材料科学与工程基础作业讲评-4
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每个晶胞中Cd和S数目相等x个. xM/NA= ρ a3, x=4, So, there are 4 Cd 2+ and S 2- ions in per unit cell.
3.41 A hypothetical AX type of ceramic material is known to have a density of 2.65 g/cm 3 and a unit cell of cubic symmetry with a cell edge length of 0.43 nm. The atomic weights of the A and X elements are 86.6 and 40.3 g/mol, respectively. On the basis of this information, which of the following crystal structures is (are) possible for this material: rock salt, cesium chloride, or zinc blende? Justify your choice(s).
xM/NA= ρ a3, x= 8 so, on the basis of Tab.3.4, all the atoms in per unit cell take up space. APF=V原子/V晶胞=0.689
第八次作业 中文
3-1与金属材料和无机非金属材料比较，高分子 材料的组成和结构有什么特征？ (1) 键合方式不同, 三种分别 (2) 组成上:大多使用助剂 (3) 分子量大,分子量分布 (4) 分子链多种形态: 空间立构, 支化和交链, 构象 (5) 结构多层次性 (6) 结晶形态多样, 取向结构, 无立方晶系 结晶不完全
高分子链中单键可内旋转，稳定构象数多 （1）PE>PP>PS 侧基体积增大，内旋转位垒增加 （2）POM>PE>聚乙炔 POM中O上键角大，侧基少,位 垒小，聚乙炔链上为共轭双键，难内旋转 （3）PP>PVC>PAN 侧基极性增大，相互作用强， 内旋困难 （4）POM>聚苯醚 后者主链上有较大环状结构，内 旋困难 （5）PA66>聚对苯二甲酰对苯二胺 同上 主链上有大 量苯环
3-6下列高聚物中哪些是结晶性的，哪些是非晶性 的？（1）聚乙烯；（2）全顺式1.3聚异戊二烯； （3）尼龙6；（4）聚碳酸酯；（5）乙烯和丙烯 的无规共聚物；（6）全同立构聚甲基丙烯酸甲酯 ；（7）间同立构聚氯乙烯；（8）无规立构聚丙 烯；（9）固化酚醛塑料；（10）聚对苯二甲酸丁 二醇酯；（11）ABS；（12）聚乙烯醇。
英文
3.29 On the basis of ionic charge and ionic radii, predict the crystal structures for the following materials: (a) CsI, (b) NiO, (c) KI, and (d) NiS. Justify your selections.
3-17无机玻璃和网络聚合物有何异同之处？ 从结构及物理状态的变化说明。 相同点： 固体—三维网状结构，无定形 不同点： 结构 （1）玻璃：离子键和共价键的混合键 （2）网络聚合物：共价键，物理相 互作用 物理状态变化 （1）加热软化 熔融 反 复可行（2）加热不熔融，直至分解 结构 破坏
英文
4.10 What is the difference between configuration and conformation in relation to polymer chains? vinyl chloride). 构型-高分子链的组成和结构，主要指高分子链的结构 单元的化学组成、键接方式、空间构型和高分子链的 形态等。Cl取代位置 构象-由C-C单键内旋转形成的空间排列叫大分子链的 构象，构象数越多表示分子链越柔。
3.63 (a) (b)
(c)
(d)
3.42 The unit cell for Mg Fe2O4 (MgO-Fe2O3) has cubic symmetry with a unit cell edge length of 0.836 nm. If the density of this material is 4.52 g/cm3 , compute its atomic packing factor. For this computation, you will need to use ionic radii listed in Table 3.4.
结晶性： 1，2，3，6，7，10 非结晶性：5，8，9，11，（12，4）
3-11聚合物共聚物形态结构有那些基本类型？其结构 是怎样的？各举一个例子。
无规共聚物： 均相， 无规乙-丙共聚物 接枝共聚物：主链和支链分相， 聚丁二稀接 枝苯乙稀（HIPS中） 嵌段共聚物：不同嵌段分相， SBS
3-14为什么高分子链具有柔性？试比较下列各组内高分子链柔性的大小 并简要说明理由：（1）聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯； （2）聚乙烯、聚乙炔、聚甲醛；（3）聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯； （4）聚甲醛、聚苯醚；（5）尼龙66、聚对苯二甲酰对苯二胺。
4.28 Compute the density of totally crystalline polyethylene. The orthorhombic unit cell for polyethylene is shown in Figure 4.10; also, the equivalent of two ethylene mer units is contained within each unit cell.
1, so, it is a cesium chloride crystal structure ,for only this structure includes only one formula unit in per unit.
3.63 For each of the following crystal structures, represent the indicated plane in the manner of Figures 3.24 and 3.25, showing both anions and cations: (a) (100) plane for the rock salt crystal structure, (b) (110) plane for the cesium chloride crystal structure, (c) (111) plane for the zinc blende crystal structure, and (d) (110) plane for the perovskite crystal structure.
2-22由X射线衍射数据显示，MgO立方体的单位 晶胞尺寸是0.412nm，其密度3.83Mg/m3，请 问在每单位晶胞中有多少Mg2+离子和O2-离子? MgO: 40.31 3.83g/cm3 = [40.31×x] / [6.02×1023个 /mol ×(0.412×10-7cm)3] x = 4 (4个Mg2+, 4个O2-)
CsI NiO KI NiS
半径比 0.773 0.493 0.627 0.375
CN 8:8 6:6 6:6 4:4
structures cesium chloride Rock salt Rock salt Zinc blend (sphalerite)
3.38 Cadmium sulfide (CdS) has a cubic unit cell, and from x-ray diffraction data it is known that the cell edge length is 0.582 nm. If the measured density is 4.82 g/cm 3 , how many Cd 2+ and S 2— ions are there per unit cell?
3-22 CaTiO3为标准钙钛矿型结构，简述 其结构特征，分析其中钙离子、钛离子和氧 离子的配位数。
来自百度文库
立方晶系：Ca2+占立方体顶角，O2-占立方体面心，Ti4+占立方体体心 配位数：Ca2+为12（12个O2-），Ti4+为6（6个O2-）， O2-为（4个Ca2+, 2个Ti4+）
3-24 简要说明硅酸盐的几种结构单元 的主要特点。 岛状结构：SiO四面体不共顶，非桥氧比例大， 需形成较多离子键，(4) 环状结构：SiO四面体共二顶成环，非桥氧比例 较大， (2) 链状结构：SiO四面体共二顶成链，非桥氧比例 较大，(2) 层状结构：SiO四面体共三顶成层，非桥氧比例 较小，需形成较少离子键，(1) 架状结构：SiO四面体共四顶（架状），无非桥 氧，不需再成离子键，(0)
第七次作业 中文
3-19 一玻璃含80%(wt)的SiO2和20%(wt)的 Na2O，问非桥氧的分数为多少？
基数 100g=80gSiO2+20gNa2O ∴SiO2: 80g/[(28.1+2×16.0)g/mol]=1.33mol Na2O: 20g/[(2×23.0+16.0)g/mol]=0.32mol ∴非桥氧的mol数=Na的mol数=2×0.32=0.64mol 桥氧+非桥氧的mol数=2×1.33+0.32=2.98mol ∴非桥氧的分数=0.64/2.98=0.215
M=ρV ρ=M/V=2[(12*2+1*4)/NA]/(abc) =0.998(g/cm3)
2-37如果Fe3+/Fe2+比为0.14，则FeO的密度是多少？ （FeO为NaCl结构；（r0+rFe）平均为0.215nm）
2-37 已知: Fe3+离子数/ Fe2+离子数 = 0.14 = 14/100 即: 114个正离子中有14个Fe3+,100个Fe2+, 正电荷总数为: 2×100+3×14 = 242 保持电荷平衡 O2-负离子数为:242/2 =121 共 121/4 = 30.25 个晶胞 (从FeO(NaCl型)知每晶胞有4个O2-) ∴ ρ= (121×16+114×55.8) / [30.25×6.02×1023(2×0.215×10-7)3 = 5.73 (g/cm3)
3.41 A hypothetical AX type of ceramic material is known to have a density of 2.65 g/cm 3 and a unit cell of cubic symmetry with a cell edge length of 0.43 nm. The atomic weights of the A and X elements are 86.6 and 40.3 g/mol, respectively. On the basis of this information, which of the following crystal structures is (are) possible for this material: rock salt, cesium chloride, or zinc blende? Justify your choice(s).
xM/NA= ρ a3, x= 8 so, on the basis of Tab.3.4, all the atoms in per unit cell take up space. APF=V原子/V晶胞=0.689
第八次作业 中文
3-1与金属材料和无机非金属材料比较，高分子 材料的组成和结构有什么特征？ (1) 键合方式不同, 三种分别 (2) 组成上:大多使用助剂 (3) 分子量大,分子量分布 (4) 分子链多种形态: 空间立构, 支化和交链, 构象 (5) 结构多层次性 (6) 结晶形态多样, 取向结构, 无立方晶系 结晶不完全
高分子链中单键可内旋转，稳定构象数多 （1）PE>PP>PS 侧基体积增大，内旋转位垒增加 （2）POM>PE>聚乙炔 POM中O上键角大，侧基少,位 垒小，聚乙炔链上为共轭双键，难内旋转 （3）PP>PVC>PAN 侧基极性增大，相互作用强， 内旋困难 （4）POM>聚苯醚 后者主链上有较大环状结构，内 旋困难 （5）PA66>聚对苯二甲酰对苯二胺 同上 主链上有大 量苯环
3-6下列高聚物中哪些是结晶性的，哪些是非晶性 的？（1）聚乙烯；（2）全顺式1.3聚异戊二烯； （3）尼龙6；（4）聚碳酸酯；（5）乙烯和丙烯 的无规共聚物；（6）全同立构聚甲基丙烯酸甲酯 ；（7）间同立构聚氯乙烯；（8）无规立构聚丙 烯；（9）固化酚醛塑料；（10）聚对苯二甲酸丁 二醇酯；（11）ABS；（12）聚乙烯醇。
英文
3.29 On the basis of ionic charge and ionic radii, predict the crystal structures for the following materials: (a) CsI, (b) NiO, (c) KI, and (d) NiS. Justify your selections.
3-17无机玻璃和网络聚合物有何异同之处？ 从结构及物理状态的变化说明。 相同点： 固体—三维网状结构，无定形 不同点： 结构 （1）玻璃：离子键和共价键的混合键 （2）网络聚合物：共价键，物理相 互作用 物理状态变化 （1）加热软化 熔融 反 复可行（2）加热不熔融，直至分解 结构 破坏
英文
4.10 What is the difference between configuration and conformation in relation to polymer chains? vinyl chloride). 构型-高分子链的组成和结构，主要指高分子链的结构 单元的化学组成、键接方式、空间构型和高分子链的 形态等。Cl取代位置 构象-由C-C单键内旋转形成的空间排列叫大分子链的 构象，构象数越多表示分子链越柔。
3.63 (a) (b)
(c)
(d)
3.42 The unit cell for Mg Fe2O4 (MgO-Fe2O3) has cubic symmetry with a unit cell edge length of 0.836 nm. If the density of this material is 4.52 g/cm3 , compute its atomic packing factor. For this computation, you will need to use ionic radii listed in Table 3.4.
结晶性： 1，2，3，6，7，10 非结晶性：5，8，9，11，（12，4）
3-11聚合物共聚物形态结构有那些基本类型？其结构 是怎样的？各举一个例子。
无规共聚物： 均相， 无规乙-丙共聚物 接枝共聚物：主链和支链分相， 聚丁二稀接 枝苯乙稀（HIPS中） 嵌段共聚物：不同嵌段分相， SBS
3-14为什么高分子链具有柔性？试比较下列各组内高分子链柔性的大小 并简要说明理由：（1）聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯； （2）聚乙烯、聚乙炔、聚甲醛；（3）聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯； （4）聚甲醛、聚苯醚；（5）尼龙66、聚对苯二甲酰对苯二胺。
4.28 Compute the density of totally crystalline polyethylene. The orthorhombic unit cell for polyethylene is shown in Figure 4.10; also, the equivalent of two ethylene mer units is contained within each unit cell.
1, so, it is a cesium chloride crystal structure ,for only this structure includes only one formula unit in per unit.
3.63 For each of the following crystal structures, represent the indicated plane in the manner of Figures 3.24 and 3.25, showing both anions and cations: (a) (100) plane for the rock salt crystal structure, (b) (110) plane for the cesium chloride crystal structure, (c) (111) plane for the zinc blende crystal structure, and (d) (110) plane for the perovskite crystal structure.
2-22由X射线衍射数据显示，MgO立方体的单位 晶胞尺寸是0.412nm，其密度3.83Mg/m3，请 问在每单位晶胞中有多少Mg2+离子和O2-离子? MgO: 40.31 3.83g/cm3 = [40.31×x] / [6.02×1023个 /mol ×(0.412×10-7cm)3] x = 4 (4个Mg2+, 4个O2-)
CsI NiO KI NiS
半径比 0.773 0.493 0.627 0.375
CN 8:8 6:6 6:6 4:4
structures cesium chloride Rock salt Rock salt Zinc blend (sphalerite)
3.38 Cadmium sulfide (CdS) has a cubic unit cell, and from x-ray diffraction data it is known that the cell edge length is 0.582 nm. If the measured density is 4.82 g/cm 3 , how many Cd 2+ and S 2— ions are there per unit cell?
3-22 CaTiO3为标准钙钛矿型结构，简述 其结构特征，分析其中钙离子、钛离子和氧 离子的配位数。
来自百度文库
立方晶系：Ca2+占立方体顶角，O2-占立方体面心，Ti4+占立方体体心 配位数：Ca2+为12（12个O2-），Ti4+为6（6个O2-）， O2-为（4个Ca2+, 2个Ti4+）
3-24 简要说明硅酸盐的几种结构单元 的主要特点。 岛状结构：SiO四面体不共顶，非桥氧比例大， 需形成较多离子键，(4) 环状结构：SiO四面体共二顶成环，非桥氧比例 较大， (2) 链状结构：SiO四面体共二顶成链，非桥氧比例 较大，(2) 层状结构：SiO四面体共三顶成层，非桥氧比例 较小，需形成较少离子键，(1) 架状结构：SiO四面体共四顶（架状），无非桥 氧，不需再成离子键，(0)
第七次作业 中文
3-19 一玻璃含80%(wt)的SiO2和20%(wt)的 Na2O，问非桥氧的分数为多少？
基数 100g=80gSiO2+20gNa2O ∴SiO2: 80g/[(28.1+2×16.0)g/mol]=1.33mol Na2O: 20g/[(2×23.0+16.0)g/mol]=0.32mol ∴非桥氧的mol数=Na的mol数=2×0.32=0.64mol 桥氧+非桥氧的mol数=2×1.33+0.32=2.98mol ∴非桥氧的分数=0.64/2.98=0.215
M=ρV ρ=M/V=2[(12*2+1*4)/NA]/(abc) =0.998(g/cm3)
2-37如果Fe3+/Fe2+比为0.14，则FeO的密度是多少？ （FeO为NaCl结构；（r0+rFe）平均为0.215nm）
2-37 已知: Fe3+离子数/ Fe2+离子数 = 0.14 = 14/100 即: 114个正离子中有14个Fe3+,100个Fe2+, 正电荷总数为: 2×100+3×14 = 242 保持电荷平衡 O2-负离子数为:242/2 =121 共 121/4 = 30.25 个晶胞 (从FeO(NaCl型)知每晶胞有4个O2-) ∴ ρ= (121×16+114×55.8) / [30.25×6.02×1023(2×0.215×10-7)3 = 5.73 (g/cm3)