无机材料科学基础课后习题答案(6)

6-1说明熔融体中聚合物形成过程a :聚合物的形成以硅四面体为基础，构成大小不同的聚合物。分为石英分化三个阶段的初期中期：伴有缩聚和变形后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解达到平衡。6-2对影响熔融粘度的因素进行简单说明吗？a :影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。碱性氧化物含量增加，粘度急剧下降。随着温度的下降，熔体粘度以指数关系增加。6-3名词解释(比较其异同)晶子学说和不规则网络学说单键强分化和缩聚网络形成剂和网络改性剂答：晶子学说：玻璃内部由无数的“微晶”构成，微晶是有晶格变形的有序区域。 它们分散在非晶介质中，微晶向非晶部分迁移是逐渐完成的时候，两者没有明确的边界。不规则网络学说：玻璃状态的物质与相应的晶体结构相同，由三维空间网络构成。 这个网络是由离子多面体(三角体和四面体)构筑的。 晶体结构网由多面体的多次规则重复构成，但玻璃中结构多面体的重复没有规则性。单键强：单键强是各种化合物的分解能及其化合物的配位数的商。分化过程：架状SiO4断裂称为熔融石英的分化过程。缩聚过程：分化过程中产生的低聚物化合物相互作用，形成二次高聚物，二次过程是缩聚过程。网络形成剂：正离子是网络形成离子，可以根据氧化物单独形成玻璃。 即，氧化物的单键能/熔点为0.74kJ/mol.k的物质称为网络形成剂。网络改性剂：这种氧化物不能形成玻璃，但改变网络结构，可以改变玻璃的性质，即单键强/熔点 0.125kJ/mol.k称为网络改性剂。试验6-4实验方法鉴定晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。 结构有什么不同？a :利用x射线检查。晶体SiO2质点在三维空间具有规则排列、各向异性。SiO2熔体内部结构呈架状、近程有序、远程无序。SiO2玻璃-各向同性。硅胶-多孔多孔。6-5玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt、74wt%SiO2，要计算桥氧点数吗？解答：Na2OCaOSiO2wt%131374摩尔0.210.231.23摩尔%12.613.873.6R=(12.6 13.8 73.6 2)/73.6=2.39z=48756； x=2r-z=2.392-4=0.72y=z，x=4，0.72=3.28氧桥%=3.28/(3.280.5 0.72 )=69.5%6-6有两种不同配比的玻璃，其组成如下序列号Na2O(wt% )Al2O3(wt% )SiO2(wt% )181280212880试验玻璃结构参数，说明两种玻璃在高温下的粘度大小？解：对于1:Z=4 R1=O/Si=2.55x1=2r1-4=1.1y1=z-x1=4-1.1=2.92:R2=O/Si=2.45时x2=2r2-4=0.9y2=4-x2=4-0.9=3.1y 1、y 28756； 编号1的玻璃组成的粘度小于编号2的玻璃。6-7SiO2中应该加入多少Na2O，玻璃的O/Si=2.5，结晶能力是增强还是减弱解：加入x mol的Na2O，SiO2的量为y mol。O/Si=(x 2y)/y=2.5x=y/2即两者物质量比为1:2时，O/Si=2.5 .O/Si增加，粘度降低，晶析能力提高。6-8平板玻璃组成为14Na2O13CaO73SiO2(wt%重量)，其密度为2.5g/cm3玻璃的原子沉积系数(AFP )是多少？计算这个玻璃的结构参数值？解：该玻璃平均分子量GM=0.1462 0.1356 0.7360.02=59.7713中的原子数为n=no/GM=2.510-246.021023/59.77=0.252个/3在13原子中所占的体积v=0.025324/30. 1420.983.131.063.730.393 (0. 140.130.732 ) 1.323 =0.4685 AFP=0.46结构参数：Na2OCaOSiO2wt%141373摩尔0.230.231.22摩尔%13.713.772.6R=(13.7 13.7 72.6 2)/72.6=2.38z=48756； x=2r-z=2.382-4=0.76y=z，x=4，0.76=3.24比较了6-9硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃的结构和性能的差异。答：结构差异：硅酸盐玻璃：石英玻璃是硅酸盐玻璃的基础。 石英玻璃是硅四面体SiO4以顶角连接的三维架状构造。 由于SiOSi结合角的变动范围大，石英玻璃中的SiO4四面体排列成不规则的网络结构。 SiO2是硅酸盐玻璃中的主要氧化物。硼酸盐玻璃： b和o交替排列的平面六角环的bo群是硼酸盐玻璃的重要因素，这些环通过BOB链与三维网络相连。 B2O3是网络形成剂。 这种环结构与石英玻璃硅四面体的不规则网络不同，任何o-b三角体的周围空间都没有完全填充邻接的三角体，两个原子接近的可能性较低。性能差异：硅酸盐玻璃：具有试剂和气体介质化学稳定性好、硬度高、生产方法简单等优点。硼酸盐玻璃：硼酸盐玻璃有一些优异的特性。 例如，硼酸酐是唯一能够制造吸收慢的中子的氧化物玻璃，氧化硼玻璃的转化温度远低于硅酸盐玻璃，硼对中子射线的灵敏度高，硼酸盐玻璃作为原子炉的窗口，发挥着将中子射线隔断在材料中的作用。6-10硼酸盐玻璃硼异常现象说明？答：硼异常现象：随着Na2O(R2O )含量的增加，桥氧数增大，热膨胀系数逐渐降低。 Na2O含量达到15%16%时，桥氧开始减少，热膨胀系数再次上升，这种异常现象是硼异常现象。硼异常现象的原因：少量的碱金属氧化物与B2O3一起熔融时，碱金属供给的氧在熔融的SiO2玻璃中不会作为