无机非考试习题

宏观对称要素：对称轴（L n），对称面（P），对称中心（C ），旋转反伸轴（L ni）对称操作：使晶体相同部分有规律的重复所进行的操作。（旋转，反映，反伸，旋转和反伸）对称型的符号：L n、P、C、L ni、晶体的分类标准：根据晶体的对称性进行分类。三大晶族和七大晶系：低级晶族、中级晶族、高级晶族。等轴晶系 a=b=c， =900四方晶系 a=bc, =900三方及六方晶系 a=bc , =90 =1200斜方晶系 abc , =900单斜晶系 abc , =90 900三斜晶系 abc900空间群：指在一个晶体结构中所存在的一切对称要素的集合。点群：又名对称型，是指宏观晶体中对称要素的集合。切线规则：将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。重心规则：如无变量点处于其相应的副三角形的重心位，则该无变量点为低共熔点；如无变量点处于其相应的副三角形的交叉位，则该无变量点为单转熔点；如无变量点出于其相应的副三角形的共轭位，则该无变量点为双转熔点。三角形规则：原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。均匀成核是晶核从均匀的单相熔体中产生的过程。（2.5 分）非均匀成核：是指借助于表面、界面、微粒裂纹器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程.一致熔融化合物是一种稳定的化合物，与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时，产生的液相与化合物组成相同。不一致熔融化合物是一种不稳定的化合物，加热到一定温度会发生分解，分解产物是一种液相和一种固相，液相和固相的组成与化合物组成都不相同。本征扩散：空位来源于晶体结构中本征热缺陷，由此而引起的质点迁移。非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。不稳定扩散：扩散物质在扩散层 dx 内的浓度随时间而变化，即dc/dt0。这种扩散称为不稳定扩散。稳定扩散：若扩散物质在扩散层 dx 内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。这种扩散称稳定扩散。晶粒生长，二次再结晶晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。二次再结晶：是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置跳跃到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这即是肖特基缺陷。弗伦克尔缺陷：在晶格内原子热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置后，进入晶格点的间隙位置，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。晶胞参数：表示晶胞的形状和大小可用六个参数即三条边棱的长度a、b、c 和三条边棱的夹角 、 即为晶胞参数.晶胞：从晶体结构中取出来的以反映晶体周期性和对称性的最小重复单元。同质多晶：化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下结晶成结构不同的晶体的现象，称为同质多晶现象。多晶转变：当外界条件改变到一定程度时，晶体会从一种变体变成另一种变体。六方紧密堆积和面心立方紧密堆积的空隙率相同，均为 25.95%。体心立方堆积的空隙率为 31.98%。多晶转变的类型及特点：（1）根据多晶转变前后晶体结构的变化程度和转变速度，多晶转变可分为 位移性转变和 重建性转变。（2）根据多晶转变的方向，多晶转变可分为可逆转变(双向转变)和不可逆转变(单向转变)。重建性转变 这种转变破坏原有的原子间的化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样。所需的能量较高、转变速度较慢位移性转变 又称高低温转变，这种转变不打开 任何键，也不改变原子最邻近的配位数，仅仅使结构发生转变。这类转变所需的能量较低、转变速度较快，并且在一个确定的温度下完成。配位数：在晶体结构中，一个原子或离子周围与其直接相邻的原子或异号离子的个数。配位多面体：在晶体结构中，与某一个阳离子直接相邻，形成配位关系的各个阴离子的中心连线所构成的多面体。点缺陷：三维方向上缺陷尺寸都很小。如空位、间隙原子、杂质原子。缺陷的符号：M 原子：V.M，M i，Mx位错的分类刃位错：若一个晶面在晶体内部突然终止于某一条线处，则称这种不规则排列为一个刃位错。伯氏矢量方向垂直于位错线的方向螺位错:原子不规则排列结构称为一个螺位错. 伯氏矢量平行于其位错线方向固溶体的分类A 按杂质原子在固溶体中的位置分类置换固溶体： 杂质原子进入晶体中正常格点的位置所生成的固溶体。间隙固溶体：杂质原子进入溶剂晶格中的间隙位置所生成的固溶体B 按杂质原子在晶体中的溶解度分类有限固溶体：杂质原子在固溶体中的溶解度是有限的。无限固溶体：溶质和溶剂两种晶体可以按任意比例无限制的相互固溶。影响置换型固溶体中溶质离子溶解度的因素1.离子尺寸因素2.离子的电价因素3.晶体的结构因素4.电负性因素为什么等轴晶系有原始、面心、体心格子，而没有单面心格子？（4 分） 因为从结构分布看，单面心格子不符合立方格子所固有的 4L3 的对称性。晶体的一般特点是: 自限性:晶体物质在适宜的外界条件下能自发形成几何多面体的外形。均一性和异向性：由于内部质点周期性重复排列，晶体的任何部分的性质都是一样的。在同一晶体的不同方向上，质点排列一般是不同的，因此表现出不同的性质。晶体性质随方向而异的性质称为晶体的异向性。对称性：晶体的相同部分有规律的重复，既包括几何要素，也包括物理性质。最小内能和最大稳定性：因为规则排列质点间的引力和斥力达到平衡，在相同的热力学条件下，晶体的内能比同种化学成分的气体、液体以及非晶质体都要小。对于化学组成相同但处于不同物态下的物体而言，以晶体最为稳定。试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。杨德尔方程在反应初期具有很好的适应性，但杨氏模型中假设球形颗粒反应截面积始终不变，因而只适用反应初期转化率较低的情况。金氏模型中考虑在反应进程中反应截面积随反应进程变化这一事实，因而金氏方程适用转化率很大情况下的固相反应。两个方程都只适用于稳定扩散的情况。硅酸盐熔体结构特点：熔体内部存在着近程有序区域，熔体是由晶体在高温分化的聚合体构成。熔体内部的聚合体的种类大小和数量随熔体的组成和温度而变化。粘度：相距一定距离的两个平行平面以一定速度相对移动的摩擦力。表面张力：将表面增大一个单位长度所需要的力表面能：将表面增大一个单位面积所需做的功。玻璃网络形成体：其单键强度大于 335KJ/mol。这类氧化物能单独形成玻璃。网络变性体：其单键强度小于 250KJ/mol。这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变。中间体：其作用介于玻璃形成体和网络变性体两者之间。冷却速率（dT/dt） C=Tn/tn Tn=Tm-Tn Tn 为过冷度；Tn和 tn 分别为 3T 曲线头部之点的温度和时间。临界冷却速率大，则形成玻璃困难而析晶容易。离子晶体表面双电层的形成，对其表面性能的影响：弯曲液面附加压力的定义：由于液体表面张力的存在，使弯曲表面上产生一个附加压力。弯曲表面的附加压力P 总是指向曲面的曲率中心，曲面凸为正值，曲面凹为负值。1.影响固相反应的因素有那些？答：影响固相反应的因素有反应物化学组成与结构的影响；颗粒度和分布影响；反应温度、压力、气氛影响；矿化剂及其他影响因素。2.说明影响扩散的因素？化学键：共价键方向性限制不利间隙扩散，空位扩散为主。金属键离子键以空位扩散为主，间隙离子较小时以间隙扩散为主。缺陷：缺陷部位会成为质点扩散的快速通道，有利扩散。温度：D=D 0exp（-Q/RT）Q 不变，温度升高扩散系数增大有利扩散。Q 越大温度变化对扩散系数越敏感。杂质：杂质与介质形成化合物降低扩散速度；杂质与空位缔合有利扩散；杂质含量大本征扩散和非本征扩散的温度转折点升高。扩散物质的性质：扩散质点和介质的性质差异大利于扩散。扩散介质的结构：结构紧密不利扩散。3.试解释说明为什么在硅酸盐结构中 Al3+经常取代SiO 4中 Si4+，但Si4+一般不会置换AlO 6中的 Al3+？（配位数为 6 时，S1 4 、A1 3和 O2 的离子半径分别为 0.40、0.53 和 1.40；配位数为 4 时，一离子半径依次为 0.26、0.40 和 1.38）。（ 8 分）答：CN=4, rAl3+ /ro2-=0.4/1.38=0.29,Al3+ 四配位稳定，故在硅酸盐结构中 Al3+经常取代 SiO4中 Si4+形成AlO 4；（4 分）CN=6，rSi 4+/ro2-=0.4/1.4=0.29,Si4+四配位稳定，六配位不稳定，故在硅酸盐结构中Si4+ 一般不会置换AlO 6中的 Al3+ ，形成SiO 6。4.网络变性体（如 Na2O）加到石英玻璃中，使硅氧比增加。实验观察到当 O/Si=2.53 时，即达到形成玻璃的极限，根据结构解释为什么在 2O/Si2.5 的碱和硅石混合物可以形成玻璃,而 O/Si=3 的碱和硅石混合物结晶而不形成玻璃? （8 分）答：在 2O/Si2.5 的碱和硅石混合物中，氧硅比较低，在高温熔体中高聚物含量较高，熔体黏度较高，不易析晶，所以可以形成玻璃；而在 O/Si=3 的碱和硅石混合物中，氧硅比较高，在高温熔体中低聚物含量较高，熔体黏度较低，所以易析晶，而不形成玻璃。5.什么是润湿？改善润湿的方法有那些？（9 分）润湿：固体与液体接触后，体系（固体+液体）的吉布斯自由能降低时，就称润湿。 改善润湿的方法有：降低 SL S、V 两相组成尽量接近； 降低 LV 在液相中加表面活性剂；提高 SV 去除固体表面吸附膜；改变粗糙度。6.说明影响烧结的因素？（1）粉末的粒度。细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速。 （2）外加剂的作用。在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。 （3）烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越高。 （4）保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。 （5）气氛的影响：氧化，还原，中性。 （6）成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。（7）物料活性的影响7.简述硅酸盐晶体结构分类的原则和各类结构中硅氧四面体的形状。离子晶体结构的特点：阴离子作密堆积，阳离子填充空隙。硅酸盐晶体结构分类的原则：结构中硅氧四面体的连接方式。各类结构中硅氧四面体的形状：岛状：硅氧四面体孤立存在；组群状：硅氧四面体以两个、三个、四个或六个，通过共用氧相连成硅氧四面体群体，群体之间由其它阳离子连接；链状：硅氧四面体通过共用氧相连，在一维方向延伸成链状，链与链之间由其它阳离子连接；层状：硅氧四面体通过三个共用氧在两维平面内延伸成硅氧四面体层；架状：每个硅氧四面体的四个顶角都与相邻的硅氧四面体共顶，形成三维空间结构。桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。反之，仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧体心：原子数 2 面心：原子数 4 六方：原子数 6面心 密度= 4M/（ a03*6.023*1023），V=a 03=（22R ）3六方 V=a 02c*（3/2）=（2R） 2*（8/3*2R）*3/2=82R3体心 V=a30=（4R/3） 38.试述 B2O3 中加入 Na2O 后,结构发生的变化 ,解释硼酸盐玻璃的硼反常现象？硼反常现象：硼酸盐玻璃随 Na2O 含量的增加，桥氧数增大，热膨胀系数逐渐下降。当 Na2O 含量达到 15%16%时，桥氧又开始减少，热膨胀系数重新上升，这种反常过程称硼反常现象。B2O3 中加入 Na2O 后, Na2O 所提供的氧使BO 3三角体变成BO 4四面体，导致 B2O3 玻璃结构由两度空间的层状结构部分转变为三维的架状结构，从而加强了网络结构，并使玻璃的各种物理性质变好，这与相同条件下的硅酸盐玻璃性能随 R2O 或 RO 加入量的变化规律相反。9.在硅酸盐晶体结构中， SiO4四面体或孤立存在，或共顶连接，而不共棱，更不共面，解释之。（9 分）在硅酸盐晶体结构中， SiO4四面体中的 Si4+是高电价低配位的阳离子，以共棱、共面方式存在时，两个中心阳离子（Si 4+）间距离较近、排斥力较大，所以不稳定，而孤立存在，或共顶连接。12.MoO3 和 CaCO3 反应时，反应机理受到 CaCO3 颗粒大小的影响，当 MoO3：CaCO 3 =1：1，r MoO3 =0.036, r CaCO3 =0.13时, 反应扩散控制的。当 MoO3： CaCO3 =1：15，r CaCO30.03时，反应由升华控制，试解释这种现象。当 MoO3 的粒径 r1 为 0.036mm，CaCO 3 的粒径 r2 为 0.13mm 时, CaCO3 颗粒较大且大于 MoO3，生成的产物层较厚，扩散阻力较大，所以反应由扩散控制，反应速率随着 CaCO3 颗粒度减小而加速，当r2r1 时存在过量 CaCO3，由于产物层变薄，扩散阻力减小，反应由MoO3 粒径升华控制，并随着 MoO3 粒径减小而加剧。1、a=bc = 90 0，=120 0 的晶体属（六方）晶系。2、晶体的对称要素中宏观晶体中可能出现的对称要素种类有（对称中心）、（对称面）、（对称轴）、（倒转轴）。3、六方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（0001）面，立方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（111）面。4、TiO 2 在还原气氛中可形成（阴离子缺位型）型非计量化合物，可形成（n）型半导体，缺陷浓度与氧分压的 1/6 次方成（反比），如果减少周围氧气的分压，TiO 2-x 的密度将（减小）。5 形成连续固溶体的条件是（r l-r2）/r l15）、（相同的晶体结构类型）和（离子价相同或离子价总和相等）。6.晶体的热缺陷有（弗伦克尔缺陷）和（肖特基缺陷）两类，热缺陷浓度与温度的关系式为（n/N=exp （-Gf/2kT）。7.黏土带电荷的主要原因是（黏土晶格内离子的同晶置换）、（黏土边面断裂）和（黏土内