的那些基本性质。 非晶体内能较高，有自发转变为晶体的趋势。
二、晶体的基本性质
§1-1
1、晶体的基本概念 为例
晶体的基本概念与性质
以NaCl晶体
一、 晶体的基本概念
Cl Na
5.628Å
晶体：内部质点在三维空间按 周期性重复排列的固体； 或者说晶体是具有格子构造的固体。
注意: 晶体生长环境对其外形有影响 规则的几何外形是内部结构决定的 “晶体是物质存在的一种状态”
自范（自限）性:凸多边形 各向异性:不同方向上质点排列周期不同 均一性:平行不旋转改变测量点位置 对称性:某些特殊方向上质点排列相同 最小内能和最大稳定性:热力学要求 固定的熔点:质点规则排列宏观表现
3
4 自限性 1 2
物 质 内 能
气态 液态 玻璃态 结晶态
物质存在状态
§1-2 晶体的宏观对称