杨为中无机材料物理化学大题复习要点及例题.doc

P164 18.黏土的很多性能与吸附阳离子种类有关，指出黏土吸附下列不同阳离子后的性能变化规律。H+ Al3+ Be2+ Sr2+ Ca2+ Mg2+ NH+ K+ Na+ Li+1）离子置换能力 大 小1)离子价（电价高，引力大）离子半径（同价，R小水膜厚水化半径大，吸引力小）。（2）黏土的-电位 小 大2)离子价（电价高，中和黏土表面负电荷，压缩双电层）离子半径（同价，R小，水化半径大，双电层越厚，zeta电位越大）。（3）泥浆的流动性 小 大（4）泥浆的稳定性 小 大3）4）zeta电位越高，泥浆流动性，稳定性越好欲使泥浆胶溶，需拆开边面、边边结合，转变为面面结合，根据条件a碱性介质、b阴离子作用、c一价阳离子交换原吸附阳离子需有足够静电斥力与溶剂化膜，f正比于2/k；1/k为扩散层厚度；显然越大，斥力越大。5）黏土的结合水 小 大5）离子价（电价高，中和黏土表面负电荷，黏土表面整体负电场越小，结合水量少）离子半径（同价，R小，水化半径大，体积效应）。（6）黏土的触变性 大 小6）触变性：吸附阳离子价数越小或价数相同半径越小，则结合水多，触变性越小。（7）黏土的可塑性 大 小7) 可塑性：（黏土胶团引力、斥力平衡结果，形成连续化水膜，颗粒间引力是关键）吸引力大克服吸引力位移所需力大屈服点高可塑性越好电价高或同价R大，水化能力小，水膜薄，彼此引力大，可塑性好。加入含有聚合阴离子的钠盐能使黏土zeta电位升值-60mV，加入Na2SiO3以后，泥浆流动性升高、但触变性降低。加入Na2CO3对黏土各项性能影响不如加Na2SiO3大，但加入Na2CO3的黏土坯体致密度更高；原因如下几点：1）SiO32-能游离出SiO2形成溶胶，保护黏土胶粒，抑制胶粒凝聚，故黏度降低、流动性增加；答：加入含有聚合阴离子的钠盐能使黏土zeta电位升值-60mV，加入Na2SiO3以后，泥浆流动性升高、但触变性降低。加入Na2CO3对黏土各项性能影响不如加Na2SiO3大，但加入Na2CO3的黏土坯体致密度更高；原因如下几点：1） SiO32-能游离出SiO2形成溶胶，保护黏土胶粒，抑制胶粒凝聚，故黏度降低、流动性增加；2）天然黏土，通常是Ca（或Mg）土，加入稀释剂后，发生交换反应：Ca-土 + Na2CO3 2Na-土 + CaCO3Ca-土 + Na2SiO3 2Na-土 + CaSiO3沉淀硅酸钙溶解度更小，故沉淀反应进行更完全，能形成更多Na-土，导致zeta电位升高，黏度降低，流动性升高。3）Na2SiO3为硅酸盐聚合阴离子，带负电，其表面几何形状与黏土颗粒边界相适应，易被吸附在黏土颗粒边面（或板面），增加边面负电荷或有效中和边面正电荷，导致原黏土颗粒边-面、边-边结合转变为面面排列，或原面面排列的颗粒间斥力进一步增加，从而导致泥浆被充分稀释、黏度降低、流动性增加。相比而言，Na2CO3则对黏土边-面、边-边结构拆散效果不完全，导致胶溶效果不好。另一方面而言：由于Na2CO3稀释后的黏土仍存在部分边-边、边-面结合，故触变性增大，滤水性较好，成型效率高，所获得的坯体致密度也较高。P235 4. 试从扩散介质的结构、性质、晶粒尺寸、扩散物浓度、杂质等方面分析影响扩散的因素。2） 扩散介质的结构：结构越致密，D越小；3） 性质：扩散粒子与扩散介质性质间差异越大，D越大4） 晶粒尺寸：扩散粒子尺寸越小，D越大5） 扩散物浓度：浓度越大，浓度梯度大，D越大6） 杂质：第三组元与扩散介质形成化合物附加键力，D减小；形成固溶体、产生缺陷晶格畸变，D增大12.影响烧结的因素有哪些？最易控制的因素是哪几个？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。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。4）盐类的选择及其煅烧时条件的影响：盐类的选择：用能够生成粒度小、晶格常数较大、微晶较小、结构松弛的MgO的原料盐来获得活性MgO，其烧结活性良好。煅烧时条件：煅烧温度愈高，烧结活性愈低的原因是由于MgO的结晶良好，活化能增高所造成的。（5）气氛的影响：氧化，还原，中性。阳离子空位用氧化气氛，阴离子空位用还原性气氛。（6）成形压力影响：一般来说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。易控制的因素不同材料和工艺控制因素难易程度不太相同，成型压力，保温温度和时间是可以较好控制的。计算题1.证明等径圆球六方最密堆积的空隙率为25.9。答：原子数为3+1+2=6，配位数为12，2. 化学手册中给出NH4Cl的密度1.5g/cm3,X射线数据说明它有两种晶体结构，一种为NaCl型（a=0.726nm)，一种为CsCl型(n=0.387nm)。请问，上述密度值是是哪一种晶型的？（NH4+离子作为一个单元占据晶体点阵）.答：由公式可得，若其为NaCl结构，则代入数据，密度=0.912g/cm3,若其为CsCl结构，则密度=1.505g/cm3.所以，它是CsCl结构。1. P68,第5题;2. P69,第30题(b);网络中间体：（R2O+RO/Al2O3）大于1补网，小于1破网以摩尔数或分子数计比如：x molCaO，y molAl2O3，z molSiO2中的x、y、z；xCaOyAl2O3zSiO2中的x、y、z；教材P96页 第4题教材P97页 第6题教材P97页，第8题、第11题、第13题 解：已知LV=0.9N/m SL=0.6N/m =70.52 SV=SL+LVCOS=0.6+0.9COS70.25=0.9N/m 已知=123.75 ，应用固固气界面热腐蚀（槽角）公式 SS=2SV COS/2 =20.9COS123.75/2 =0.85N/m 解：由于SV=SL+LVCOS COS= -0.84 = 14790 液态银不能湿润氧化铝瓷件表面，但可以通过降 低SL使其小于SV，从而达到湿润的目的。 方法如下：加入一些其他金属降低SL；改变表面粗糙度、除去表面吸附膜。【例】粒径为1球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，分别用扬德方程、金斯特林格方程计算完全反应的时间，对计算结果进