無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)知識點(diǎn)總結(jié).doc

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無機(jī)材料科學(xué)與基礎(chǔ) 1.名詞解釋 二八面體：在層狀硅酸鹽礦物中，若有三分之二的八面體空隙被陽離子所填充稱為二八面體結(jié)構(gòu)。 三八面體：在層狀硅酸鹽礦物中，若全部的八面體空隙被陽離子所填充稱為三八面體結(jié)構(gòu)。 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)濃度不隨時(shí)間變化。 不穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)濃度隨時(shí)間變化，擴(kuò)散通量與位置有關(guān)。 互擴(kuò)散：有濃度差的空間擴(kuò)散。 自擴(kuò)散：沒有濃度差的擴(kuò)散。 順擴(kuò)散：由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴(kuò)散叫順擴(kuò)散，又稱下坡擴(kuò)散。 逆擴(kuò)散：由低濃度區(qū)向高濃度區(qū)的擴(kuò)散叫逆擴(kuò)散，又稱上坡擴(kuò)散。 本征擴(kuò)散：不含有不含有任何雜質(zhì)的物質(zhì)中由于熱起伏引起的擴(kuò)散。 非本征擴(kuò)散：非熱能引起，如由雜質(zhì)引起的擴(kuò)散。 刃型位錯：滑移方向與位錯線垂直的位錯稱為刃型位錯。 螺型位錯：位錯線與滑移方向相互平行的位錯稱為螺型位錯 熱缺陷：在沒有外來原子時(shí)，當(dāng)晶體的熱力學(xué)溫度高于0K時(shí)，由于晶格內(nèi)原子熱振動，使一部分能量較大的原子離開正常的平衡位置，造成缺陷，這種由于原子熱振動而產(chǎn)生的缺陷稱為熱缺陷。 雜質(zhì)缺陷：由于雜質(zhì)進(jìn)入晶體而產(chǎn)生的缺陷。 點(diǎn)缺陷：在三維方向上尺寸都很?。ㄟh(yuǎn)小于晶體或晶粒的線度）的缺陷。 線缺陷：是指晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沿著某條線（行列）方向上的周圍局部范圍內(nèi)所產(chǎn)生的晶格缺陷。它的表現(xiàn)形式主要是位錯。 弗蘭克爾缺陷：在晶格內(nèi)原子振動時(shí)，一些能量足夠大的原子離開平衡位置后，進(jìn)入晶格點(diǎn)的間隙位置，變成間隙原子，而在原來的位置上形成一個空位，這樣的缺陷稱為弗蘭克爾缺陷。 肖特基缺陷：如果正常格點(diǎn)上的原子，熱起伏過程中獲得能量離開平衡位置，跳躍到晶體的表面，在原正常格點(diǎn)上留下空位，這種缺陷稱為肖特基缺陷。 類質(zhì)同晶：物質(zhì)結(jié)晶時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)中部分原有的離子或原子位置被性質(zhì)相似的其他離子或原子所占有，共同組成均勻的、呈單一相的晶體，不引起鍵性和晶體結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)象。 同質(zhì)多晶：同一化學(xué)組成在不同熱力學(xué)條件下形成結(jié)構(gòu)不同的晶體的現(xiàn)象。 一致熔融化合物：是一種穩(wěn)定的化合物，它與正常的純物質(zhì)一樣具有固定的熔點(diǎn)，熔化時(shí)所產(chǎn)生的液相與化合物組成一致，故稱一致熔融化合物。 不一致熔融化合物：是一種不穩(wěn)定的化合物，加熱這種化合物到某一溫度便發(fā)生分解，分解產(chǎn)物是一種液相和一種晶相，二者組成與化合物皆不相同，故稱不一致熔融化合物。 均勻成核：是指晶核從均勻的單相熔體中產(chǎn)生的幾率是處處相同的。 非均勻成核：是指借助于表面、界面、微粒裂紋、器壁以及各種催化位置等而形成晶核的過程。 燒成：燒成是在一定的溫度范圍內(nèi)燒制成致密體的過程。 燒結(jié)：壓制成型后的粉狀物料在低于熔點(diǎn)的高溫作用下、通過坯體間顆粒相互粘結(jié)和物質(zhì)傳遞，氣孔排除，體積收縮，強(qiáng)度提高、逐漸變成具有一定的幾何形狀和堅(jiān)固整體的過程。 螢石型：CaF2型結(jié)構(gòu)中，Ca2+按面心立方緊密排列，F(xiàn)-占據(jù)晶胞中全部四面體空隙。 屬于螢石型結(jié)構(gòu)的晶體有：BaF2、PbF2、SnF2、CeO2、ThO2、UO2等。 反螢石型：陽離子和陰離子的位置與CaF2型結(jié)構(gòu)完全相反，即堿金屬離子占據(jù)F-的位置，O2-占據(jù)Ca2+的位置。如Li2O,Na2O,K2O等。 架狀結(jié)構(gòu):硅氧四面體之間通過四個頂角的氧橋連起來，向三維空間無限發(fā)展的骨架狀結(jié)構(gòu)稱為架狀結(jié)構(gòu)。 層狀結(jié)構(gòu)：SiO4之間通過三個氧橋相連，在二維平面無限延伸構(gòu)成的硅氧四面體層稱層狀結(jié)構(gòu)。 島狀結(jié)構(gòu)：在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中，SiO4以孤立狀態(tài)存在，SiO4之間通過其他陽離子連接起來，這種結(jié)構(gòu)稱為島狀結(jié)構(gòu)。 橋氧：在有限四面體群中連接兩個Si4+離子的氧稱為橋氧。由于這種氧的電價(jià)已經(jīng)飽和，一般不再與其它正離子配位，故橋氧亦稱為非活性氧。 非橋氧：在有限四面體群中只有一側(cè)與Si4+離子相連的氧稱為非橋氧。另一側(cè)可與其它正離子配位，故非橋氧亦稱為活性氧。 正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)中，若A2+分布在四面體空隙、而B3+分布于八面體空隙，稱為正尖晶石。 反尖晶石：若A2+分布在八面體空隙、而B3+一半分布于四面體空隙另一半分布于八面體空隙，通式為B(AB)O4，稱為反尖晶石。 位移性轉(zhuǎn)變：這種轉(zhuǎn)變不打開任何鍵，也不改變原子最臨近的配位數(shù)，僅僅使結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，原子位置發(fā)生少許位移。是高低溫轉(zhuǎn)變，所需能量低，屬于可逆轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變速度快。 重建性轉(zhuǎn)變：是破壞原有原子間化學(xué)鍵，改變原子最鄰近配位數(shù)，使晶體結(jié)構(gòu)完全改變原樣的一種多晶轉(zhuǎn)變形式。需要破壞化學(xué)鍵，所需能量高，有些是不可逆轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變速度慢。 一級相變：體系有一相變?yōu)榱硪幌鄷r(shí)，兩相的化學(xué)勢相等但化學(xué)勢的一級導(dǎo)數(shù)不相等的稱為一級相變。 二級相變：體系有一相變?yōu)榱硪幌鄷r(shí)，兩相的化學(xué)勢相等，一級導(dǎo)數(shù)也相等，但二級導(dǎo)數(shù)不相等的稱為二級相變。 點(diǎn)群:晶體結(jié)構(gòu)中所有點(diǎn)對稱要素（對稱面、對稱中心、對稱抽和旋轉(zhuǎn)反抻軸）的集合稱為對稱型，也稱點(diǎn)群。 空間群:一個晶體構(gòu)造中所有對稱要素集合。 置換型固溶體：溶質(zhì)原子進(jìn)入晶格中正常結(jié)點(diǎn)位置而取代基質(zhì)中的原子。 間隙型固溶體：溶質(zhì)原子進(jìn)入晶格中的間隙位置。 單形：由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的集合。 聚形；含有兩個或兩個以上單形的晶形稱為聚形。 熔體：特指加熱到較高溫度才能熔化的物質(zhì)的液體，即具有較高熔點(diǎn)物質(zhì)的液體（粘度大）。這種液體結(jié)構(gòu)具有近程有序和遠(yuǎn)程無序的特征?；蛞卜Q熔體是不同聚合程度的各種聚合物的混合物。 配位數(shù)（CN） 一個原子或離子的配位數(shù)是指在晶體結(jié)構(gòu)中該原子或離子的周圍，與它直接相鄰的原子個數(shù)或所有異號離子的個數(shù)。 結(jié)晶化學(xué)定律：晶體的結(jié)構(gòu)取決于其組成質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量關(guān)系、大小關(guān)系與極化性能。他概括了影響離子晶體結(jié)構(gòu)的三個主要因素。 非化學(xué)計(jì)量化合物：實(shí)際的化合物中，有一些化合物不符合定比定律，負(fù)離子與正離子的比例并不是一個簡單的固定的比例關(guān)系，這些化合物稱為非化學(xué)計(jì)量化合物。 范德華力：一般是指固體表面與被吸附質(zhì)點(diǎn)（例如氣體分子）之間相互作用力。 對稱操作：反映、反抻、旋轉(zhuǎn)、平移 熔體性質(zhì)：粘度，導(dǎo)電性，表面張力 簡單對稱操作；反映、反抻、平移 簡單對稱要素：對稱面、對稱中心、對稱抽 晶體特性：自限性、均一性、異相性、對稱性、最小內(nèi)能、最大穩(wěn)定性、具有固定的熔點(diǎn) 硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)可以分為五類：島狀、組群狀、鏈狀、層狀、架狀 球體的緊密堆積分為：等徑球體和不等徑球體 描述晶胞的方法：坐標(biāo)法，球體的緊密堆積法，配位多面體連接方式 2.簡答題 為什么對稱軸不存在5次和高于6次以上的？ 1.因?yàn)?次和高于6次對稱軸的存在都違反晶體的格子構(gòu)造規(guī)律，它們所構(gòu)成的面網(wǎng)網(wǎng)孔均不能無間隙地排滿整個平面，結(jié)果在面網(wǎng)上就出現(xiàn)空隙，這在晶體格子構(gòu)造中是不可能存在的。2.另外，從基轉(zhuǎn)角α來看，只有等于360o、180o、120o、90o、60o、0o,才能整除360o，即n=360/α為整數(shù)。3.正五邊形上兩平行行列ad和bc得結(jié)點(diǎn)間距不等，違反空間格子規(guī)律，所以5次對稱軸在晶體上是不存在的。 解釋在AX型晶體結(jié)構(gòu)中，NaCl型結(jié)構(gòu)最多？ 在AX型晶體結(jié)構(gòu)中，一般陰離子X的半徑較大，而陽離子A的半徑較小，所以X做緊密堆積，A填充在其空隙中。大多數(shù)AX型化合物的r+/r-在0.414～0.732之間，應(yīng)該填充在八面體空隙，即具有NaCl型結(jié)構(gòu)；并且NaCl型晶體結(jié)構(gòu)的對稱性較高，所以AX型化合物大多具有NaCl型結(jié)構(gòu)。 用NaCl結(jié)構(gòu)理論解釋水泥熟料中死燒MgO和CaO結(jié)構(gòu)的不同？ NaCl結(jié)構(gòu)是一種立方面心格子，其中陰離子按最緊密方式堆積，陽離子充填于全部的八面體的空隙中，陰陽離子的配位數(shù)都為6。水泥熟料中死燒MgO和CaO結(jié)構(gòu)與NaCl結(jié)構(gòu)相似，結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定水化速度緩慢，會影響水泥的安定性。但由于Ca2+半徑比Mg2+半徑大得多，因而在CaO結(jié)構(gòu)中，O2-被“撐開”，這樣，CaO結(jié)構(gòu)不如MgO的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，游離CaO水化速度比游離MgO要快些，游離CaO加熱即可水化，而游離MgO經(jīng)壓蒸才能水化。 TiO2的性質(zhì)及應(yīng)用. 1. 在光學(xué)性質(zhì)上具有很高的折射率。2.在電學(xué)性質(zhì)上具有高的介電系數(shù)。因此，成為制備光學(xué)玻璃的原料，也是無線電陶瓷中需要得晶相。3.TiO2的納米和介孔材料有催化、凈化效果，用于光催化下的凈化功能。 用島狀結(jié)構(gòu)理論解釋水泥熟料中γ－C2S和β－C2S結(jié)構(gòu)的不同？ 如果Mg2+離子位置全部換成Ca2+離子，就是水泥熟料中的γ-C2S的結(jié)構(gòu),其中Ca2+的配位數(shù)為6.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，活性低在水泥中幾乎是惰性的。但如其中的Ca2+的配位數(shù)為8和6兩種配位時(shí)，是β－C2S ，則屬單斜晶系，隨亦為島式結(jié)構(gòu)，由于其配位不規(guī)則，化學(xué)性質(zhì)活潑，能與水發(fā)生水化反應(yīng)。 用晶體結(jié)構(gòu)理論解釋石灰石中方解石的結(jié)構(gòu)。 水泥原料石灰石中方解石的結(jié)構(gòu)可看成是變了形的NaCl結(jié)構(gòu)形式，只要將NaCl的三次軸豎立并加壓，使棱的夾角由90變至10155′，然后以Ca2+代 替Na++，CO32-代替Cl--。在CO32-中的C4+在中心，三個O2- 圍繞C在一平面 上成一等邊三角形。Ca2+的配位數(shù)為6。 金剛石結(jié)構(gòu)中C原子按面心立方排列，為什么其堆積系數(shù)僅為34%？ 每個C原子周圍都有四個碳，碳原子之間形成共價(jià)鍵，所以配位數(shù)是4，共價(jià)鍵有方向性和飽和性，1個C與4個C形成價(jià)鍵沒有達(dá)到緊密堆積，結(jié)構(gòu)內(nèi)有空隙，堆積密度僅為34%，而不是74.05%。 分析說明高嶺石，蒙脫石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)差異，并說明性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。 高嶺石：1:1層狀結(jié)構(gòu)，有解理性，層間為氫鍵。因此可交換的陽離子容量小。水分子不易進(jìn)入單網(wǎng)層之間，晶體不會因?yàn)樗吭黾优蛎洠叹哂泻芎玫目伤苄浴? 蒙脫石：2:1層狀結(jié)構(gòu)，有解理性，層間為范氏鍵，易吸水，有膨潤性。具有很高的陽離子交換能力。對Na、Ca、Mg、Al、H等正離子均有強(qiáng)的交換性。 表征硅酸鹽晶體的化學(xué)式方法有幾種，分別是什么？并進(jìn)行比較。 表征硅酸鹽晶體的化學(xué)式方法有兩種：一種是所謂的氧化物法，另一種是無機(jī)絡(luò)鹽表示法。 比較：氧化物表示法的優(yōu)點(diǎn)在于一目了然地反映出晶體的化學(xué)組成，可以按此組成配料來進(jìn)行晶體的實(shí)驗(yàn)室合成。無機(jī)絡(luò)鹽表示法則可以比較直觀地反映出晶體所屬的結(jié)構(gòu)類型，進(jìn)而可對晶體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)作出一定程度的預(yù)測，兩種表示方法之間可以相互轉(zhuǎn)換。 非化學(xué)計(jì)量化合物的缺陷及特點(diǎn). 實(shí)際的化合物中，有一些化合物不符合定比定律，負(fù)離子與正離子的比例并不是一個簡單的固定的比例關(guān)系，這些化合物稱為非化學(xué)計(jì)量化合物。 由于負(fù)離子缺位，使金屬離子過剩；由于間隙正離子，使金屬離子過剩；由于間隙負(fù)離子，使負(fù)離子過剩；由于正離子空位，引起負(fù)離子過剩。 非化學(xué)計(jì)量化合物產(chǎn)生及缺陷濃度與氣氛性質(zhì)、壓力有關(guān)；可以看作是高價(jià)化合物與低價(jià)化合物的固溶性；缺陷濃度與溫度有關(guān)，這點(diǎn)從平衡常數(shù)中可以看出；非化學(xué)計(jì)量化合物都是半導(dǎo)體。 為什么非計(jì)量化合物都是N型或P型半導(dǎo)體材料？ 在非計(jì)量化合物中，有陰離子缺位型、陽離子填隙型，這兩種缺陷都產(chǎn)生電子導(dǎo)電，所以是N型半導(dǎo)體材料；還有陰離子間隙型、陽離子空隙型，這兩種缺陷都產(chǎn)生電子空穴，在電場作用下運(yùn)動而導(dǎo)電，所以是P型半導(dǎo)體材料。 影響形成置換固溶體的因素有哪些？ 答：①離子尺寸因素：相互替代的離子尺寸愈相近，則固溶體愈穩(wěn)定。②離子的價(jià)電因素：只有離子價(jià)相同時(shí)或離子價(jià)總和相同時(shí)才可能生成連續(xù)置換型固溶體。③晶體的結(jié)構(gòu)因素：晶體結(jié)構(gòu)相同是生成連續(xù)固溶體的必要條件，結(jié)構(gòu)不同最多只能生成有限固溶體。④電負(fù)性因素：電負(fù)性相近，有利于固溶體的生成，電負(fù)性差別大，傾向于生成化合物。 形成固溶體后對晶體性質(zhì)的影響？ ①活化晶格，促進(jìn)燒結(jié)，物質(zhì)間形成固溶體時(shí)，由于晶體中出現(xiàn)了缺陷，故使晶體內(nèi)能大大提高，活化了晶格，促進(jìn)燒結(jié)進(jìn)行 ②穩(wěn)定晶格，阻止某些晶型轉(zhuǎn)變的發(fā)生③催化劑，某些固溶體由于具有可變價(jià)陽離子，可隨不同氣氛而變化，使得在其晶格結(jié)構(gòu)不變的情況下容易做到對還原氣體賦予其晶格中的氧，從氧化性氣體中取得氧溶入晶格中，從而起到催化消除有害氣體的作用。④固溶體的電性能，固溶體形成對材料電學(xué)性能有很大影響，幾乎所有功能陶瓷材料均與固溶體形成有關(guān)。 玻璃的分相。 熔融體是物質(zhì)在熔融溫度以上存在的一種高能量狀態(tài)。隨著溫度的降低，熔體釋放能量大小不同，可有一冷卻途徑，即質(zhì)點(diǎn)遷移使熔體內(nèi)某些組成偏聚，從而形成互不混溶而組成不同的兩個玻璃相。 玻璃的通性：①各向同性。②介穩(wěn)性。③由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的過程是可逆的與漸變的，在一定的溫度范圍內(nèi)完成，無固定熔點(diǎn)。④由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性。 ⑤物理、化學(xué)性質(zhì)隨成分變化的連續(xù)性。 形成氧化物玻璃的規(guī)則？ ①網(wǎng)絡(luò)中每個氧離子最多與兩個網(wǎng)絡(luò)形成離子相聯(lián)。②氧多面體中，陽離子配位數(shù)必須是最小的，即為4或3。③一定是共頂連接，不能共棱或共面，使能量最低。④每個氧多面體至少有三個頂角是與相鄰多面體公共的。 玻璃形成的熱力學(xué)條件 ①結(jié)晶化，即有序度不斷增加，直到釋放全部多余能量而使整個熔體晶化為止。 ②玻璃化，即過冷熔體在轉(zhuǎn)變溫度Tg硬化為固態(tài)玻璃的過程。 ③分相，即質(zhì)點(diǎn)遷移使熔體內(nèi)某些組成偏聚，從而形成互不混溶的組成不同的兩個玻璃相。 解釋硼酸鹽玻璃的硼反?，F(xiàn)象 熔體中組分對粘度的影響還和相應(yīng)的陽離子的配位數(shù)狀態(tài)有關(guān)，在硅酸鹽的鈉硅玻璃中，以B2O3代SiO2時(shí)，粘度隨B2O3含量的變化曲線呈拱形。 ⑴當(dāng)B2O3含量較少時(shí)，Na2O/B2O3＞1,結(jié)構(gòu)中“游離”氧充足，B3+離子處于[BO4]四面體狀態(tài)加入到[SiO4]四面體網(wǎng)絡(luò)中，使結(jié)構(gòu)緊密，粘度隨含量升高而增加。⑵當(dāng)Na2O/B2O3=1, B2O3=15%，B3+離子形成[BO4]四面體最多，粘度達(dá)最大值。⑶當(dāng)B2O3含量再高，粘度又逐漸下降。因?yàn)椤坝坞x”氧不足，增加的B3+離子形成[BO3]三面體，結(jié)構(gòu)疏松粘度下降。 這種由于硼離子配位數(shù)變化引起性能曲線變化現(xiàn)象稱為“硼反常現(xiàn)象”。 硅酸鹽晶體的表示方法：氧化物方法：即把構(gòu)成硅酸鹽晶體的所有氧化物按一定的比例和順序全部寫出來，先是1價(jià)的堿金屬氧化物，其次是2價(jià)、3價(jià)的金屬氧化物，最后是SiO2。 無機(jī)絡(luò)鹽表示法：把構(gòu)成硅酸鹽晶體的所有離子按照一定比例和順序全部寫出來，再把相關(guān)的絡(luò)陰離子用 [ ]括起來。先是1價(jià)、2價(jià)的金屬離子，其次是Al3+和Si4+，最后是O2-或OH—。 硅酸鹽晶體與硅酸鹽玻璃在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別？ ①在硅酸鹽晶體中， [SiO4]骨架按一定的對稱規(guī)律有序排列；在硅酸鹽玻璃中[SiO4]骨架的排列是無序的。②在硅酸鹽晶體中， [SiO4]骨架外的網(wǎng)絡(luò)外離子占據(jù)了點(diǎn)陣中的一定位置；而在硅酸鹽玻璃中，網(wǎng)絡(luò)變性離子統(tǒng)計(jì)地分布在[SiO4]骨架的空腔內(nèi)，使氧的負(fù)電荷得以平衡。③在硅酸鹽晶體中， 只有當(dāng)外來陽離子半徑與晶體中的陽離子半徑相近時(shí)，才能發(fā)生同晶置換；而在硅酸鹽玻璃中，骨架外陽離子不論半徑是否相近，均能發(fā)生置換，只要求遵守靜電價(jià)規(guī)則。④在晶體中（如這種晶體不是固溶體），原始組份（氧化物）相互間有簡單的固定比例，即符合化學(xué)計(jì)量；而在玻璃中，氧化物可以以任意的比例混合，即不符合化學(xué)計(jì)量。 硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：①構(gòu)成硅酸鹽晶體的基本結(jié)構(gòu)單元[SiO4]四面體。Si-O-Si鍵是一條夾角不等的折線，一般在145o左右。②[SiO4]四面體的每個頂點(diǎn)，即O2-離子最多只能為兩個[SiO4]四面體所共用。③兩個相鄰的[SiO4]四面體之間只能共頂而不能共棱或共面連接。④[SiO4]四面體中心的Si4+離子可部分地被Al3+ 所取。 石英的三個主要變體a-石英、a-鱗石英和a-方石英結(jié)構(gòu)上的主要差別？ 硅氧四面體之間的連接方式不同，在a-方石英中，兩個共頂連接的硅氧四面體以共用O2-為中心處于中心對稱狀態(tài)。在a-鱗石英中，兩個共頂?shù)墓柩跛拿骟w之間相當(dāng)于有一對稱面。在a-石英中，相當(dāng)于在a-方石英結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，使Si-O-Si鍵由180o轉(zhuǎn)變?yōu)?50o。由于這三種石英中硅氧四面體的連接方式不同，因此，它們之間的轉(zhuǎn)變屬于重建性轉(zhuǎn)變。 網(wǎng)絡(luò)形成體，網(wǎng)絡(luò)變性體。 （1）玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體(其中正離子為網(wǎng)絡(luò)形成離子)，其單鍵強(qiáng)度大于335kJ/mo1。這類氧化物能單獨(dú)形成玻璃。 (2) 網(wǎng)絡(luò)變性體(正離子稱為網(wǎng)絡(luò)變性離子)，其單鍵強(qiáng)度小于250kJ/mol。這類氧化物不能單獨(dú)形成玻璃，但能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使玻璃性質(zhì)改變。 何謂表面張力和表面能，對固體和液體有何不同？ 表面能的含義是每增加單位表面積時(shí)，體系自由能的增量，單位是J/m2 。 表面張力即將表面增大一個單位長度所需要的力。 液體的表面張力和表面能在數(shù)值上是相等的；對于固體表面，僅僅當(dāng)緩慢的擴(kuò)散過程引起表面或界面面積發(fā)生改變時(shí)，上述兩個量在數(shù)值上是相等的。如果引起表面變形過程比原子遷移率快得多，則表面結(jié)構(gòu)受拉伸或壓縮而與正常結(jié)構(gòu)不同，在這種情況下，表面能與表面張力在數(shù)值上不相等。 什么是彎曲表面的附加壓力，其正負(fù)根據(jù)什么劃分？ 對于凸液面整個截面周界線上的表面張力，其合力不等于零。方向指向液體內(nèi)部的液體承受大于表面處的壓力，表面內(nèi)外的壓力差值△P，稱為附加壓力。 1、對于平面，沿四周表面張力抵消，液體內(nèi)外壓力相等。 △P=0. 2、對于凸面，液面上所受壓力為P = P0 +△P，這個附加壓力△P 是正值。 3、對于凹面，液面上所受壓力為P = P0 -△P，這個附加壓力△P 是負(fù)值 什么是吸附和黏附？當(dāng)用焊錫來焊接銅絲時(shí)，用銼刀除去表面層，可使焊接更牢固，請解釋這種現(xiàn)象。 吸附是一種物質(zhì)的原子或分子附著在另一物質(zhì)表面的現(xiàn)象。 通常兩個固體表面直接接觸，通過固體表面之間的吸引力或通過固體表面之間液體粘結(jié)把兩固體緊密地連接在一起的作用，稱為黏附。 試解釋粘土結(jié)構(gòu)水、結(jié)合水、自由水的區(qū)別，分析后兩種水在膠團(tuán)中的作用范圍及其對泥漿流動性和泥團(tuán)可塑性的影響。 隨著水距粘土的距離增大，結(jié)合水的減弱，而分為：（1）牢固結(jié)合水：它是接近粘土表面的有規(guī)則排列的水層，其間厚度約3~10個水分子厚，而且性質(zhì)也不同于普通水，完全定向排列。與膠核形成一個整體，其密度為1.28~1.48Kg/m3。冰點(diǎn)較低，也稱為非液態(tài)吸附水。（2）疏松結(jié)合水：在牢固結(jié)合水周圍一部分定向程度較差的水，系指從規(guī)則排列過渡到不規(guī)則排列水層；（3）自由水：在松結(jié)合水以外的水為自由水，即最外面的普通水層，也稱流動水層。起潤滑作用，泥料開始流動。 影響粘土可塑性的因素有哪些？生產(chǎn)上可以采用什么措施來提高或降低粘土的可塑性以滿足成型工藝的需要？ 有粘土的種類、含量、顆粒大小、分布和形狀、含水量以及電解質(zhì)種類和濃度都會影響可塑性等。還有粘土中腐殖質(zhì)含量、介質(zhì)表面張力、泥料陳腐、添加劑等。 相具有的特點(diǎn)？ ①相與相之間有分界面，可用機(jī)械方法將它們分開。②系統(tǒng)中存在的相可以是穩(wěn)定、亞穩(wěn)或不穩(wěn)定的。③系統(tǒng)在某一熱力學(xué)條件下，只有當(dāng)能量具有最小值的相才是最穩(wěn)定的。④系統(tǒng)的熱力學(xué)條件改變時(shí)，自由能會發(fā)生變化，相的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生變化。 在硅磚中，如何促成產(chǎn)品穩(wěn)定性？ 答：生產(chǎn)中一般加入少量氧化鋁和氧化鐵作為礦化劑，這些氧化物在1000℃左右可以產(chǎn)生一定量的液相，α—石英和α—方石英在此液相中的溶解度很大，而α—鱗石英在其中的解度很小，因而，α—石英和α—方石英不斷溶入液相，而α—鱗石英則不斷從液相中析出。在硅磚使用時(shí)，必須根據(jù)SiO2相圖制定合理升溫制度。 什么是一致熔化合物、不一致熔化合物，在相圖中如何區(qū)分？ 一致熔化合物是一種穩(wěn)定的化合物；與正常的純物質(zhì)一樣具有固定的熔點(diǎn)；熔化時(shí)，產(chǎn)生的液相與化合物組成相同；不一致熔化合物是一種不穩(wěn)定的化合物；加熱到一定溫度會發(fā)生分解；分解產(chǎn)物是一種液相和一種固相；液相和固相的組成與化合物組成都不相同。 分析二元SiO2-CaO專業(yè)相圖中，如何理解在煅燒硅酸鹽水泥熟料時(shí)應(yīng)急冷？ ①C3S僅能穩(wěn)定存在于1250℃～2150℃的溫度區(qū)間，在1250℃分解為α-C2S和CaO。 ②C2S有α、α、β、γ之間的復(fù)雜晶型轉(zhuǎn)變。由于β-C2S是一種熱力學(xué)非平衡態(tài)，沒有能穩(wěn)定存在的溫度區(qū)間，因而在相圖上沒有出現(xiàn)β-C2S的相區(qū)。 ③C3S和β-C2S是硅酸鹽水泥中含量最高的兩種水硬性礦物，但當(dāng)水泥熟料緩慢冷卻時(shí)，C3S將會分解，β-C2S將轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水硬活性的γ-C2S，為了避免這種情況的發(fā)生，生產(chǎn)上采取急冷措施，將C3S和β-C2S迅速越過分解溫度或晶型轉(zhuǎn)變溫度，在低溫下以介穩(wěn)態(tài)保存下來。 判讀三元相圖的幾條重要規(guī)則及他們的作用是什么？ ①連線規(guī)則，判斷界線的溫度走向；②切線規(guī)則，判斷界線的性質(zhì)；③重心規(guī)則，判斷無變量點(diǎn)的性質(zhì)；④三角形規(guī)則，判斷結(jié)晶產(chǎn)物和結(jié)晶終點(diǎn)。 判讀一張生產(chǎn)實(shí)際相圖的步驟？ ①判斷化合物的性質(zhì)。根據(jù)化合物組成點(diǎn)是否落在其初晶區(qū)內(nèi)，判斷化合物性質(zhì)是一致熔融或不一致熔融②劃分分三角形③標(biāo)出界線上的溫降方向④判斷界線的性質(zhì)⑤確定無變量點(diǎn)性質(zhì)⑥判斷多晶轉(zhuǎn)變和液相分層現(xiàn)象⑦分析冷卻析晶路程 固體擴(kuò)散的特點(diǎn)：①固體粒子（原子或分子）擴(kuò)散是遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)以下既開始的。②固體是凝聚體，并有一定的結(jié)構(gòu)，粒子遷移必須克服一定勢壘。所以，擴(kuò)散遷移是十分緩慢的。 影響擴(kuò)散系數(shù)的因素：擴(kuò)散介質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響、擴(kuò)散相與擴(kuò)散介質(zhì)的性質(zhì)差異、結(jié)構(gòu)缺陷的影響、溫度與雜質(zhì)的影響。 什么是一級相變？特點(diǎn)是什么？哪些變化是一級相變？ 一級相變：體系有一相變?yōu)榱硪幌嗟葧r(shí)，兩相的化學(xué)勢相等但化學(xué)勢的一階導(dǎo)數(shù)不相等的相變稱為一級相變。 特點(diǎn)：有相變潛熱，并伴隨有體積改變。 一級相變的舉例：晶體的熔化、升華、液體的凝固、汽化、氣體的凝聚以及晶體中大多數(shù)晶型轉(zhuǎn)變都屬于一級相變，這是最普遍的相變類型。 能否說明過冷度ΔT越大，相變成核速率就越大，為什么？ 當(dāng)液體過冷卻到析晶溫度以下，液體中質(zhì)點(diǎn)動能降低，質(zhì)點(diǎn)排列混亂程度降低，成核勢壘下降，利于形成穩(wěn)定晶核，繼續(xù)冷卻，晶核增加的同時(shí)晶體長大，析晶由晶體成核和長大共同決定。過冷度增加利于溶體質(zhì)點(diǎn)聚集和浮在核坯表面上，另一方面，過冷度大，熔體粘度增加，質(zhì)點(diǎn)從熔體擴(kuò)散到晶核表面困難，對成核和長大不利，過冷度與對晶體成核和長大有一最佳值，兩線相交部分為析晶區(qū)。 過冷度與析晶過程的關(guān)系？ 答：當(dāng)液體過冷卻到析晶溫度，液體中質(zhì)點(diǎn)動能降低，質(zhì)點(diǎn)排列混亂程度降低，利于形成穩(wěn)定晶核，繼續(xù)冷卻，晶核增加的同時(shí)晶體長大，析晶由晶體成核和長大共同決定。過冷度增加利于溶體質(zhì)點(diǎn)聚集和浮在核坯表面上，另一方面，過冷度大，熔體粘度增加，質(zhì)點(diǎn)從熔體擴(kuò)散到晶核表面困難，對成核和長大不利；過冷度與對晶體成核和長大有一最佳值，兩線相交部分為析晶區(qū)。 固相反應(yīng)的特點(diǎn)：①反應(yīng)是在界面上進(jìn)行的。②反應(yīng)必須在高溫下才能進(jìn)行，但在低于物質(zhì)的熔點(diǎn)及低共熔點(diǎn)即開始的反應(yīng)。③反應(yīng)速度與濃度無關(guān)，但與反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)有關(guān)。④反應(yīng)是分階段進(jìn)行的，一般分為初期、中期、后期。 影響固相反應(yīng)的因素：①反應(yīng)物化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)的影響，利用多晶轉(zhuǎn)變、熱分解、脫水反應(yīng)等過程引起晶格效應(yīng)來提高生產(chǎn)效率。②反應(yīng)物顆粒尺寸及分布的影響，顆粒愈小，反應(yīng)愈劇烈。③反應(yīng)溫度、壓力與氛圍的影響。④礦化劑及其他影響因素。 礦化劑對固相反應(yīng)的作用：①礦化劑能影響晶核形成和晶體長大的速度；②礦化劑與反應(yīng)物形成固溶體，使其晶格活化，反應(yīng)能力增強(qiáng)；③降低液相粘度，提高擴(kuò)散速度；④與反應(yīng)物形成低共熔物，降低體系共熔點(diǎn)，改善液相性質(zhì)；⑤有定向礦化作用。 比較液態(tài)燒結(jié)與固態(tài)燒結(jié)的特點(diǎn)？ 共同點(diǎn)：液相燒結(jié)與固態(tài)燒結(jié)的推動力都是表面能。燒結(jié)過程也是由顆粒重排、氣孔充填和晶粒生長等階段組成。 不同點(diǎn)：由于流動傳質(zhì)速率比擴(kuò)散傳質(zhì)快，因而液相燒結(jié)致密化速率高，可使坯體在比固態(tài)燒結(jié)溫度低得多的情況下獲得致密的燒結(jié)體。 試說明氣氛對Al2O3材料的燒結(jié)影響？ 由于Al2O3材料是由陰離子O2-擴(kuò)散速度控制燒結(jié)過程。當(dāng)它在還原氣氛中燒結(jié)時(shí)，晶體中的氧從表面脫離，從而在晶格表面產(chǎn)生很多氧離子空格，使O2-擴(kuò)散系數(shù)增大導(dǎo)致燒結(jié)過程加速。特別是在燒透明的Al2O3材料時(shí)，還原氣氛更為重要。 影響燒結(jié)的因素： （1）原始物料的粒度和物料活性的影響；（2）添加物的影響：①外加劑與燒結(jié)主體形成固溶體②外加劑與燒結(jié)主體形成液相③外加劑與燒結(jié)主體形成化合物④外加劑阻止多晶轉(zhuǎn)變⑤外加劑起擴(kuò)大燒結(jié)范圍的作用⑥抑制晶粒長大（3）燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間（4）鹽類的選擇及其煅燒條件（5）氣氛的影響：物理作用和化學(xué)作用（6）壓力的影響：成型壓力和燒結(jié)外壓力 試說明燒結(jié)與固相反應(yīng)區(qū)別？ （1）這兩個過程在低于材料熔點(diǎn)或熔融溫度之下進(jìn)行的，并且在過程中自始自終都至少有一相是固態(tài)，這是它們的相同之處。 （2）兩個過程的不同之處，是固相反應(yīng)必須至少有兩組元參加，如A和B，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后生成化合物AB，AB結(jié)構(gòu)與性能不同于A與B。而燒結(jié)可以只有單組元，或者兩組元參加，但兩組元并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，僅僅是在表面能驅(qū)動下，由粉狀變成致密體。 為什么CaTiO3不存在自發(fā)極化現(xiàn)象，而BaTiO3存在自發(fā)極化現(xiàn)象？ BaTiO3中Ti4+離子體積比氧八面體空隙體積小，Ti4+離子發(fā)生位移后的恢復(fù)力較小，Ti4+、O2-相互作用所形成的內(nèi)電場很大，完全可能超過Ti4+位移不大時(shí)所產(chǎn)生的恢復(fù)力，因此，在一定條件下就有可能使Ti4+在新位置上固定下來，使單位晶胞中正負(fù)電荷中心不重合，產(chǎn)生偶極矩。而CaTiO3中氧八面體空隙比鈦離子小得多，鈦離子位移后恢復(fù)力很大，無法在新位置上固定下來，因此不會出現(xiàn)自發(fā)極化。 試寫出下列缺陷方程：