無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題與解答完整版

1、無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題與解答完整版第一章 晶體幾何基礎(chǔ)1-1 解釋概念：等同點(diǎn)：晶體結(jié)構(gòu)中， 在同一取向上幾何環(huán)境和物質(zhì)環(huán)境皆相同 的點(diǎn)?？臻g點(diǎn)陣：概括地表示晶體結(jié)構(gòu)中等同點(diǎn)排列規(guī)律的幾何圖形。結(jié)點(diǎn)：空間點(diǎn)陣中的點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。晶體：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體。對稱：物體相同部分作有規(guī)律的重復(fù)。對稱型：晶體結(jié)構(gòu)中所有點(diǎn)對稱要素（對稱面、對稱中心、對稱 軸和旋轉(zhuǎn)反伸軸）的集合為對稱型，也稱點(diǎn)群。晶類：將對稱型相同的晶體歸為一類，稱為晶類。晶體定向：為了用數(shù)字表示晶體中點(diǎn)、線、面的相對位置，在晶 體中引入一個坐標(biāo)系統(tǒng)的過程?？臻g群：是指一個晶體結(jié)構(gòu)中所有對稱要素的集合。布拉 xx 格子：是

2、指 xx 學(xué)者 A. 布拉 xx 根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的最高點(diǎn)群 和平移群對稱及空間格子的平行六面體原則， 將所有晶體結(jié)構(gòu)的空間 點(diǎn)陣劃分成 14 種類型的空間格子。晶胞：能夠反應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)特征的最小單位。晶胞參數(shù)：表示晶胞的形狀和大小的6個參數(shù)(a、b、c、a(3、丫).1-2 晶體結(jié)構(gòu)的兩個基本特征是什么？哪種幾何圖形可表示晶體的基本特征？解答：晶體結(jié)構(gòu)的基本特征: 晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間作周期性重復(fù)排列的固體。 晶體的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)呈對稱分布，即晶體具有對稱性。14種布拉XX格子的平行六面體單位格子可以表示晶體的基本 特征。1- 3 晶體中有哪些對稱要素，用國際符號表示。解答：對稱面一m對稱中心一1，

3、n次對稱軸一n, n次旋轉(zhuǎn)反伸螺旋軸 ns ，滑移面 a、 b、 c、 d1-5 一個四方晶系的晶面，其上的截距分別為3a、4a、6c,求該晶面的晶面指數(shù)。解答：在 X、Y、Z 軸上的截距系數(shù)：3、4、6。截距系數(shù)的倒數(shù)比為： 1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指數(shù)為：（ 432）映。補(bǔ)充：晶體的基本性質(zhì)是什么？與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？ 解答：自限性：晶體的多面體形態(tài)是其格子構(gòu)造在外形上的反均一性和異向性： 均一性是由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)周期性重復(fù)排列， 晶 體中的任何一部分在結(jié)構(gòu)上是相同的。 異向性是由于同一晶體中的不 同方向上，質(zhì)點(diǎn)排列一般是不同的，因而表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。 對稱性：是由于晶體內(nèi)部

4、質(zhì)點(diǎn)排列的對稱。 最小內(nèi)能和最大穩(wěn)定性：在相同的熱力學(xué)條件下，較之同種化學(xué) 成分的氣體、液體及非晶質(zhì)體，晶體的內(nèi)能最小。這是規(guī)則排列質(zhì)點(diǎn) 間的引力和斥力達(dá)到平衡的原因。晶體的穩(wěn)定性是指對于化學(xué)組成相同， 但處于不同物態(tài)下的物體 而言，晶體最為穩(wěn)定。自然界的非晶質(zhì)體自發(fā)向晶體轉(zhuǎn)變，但晶體不 可能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌飸B(tài)。第二章 晶體化學(xué)基礎(chǔ)2-1 名詞解釋： 配位數(shù)與配位體，同質(zhì)多晶與多晶轉(zhuǎn)變，位移性 轉(zhuǎn)變與重建性轉(zhuǎn)變，晶體場理論與配位場理論。答：配位數(shù)：晶體結(jié)構(gòu)中與一個離子直接相鄰的異號離子數(shù)。配位體：晶體結(jié)構(gòu)中與某一個陽離子直接相鄰、 形成配位關(guān)系的各個 陰離子中心連線所構(gòu)成的多面體。同質(zhì)多晶：

5、同一化學(xué)組成在不同外界條件下（溫度、壓力、pH值等）， 結(jié)晶成為兩種以上不同結(jié)構(gòu)晶體的現(xiàn)象。多晶轉(zhuǎn)變： 當(dāng)外界條件改變到一定程度時， 各種變體之間發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn) 變，從一種變體轉(zhuǎn)變成為另一種變體的現(xiàn)象。位移性轉(zhuǎn)變：不打開任何鍵，也不改變原子最鄰近的配位數(shù)，僅僅使 結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變， 原子從原來位置發(fā)生少許位移， 使次級配位有所改變 的一種多晶轉(zhuǎn)變形式。重建性轉(zhuǎn)變：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。晶體場理論：認(rèn)為在晶體結(jié)構(gòu)中， 中心陽離子與配位體之間是離子鍵， 不存在電子軌道的重迭，并將配位體作為點(diǎn)電荷來處理的理論。配位場理論： 除了考慮到由配位體

6、所引起的純靜電效應(yīng)以外， 還考慮 了共價(jià)成鍵的效應(yīng)的理論。圖 2-1 MgO 晶體 xx 不同晶面的氧離子排布示意圖2-2 面排列密度的定義為：在平面上球體所占的面積分?jǐn)?shù)。(a)畫出MgO(NaCI型)晶體(111)、( 110)和(100)晶面上的原子排布圖;(b)計(jì)算這三個晶面的面排列密度。解：MgO晶體XXO2-做緊密堆積，Mg2填充在八面體空隙xx。(a)( 111)、( 110)和(100)晶面上的氧離子排布情況如圖2-1所示。(b)在面心立方緊密堆積的單位晶胞 XX，(111 )面：面排列密度二(110)面：面排列密度二(100)面：面排列密度二2-3試證明等徑球體六方緊密堆積的六

7、方晶胞的軸比c/a1.633。證明：六方緊密堆積的晶胞XX，a軸上兩個球直接相鄰，a0=2r ； c軸方向上，XX間的一個球分別與上、下各三個球緊密接觸，形成四面體，如圖2-2所示：gD恃"方d訂閔-4757§刈- 27 - 1 633圖2-2六方緊密堆積晶胞中有關(guān)尺寸 關(guān)系示意圖巾 / 2j(2廠)2= 22- 4設(shè)原子半徑為R,試計(jì)算體心立方堆積結(jié)構(gòu)的(100)( 110)、(111 )面的面排列密度和晶面族的面間距。解：在體心立方堆積結(jié)構(gòu)中:100)面：面排列密度 =面間距=110）面：面排列密度 =面間距=111）面：面排列密度 =面間距=2-5 以 NaCl 晶胞

8、為例，試說明面心立方緊密堆積中的八面體和四面 體空隙的位置和數(shù)量。1 個八答：以NaCI晶胞中（001）面心的一個球（Cl-離子）為例，它的正 下方有 1 個八面體空隙（體心位置），與其對稱，正上方也有 面體空隙；前后左右各有 1 個八面體空隙（棱心位置）。所以共有 6個八面體空隙與其直接相鄰， 由于每個八面體空隙由 6 個球構(gòu)成， 所 以屬于這個球的八面體空隙數(shù)為 6X 1/6=1。在這個晶胞中，這個球還與另外 2個面心、1 個頂角上的球構(gòu)成 4 個 四面體空隙（即1/8小XX的體心位置）；由于對稱性，在上面的晶 胞中，也有 4個四面體空隙由這個參與構(gòu)成。 所以共有 8個四面體空隙與其直接相

9、鄰， 由于每個四面體空隙由 4 個球構(gòu)成， 所以屬于這個 球的四面體空隙數(shù)為8X 1/4=2。2-6 臨界半徑比的定義是： 緊密堆積的陰離子恰好互相接觸， 并與中 心的陽離子也恰好接觸的條件下， 陽離子半徑與陰離子半徑之比。 即 每種配位體的陽、陰離子半徑比的下限。 計(jì)算下列配位的臨界半徑比：（a） XX配位；（b）八面體配位；（c）四面體配位；（d）三角形配位。解：(1) XX配位在XX的對角線上正、負(fù)離子相互接觸，在XX的棱上兩個負(fù)離子相互 接觸。因此:尸+仏=（7 - 1） = 0.732(2) 八面體配位在八面體中，中心對稱的一對陰離子中心連線上正、負(fù)離子相互接觸, 棱上兩個負(fù)離子相互

10、接觸。因此:(3) 四面體配位在四面體中中心正離子與四個負(fù)離子直接接觸， 四個負(fù)離子之間相互 接觸(中心角)。因此: 底面上對角中心線長為:J（廣十廠*一（2匚尸=-（2匚 /祚）'-（匸 +）k - K網(wǎng)-ly+ 1 槨朋 *7 K （碎-1）1-（.2247(4) 三角體配位在三角體中，在同一個平面上中心正離子與三個負(fù)離子直接接觸, 個負(fù)離子之間相互接觸。因此:2-7 一個面心立方緊密堆積的金屬晶體，其原子量為M密度是 8.94g/cm3。試計(jì)算其晶格常數(shù)和原子間距。解：根據(jù)密度定義，晶格常數(shù)原子間距 = 2-8試根據(jù)原子半徑R計(jì)算面心立方晶胞、六方晶胞、體心立方晶胞的體積。解：面

11、心立方晶胞： 六方晶胞( 1/3)：體心立方晶胞：2-9 MgO具有NaCI結(jié)構(gòu)。根據(jù)02-半徑為0.140nm和Mg2半徑為 0.072nm,計(jì)算球狀離子所占據(jù)的體積分?jǐn)?shù)和計(jì)算 MgO勺密度。并說明為什么其體積分?jǐn)?shù)小于 74.05%？解：在MgO晶體中，正負(fù)離子直接相鄰，a0=2(r+r-)=0.424(nm) 體積分?jǐn)?shù)=4X (4 n /3) X (0.143+0.0723)/0.4243=68.52%密度=4X(24.3+16)/6.023 X1023X(0.424X10-7)3=3.5112(g/cm3)MgO體積分?jǐn)?shù)小于74.05%,原因在于 r+/r-=0.072/0.14=0.4

12、235>0.414 ,正負(fù)離子緊密接觸,而負(fù)離子之 間不直接接觸, 即正離子將負(fù)離子形成的八面體空隙撐開了, 負(fù)離子 不再是緊密堆積, 所以其體積分?jǐn)?shù)小于等徑球體緊密堆積的體積分?jǐn)?shù)74.05%。2-10半徑為R的球，相互接觸排列成體心立方結(jié)構(gòu)，試計(jì)算能填入其空隙中的最大小球半徑r。體心立方結(jié)構(gòu)晶胞中最大的空隙的 坐標(biāo)為(0, 1/2, 1/4)。解：在體心立方結(jié)構(gòu)中, 同樣存在八面體和四面體空隙, 但是其形狀、大小和位置與面心立方緊密堆積略有不同(如圖 2-3 所示)。設(shè)：大球半徑為R小球半徑為r。則位于XX面心、棱心位置的八面 體空隙能夠填充的最大的小球尺寸為：位于 XX ( 0.5,

13、0.25,0 )位置的四面體空隙能夠填充的最大的小 球尺寸為：2-11純鐵在912C由體心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成面心立方，體積隨之減小1.06%。根據(jù)面心立方結(jié)構(gòu)的原子半徑 R面心計(jì)算體心立方結(jié)構(gòu)的原子半徑R體心。解：因?yàn)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu)中，單位晶胞 4 個原子， ；而體心立方結(jié)構(gòu) 中，單位晶胞 2 個原子， 所以， 解得：RF=1.0251RI,或 RI=0.9755RF第三章 晶體結(jié)構(gòu)3- 1 名詞解釋螢石型和反螢石型 類質(zhì)同晶和同質(zhì)多晶 二八面體型與三八面體型 同晶取代與陽離子交換 尖晶石與反尖晶石答：(a)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。反螢石型

14、：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，02-占據(jù)Ca2啲位置。（b）類質(zhì)同象：物質(zhì)結(jié)晶時，其晶體結(jié)構(gòu)中部分原有的離子或原子位置被性質(zhì)相似的其它離子或原子所占有， 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。（C）二八面體型：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型結(jié)構(gòu) 三八面體型：在層狀硅酸鹽礦物中，若全部的八面體空隙被陽離子所 填充稱為三八面體型結(jié)構(gòu)。（d）同晶取代：雜質(zhì)離子取代晶體結(jié)構(gòu)中某一結(jié)點(diǎn)上的離子而不改變晶體結(jié)構(gòu)類型的現(xiàn)象。

15、陽離子交換：在粘土礦物中，當(dāng)結(jié)構(gòu)中的同晶取代主要發(fā)生在鋁氧層 時，一些電價(jià)低、半徑大的陽離子（如 K+、Na+等）將進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)來平衡多余的負(fù)電荷，它們與晶體的結(jié)合不很牢固，在一定條件下可 以被其它陽離子交換。（e）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）04,稱為反尖晶石。3-2（ a）在氧離子面心立方密堆積的晶胞中，畫出適合氧離子位置的間隙類型及位置, 八面體間隙 位置數(shù)與氧離子數(shù)之比為若干？四面體間隙位置 數(shù)

16、與氧離子數(shù)之比又為若干？(b)在氧離子面心立方密堆積結(jié)構(gòu)中，對于獲得所有八面體間隙位置均填滿； 所有四面體間隙位置均填滿； 填滿一半八面體間隙位置； 填滿一半四面體間隙位置。穩(wěn)定結(jié)構(gòu)各需何種價(jià)離子,其中：( 1)( 2)( 3)( 4)并對每一種堆積方式舉一晶體實(shí)例說明之。解：(a)參見2-5題解答。(b)對于氧離子緊密堆積的晶體，獲得穩(wěn)定的結(jié) 構(gòu)所需電價(jià)離子及實(shí)例如下：1)填滿所有的八面體空隙, 2價(jià)陽離子, MgO；2)填滿所有的四面體空隙,1 價(jià)陽離子,Li2O；3)填滿一半的八面體空隙,4 價(jià)陽離子,TiO2；4)填滿一半的四面體空隙,2 價(jià)陽離子,ZnO。3-3 MgO晶體結(jié)構(gòu)，Mg

17、2半徑為0.072nm, 02-半徑為0.140nm,計(jì)算MgC晶體XX離子堆積系數(shù)(球狀離子所占據(jù)晶胞的體積分?jǐn)?shù))；計(jì)算MgO勺密度。解：參見 2-9 題。3-4 Li2O 晶體，Li+的半徑為0.074nm, 02-的半徑為0.140nm,其密度為1.646g/cm3，求晶胞常數(shù)a0;晶胞xxLi2O的分子數(shù)。解：按照已知密度計(jì)算：根據(jù)已知離子半徑計(jì)算：LiO4的棱為小XX的面對角線。從圖 3-1 所示尺寸關(guān)系知道：將已知數(shù)值代入上式并xx 得：3-5 試解釋(a)在AX型晶體結(jié)構(gòu)XX,NaCI型結(jié)構(gòu)最多;(b) MgAI2O4晶體結(jié)構(gòu) xx,按田r-與CN關(guān)系，Mg2+ AI3+都填充八

18、面體空隙，但在該結(jié)構(gòu)xxMg2+進(jìn)入四面體空隙，AI3+填充八面體 空隙；而在MgFe2O4吉構(gòu)xx，Mg2+填充八面體空隙，而一半 Fe3+填充四面體空隙。c) xx 和透輝石 xxSi:O 都為 1:3 ，前者為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，后者為鏈狀結(jié) 構(gòu)。答：(a)在AX型晶體結(jié)構(gòu)xx，一般陰離子X的半徑較大，而xx離 子A的半徑較小，所以X做緊密堆積，A填充在其空隙xx。大多數(shù)AX型化合物的 葉/r-在0.4140.732之間，應(yīng)該填充在八面體空隙, 即具有NaCI型結(jié)構(gòu)；并且NaCI型晶體結(jié)構(gòu)的對稱性較高，所以 AX型化合物大多具有NaCI型結(jié)構(gòu)。(b)按照xx、陰離子半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系，AI3

19、+與Mg2的配位數(shù)均應(yīng)該為 6，填入八面體空隙。但是，根據(jù) xx 規(guī)則，高電價(jià)離子填充于低配位的四面體空隙時，排斥力要比填充八面體空隙xx較大，穩(wěn)定性較差，所以AI3+填入八面體空隙，而Mg2填入四面體空 隙。而在MgFe2O4吉構(gòu)xx，由于Fe3+的八面體擇位能為0,可以進(jìn)入四 面體或八面體空隙，當(dāng)配位數(shù)為 4時，F(xiàn)e3+離子半徑0.049nm, Mg2+離子半徑0.057nm, Fe3+在四面體空隙xx更加穩(wěn)定，所以Mg2填充 八面體空隙、一半Fe3+填充四面體空隙。（C）XX和透輝石xxSi:O都為1:3。但是，XXXX的其它xx離子Be2+和AI3+的離子半徑較小，配位數(shù)較小（4或6）

20、，相互間斥力較大, 所以XX通過SiO4頂角相連形成六節(jié)環(huán)，再通過Be2+和AI3+將六節(jié) 環(huán)連接起來，離子堆積結(jié)合狀態(tài)不太緊密，這樣晶體結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。透 輝石XX是Mg2孫口 Ca2+離子半徑較大，配位數(shù)較大（分別為6和8），相互間斥力較小，所以透輝石通過SiO4頂角相連形成單鏈，離子堆 積結(jié)合狀態(tài)比較緊密。3-6敘述硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類原則及各種類型的特點(diǎn)，并舉一例說明之。解：硅酸鹽礦物按照硅氧四面體的連接方式進(jìn)行分類，具體類型見表3-1。表3-1硅酸鹽礦物的結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型共用氧數(shù)形狀絡(luò)陰離子氧硅比實(shí)例島狀0四面體SiO 44-4鎂橄欖石MgSiO4組群狀12六節(jié)環(huán)12-Si 6083.5

21、3綠寶石 BesAlgi 6O8鏈狀23單鏈Si 2O4-3 2.5透輝石CaMglSbO層狀3平面層Si4O04-2.5滑石 MgSi 4Oo(OH) 2架狀4骨架Sd2石英SiO23-7堇青石與XX有相同結(jié)構(gòu)，分析其有顯著的離子電導(dǎo)，較小的熱膨脹系數(shù)的原因。答：堇青石 Mg2AI3AISi5O18具有 xx 結(jié)構(gòu)，以（3AI3+2Mg2+ 置 換XXXX的（3Be2+2AI3+）。6個SiO4通過頂角相連形成六節(jié)環(huán), 沿C軸方向上下迭置的六節(jié)環(huán)內(nèi)形成了一個空腔， 成為離子遷移的通 道，因而具有顯著的離子電導(dǎo)；另外離子受熱后，振幅增大，但由于 能夠向結(jié)構(gòu)空隙 xx 膨脹，所以不發(fā)生明顯的體積

22、膨脹，因而熱膨脹 系數(shù)較小。3-8(a)什么叫陽離子交換?(b)從結(jié)構(gòu)上說明XX、XX陽離子交換容量差異的原因。(C)比較XX、XX同晶取代的不同，說明在平衡負(fù)電荷時為什么前者以水化陽離子形式進(jìn)入結(jié)構(gòu)單元層， 而后者以配位陽離子形式進(jìn)入結(jié) 構(gòu)單元層。答：(a)在粘土礦物XX，如果AI06層XX部分AI3+被Mg2+ Fe2+代替時，一些水化陽離子(如 Na+、Ca2+等)進(jìn)入層間，來平衡多余的負(fù)電荷， 在一定條件下這些陽離子可以被其它陽離子交換， 這種現(xiàn) 象稱為陽離子交換。(b) XX的陽離子交換容量較小，而XX的陽離子交換容量較大。因?yàn)?XX 是 1:1 型結(jié)構(gòu)，單網(wǎng)層與單網(wǎng)層之間以氫鍵相連

23、， 氫鍵強(qiáng)于 XX，水化陽離子不易進(jìn)入層間，因此陽離子交換容量較小。而XX是為2:1 型結(jié)構(gòu)，復(fù)網(wǎng)層間以XX相連，層間聯(lián)系較弱，水化陽離子容易進(jìn)入 復(fù)網(wǎng)層間以平衡多余的負(fù)電荷，因此 XX的陽離子交換容量較大。C) XX 和 XX 均為 2:1 型結(jié)構(gòu)。但是， XX 的鋁氧八面體層 XX 大約有1/3的AI3+被Mg2所取代，平衡電荷的水化陽離子半徑大，而且水化陽離子與負(fù)電荷之間距離遠(yuǎn)， 覆網(wǎng)層之間的結(jié)合力弱， 所以進(jìn)入層 間位置。XX的硅氧四面體層XX約1/6的Si4+被AI3+所取代，K+進(jìn) 入復(fù)網(wǎng)層間以平衡多余的負(fù)電荷，K+位于上下二層硅氧層的六邊形網(wǎng)絡(luò)的XX心，構(gòu)成K012, K+與硅氧

24、層XX的負(fù)電荷距離近，結(jié)合力較強(qiáng)，因此以配位離子形式進(jìn)入結(jié)構(gòu)單元。3-9在透輝石CaMgSi2O6晶體結(jié)構(gòu)xx, O2-與陽離子Ca2+ Mg2+Si4+配位型式有哪幾種，符合XX靜電價(jià)規(guī)則嗎？為什么?答：透輝石CaMgSi2O6, O2-與陽離子Ca2+ Mg2+ Si4+配位型式有三種，即2個橋氧和2個XX氧形成SiO4 ,6個xx氧形成MgO6,4 個橋氧和 4 個 XX 氧形成 CaO8。在教材的圖3-22bxx，同時與1個Si4+、2個Mg2+和1個Ca2硒己位的 XX 氧,其靜電價(jià)強(qiáng)度總和為 4X 1/4+2 X 2X 1/6+2 X 1/8= 23/12 ,而同時與1個Si4+、

25、1個Mg2+和 1個Ca2+配位的xx氧，其靜電價(jià)強(qiáng)度總和為4X 1/4+2 X 1/6+2 X 1/8=19/12，小于其負(fù)電價(jià)；同時與 2個 Si4+ 、2個Ca2+配位的橋氧，其靜電價(jià)強(qiáng)度總和為4X2X 1/4+2 X 2X 1/8=5/2 ,大于其負(fù)電價(jià)。所以不完全符合xx靜電 價(jià)規(guī)則。但是其總體電價(jià)仍然平衡的,晶體結(jié)構(gòu)仍然是穩(wěn)定的。原因在于Mg2孫口 Ca2+兩種離子的離子半徑不同、配位數(shù)不同、配位氧離子不同（橋氧或 XX氧）。3-10同為堿土金屬陽離子 Be2+、Mg2+ Ca2+其鹵化物BeF2和SiO2結(jié)構(gòu)同，MgF2與TiO2 （xx型）結(jié)構(gòu)同，CaF2則有螢石型結(jié)構(gòu)，分析

26、其原因。答：堿土金屬離子Be2+、Mg2+ Ca2+隨著原子序數(shù)的增大，離子半徑逐漸增大，極化性能變化不大。當(dāng)陰離子同為F-時，使得其葉/r- 增大，配位數(shù)增大，由BeF2的4配位到MgF2的6配位，再到CaF2 的 8 配位。3-11 XX結(jié)構(gòu)xxC原子按面心立方排列，為什么其堆積系數(shù)僅為34%答：為了分析晶體結(jié)構(gòu)方便起見，XX結(jié)構(gòu)xxC原子可以看成按面心 立方排列。但實(shí)際上由于C原子之間是共價(jià)鍵，具有方向性和飽和性, 每個C原子只與4個C原子形成價(jià)鍵（緊密相鄰），所以并沒有達(dá)到 緊密堆積（緊密堆積時每個原子同時與 12 個原子緊密相鄰），其晶 體結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在很多空隙。所以其堆積系數(shù)僅為 3

27、4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于緊密堆積的 74.05%。第四章 晶體結(jié)構(gòu)缺陷習(xí)題與解答4.1名詞解釋（a）弗倫克爾缺陷與XX缺陷；（b）刃型位錯和螺型位錯 解：（a）當(dāng)晶體熱振動時，一些能量足夠大的原子離開平衡位置而 擠到晶XX點(diǎn)的間隙XX，形成間隙原子，而原來位置上形成空位，這 種缺陷稱為弗倫克爾缺陷。如果正常 XX 點(diǎn)上原子，熱起伏后獲得能量離開平衡位置，躍遷到晶體的表面，在原正常XX點(diǎn)上留下空位,這種缺陷稱為XX缺陷。（b）滑移方向與位錯線垂直的位錯稱為刃型 位錯。位錯線與滑移方向相互平行的位錯稱為螺型位錯。4.2試述晶體結(jié)構(gòu)XX點(diǎn)缺陷的類型。以通用的表示法寫出晶體XX各種點(diǎn)缺陷的表示符號。試舉例寫出

28、CaCI2xxCa2-置換KCIxxK+或進(jìn)入到KCI間隙XX去的兩種點(diǎn)缺陷反應(yīng)表示式。解：晶體結(jié)構(gòu)XX的點(diǎn)缺陷類型共分：間隙原子、空位和雜質(zhì)原子等二種。在MX晶體XX，間隙原子的表示符號為 Ml或XI;空位缺陷的表示符號為：VM或 VX）如果進(jìn)入MX晶體的雜質(zhì)原子是A,則其表示符號可寫成：AM或 AX （取代式）以及Ai （間隙式）。當(dāng)CaCI2xxCa2+置換KCIxxK+而出現(xiàn)點(diǎn)缺陷，其缺陷反應(yīng)式如下:CaCl2+2ClClCaCI2xxCa2+進(jìn)入到KCI間隙xx而形成點(diǎn)缺陷的反應(yīng)式為:CaCI2+2 +2CICI4.3 在缺陷反應(yīng)方程式 xx，所謂位置平衡、電xx性、質(zhì)量平衡是指什么

29、？解：位置平衡是指在化合物MaXbxx Mxx點(diǎn)數(shù)與Xxx點(diǎn)數(shù)保持正確的比例關(guān)系，即 M： X=a： b。電 xx 性是指在方程式兩邊應(yīng)具有相同的有效電荷。質(zhì)量平衡是指方程式兩邊應(yīng)保持物質(zhì)質(zhì)量的守恒。4.4（a）在MgC晶體xx,xx缺陷的生成能為6ev,計(jì)算在25C和1600C時熱缺陷的濃度。（b）如果MgO晶體xx，含有百萬分之一 mol的AI2O3雜質(zhì)，則在1600C時，MgC晶體xx是熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢？說明原因。解：（a）根據(jù)熱缺陷濃度公式:exp（）由題意 G=6ev=6< 1.602 X 10- 19=9.612 X 10-19JK=1.38X 10-23 J/

30、KT1=25+273=298K T2=1600+273=1873K298K：exp =1. 92X10-511873K exp=8X 10-9（b）在MgOx勸口入百萬分之一的AI2O3雜質(zhì)，缺陷反應(yīng)方程為:此時產(chǎn)生的缺陷為 雜質(zhì)。而由上式可知: AI2O3= 雜質(zhì)當(dāng)加入 10-6 AI2O3 時,雜質(zhì)缺陷的濃度為雜質(zhì)二AI2O3=10-6由（a）計(jì)算結(jié)果可知：在1873 K,熱=8X 10-9顯然：雜質(zhì) > 熱,所以在 1873 K 時雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢。4.5對某晶體的缺陷測定生成能為 84KJ/mol，計(jì)算該晶體在1000K和 1500K時的缺陷濃度。解：根據(jù)熱缺陷濃度公式：exp（）

31、由題意 G=84KJ/moI=84000J/moI則 exp ()其中 R=8.314J/mol K當(dāng) T1=1000K時，exp ()二 exp=6.4 x 10-3當(dāng) T2=1500K時，exp () = exp=3.45 x 10-24.6 試寫出在下列二種情況，生成什么缺陷？缺陷濃度是多少？(a)在 AI2O3XX,添加 O.OImol%的 Cr2O3,生成淡 xx (b)在 AI2O3xx,添加0.5mol%的NiO,生成黃xx。解：（a）在AI2O3xx，添加O.OImol%的Cr2O3,生成淡xx的缺陷反 應(yīng)式為：Cr2O3生成置換式雜質(zhì)原子點(diǎn)缺陷。其缺陷濃度為：0.01%x =

32、 0.004%= 4X 10-3 %（b）當(dāng)添加0.5mol%的NiO在AI2O3xx,生成黃xx的缺陷反應(yīng)式為:2NiO2OO生成置換式的空位點(diǎn)缺陷。其缺陷濃度為：0.5%x = 0.3 %4.7 非化學(xué)計(jì)量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質(zhì)、壓力大小相關(guān)， 如果增大周圍氧氣的分壓，非化學(xué)計(jì)量化合物Fe1-xO及Zn 1+xO的密度將發(fā)生怎樣變化？增大？減少？為什么？ 解：（a）非化學(xué)計(jì)量化合物Fe1-xO,是由于正離子空位，弓I起負(fù)離 子過剩：2Fe Fe+ O2(g) 2Fe+ V+OOO2(g) OO + V+2h按質(zhì)量作用定律，平衡常數(shù)K=由此可得V & P 01/6即：鐵空位的濃度

33、和氧分壓的1/6次方XX，故當(dāng)周圍分壓增大時，鐵空位濃度增加，晶體質(zhì)量減小，則Fe1-xO的密度也將減小。(b)非化學(xué)計(jì)量化合物Zn 1+xO由于正離子填隙，使金屬離子過剩：Zn 0+26 + 02(g)根據(jù)質(zhì)量作用定律K= e 2得 P0-1/6即：間隙離子的濃度與氧分壓的 1/6 次方成反比， 故增大周圍氧分壓，間隙離子濃度減小，晶體質(zhì)量減小，則Zn 1+x O的密度也將減小。4.8非化學(xué)計(jì)量化合物 FexOxx Fe3+/Fe2+=0.1 ,求FexOxx的空位濃 度及 X 值。解：非化學(xué)計(jì)量化合物FexO,可認(rèn)為是a (mol)的Fe2O3溶入FeOxx缺陷反應(yīng)式為:Fe2O32Fe+

34、 V+3OO2a a此非化學(xué)計(jì)量化合物的組成為：Fe FeO已知： Fe3+/Fe2+= 0.1則：a = 0.044二 X = 2 a +(1 3 a ) = 1 a = 0.956又： V3+ = a = 0.044正常格點(diǎn)數(shù) N= 1+x= 1+0.956 = 1.956空位濃度為4.9 非化學(xué)計(jì)量氧化物 TiO2-x 的制備強(qiáng)烈依賴于氧分壓和溫 度：（a）試列出其缺陷反應(yīng)式。（b）求其缺陷濃度表達(dá)式。解：非化學(xué)計(jì)量氧化物 TiO2-x ，其晶格缺陷屬于負(fù)離子缺位而 使金屬離子過剩的類型。（a）缺陷反應(yīng)式為:2Ti Ti?/F0NT>022+3000O+2e' +02f(b

35、)缺陷濃度表達(dá)式:V4.10試比較刃型位錯和螺型位錯的異同點(diǎn)。解：刃型位錯和螺型位錯的異同點(diǎn)見表4-1所示。表4-1刃型位錯和螺型位錯的異同點(diǎn)刃型位錯螺型位錯與柏格斯矢量E的位置關(guān)系柏格斯矢量b與刃性位錯線垂直柏格斯矢量G與螺型位錯線平行位錯分類刃性位錯有正負(fù)之分螺形位錯分為左旋和 右旋位錯是否引起 晶體畸變和形 成應(yīng)力場引起晶體畸變和形成 應(yīng)力場，且離位錯線 越遠(yuǎn)，晶格畸變越小引起晶體畸變和形成 應(yīng)力場，且離位錯線 越遠(yuǎn)，晶格畸變越小位錯類型只有幾個原子間距的線缺陷只有幾個原子間距的線缺陷第五章 固溶體習(xí)題與解答5.1試述影響置換型固溶體的固溶度的條件。解:1. 離子尺寸因素從晶體穩(wěn)定性考慮

36、， 相互替代的離子尺寸愈相近， 則固溶體愈穩(wěn)定。若以 r1 和 r2 分別代表半徑大和半徑小的兩種離子的半徑。 當(dāng)它 們半徑差< 15%時，形成連續(xù)置換型固溶體。若此值在 15 30%寸,可以形成有限置換型固溶體。而此值 >30%時，不能形成固溶體。2、晶體的結(jié)構(gòu)類型形成連續(xù)固溶體的兩個組分必須具有完全相同的晶體結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)不同最多只能生成有限固溶體。3、離子的電價(jià)因素只有離子價(jià)相同或復(fù)合替代離子價(jià)總和相同寸， 才可能形成連續(xù)置換型固溶體。4、電負(fù)性因素電負(fù)性相近，有利于固溶體的生成。5.2 從化學(xué)組成、 相組成考慮，試比較固溶體與化合物、機(jī)械混合物的差別。解：從化學(xué)組成、相組成考

37、慮，固溶體、化合物和機(jī)械混合物的區(qū)別 列下表 5-1 比較之 。表 5-1 固溶體、化合物和機(jī)械混合物比較（以 AO溶質(zhì)溶解在B2O3溶劑中為例）比較 項(xiàng)固溶體化合物機(jī)械混合物化學(xué)組 成3-B-xAO 2（x =0 2）ABQAO+EO相組成均勻單相單相兩相有界面5.3試闡明固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計(jì)量化合物三者之間的異同點(diǎn)。列出簡明表格比較。解：固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計(jì)量化合物都屬晶體結(jié)構(gòu)缺陷,但它們又各有不同，現(xiàn)列表 5-2比較之。表5-2固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計(jì)量化合物比較形成原因形成條 件缺陷反應(yīng)固溶式溶解度肖特基缺陷MX0K以上弗倫克爾缺陷MXX<=只受溫度控制摻 雜 溶T

38、烝-吃固無限置解< 15% ,溶換型固A"電價(jià)體溶體=扌+電 價(jià)，AO 結(jié)構(gòu)同BO電負(fù)Bi-xAxO受溫度控制x=01有 限 固 溶 體組 分 缺 陷陽離子缺位間隙離 子半徑 小，晶體 結(jié)構(gòu)開 放，空隙 大性相近¥1F；+2Ff丁山-吃2CaQ'IICaCa- r< 30% :，cT電價(jià)CaO 5 A豐Zr4+電價(jià)Ch zi + 0* 42OoC逐l-K FjcF+h摻雜量 固溶度，受溫度控 制摻雜量 固溶度，受溫度控 制非 化 學(xué) 計(jì) 量 化 合 物陰離子間隙環(huán) 境 中 氣 氛 性 質(zhì) 和 壓 力 變 化+ 3Qo陽離子間隙陰離子缺位變價(jià)元 素氧化 物

39、在氧 化氣氛 中Q(g) T2Fe瓦I血¥30。+ V AQ > 2C1血 + 叫+QQ(g) -6+U (2詔)ZnOA+2e'Q(g)變價(jià)元 素氧化 物在還 原氣氛 中TSgoZriir °AbOi .Pq 1°；映、科_. I九>2Cr坦 + 3Oo型宓 + 30o+2%0（g）5.4試寫出少量 MgO摻雜到AI2O3XX少量YF3摻雜到CaF2中的缺陷方程。（a）判斷方程的合理性。（b）寫出每一方程對應(yīng)的固溶 式。解：3MgO2+ +300（ 1）2MgO2+ +200（ 2）YF3Y +F+2FF（3）2YF32Y +6FF（ 4）（

40、a）書寫缺陷方程首先考慮電價(jià)平衡，如方程（1）和（4）。在不等價(jià)置換時，3Mg2+72AI3+ ; 2Y3+宀3Ca2+這樣即可寫出一組缺陷方程。其次考慮不等價(jià)離子等量置換，如方程（2）和（3） 2Mg2+T2AI3+ ; Y3+ TCa2+。這樣又可寫出一組缺陷方程。在這兩組方程中，從結(jié)晶化學(xué)的晶體穩(wěn)定性考慮，在離子晶體中除螢石型晶體結(jié)構(gòu) 可以產(chǎn)生間隙型固溶體以外，由于離子晶體中陰離子緊密堆積， 間隙 陰離子或陽離子都會破壞晶體的穩(wěn)定性。 因而間隙型缺陷在離子晶體 中（除螢石型）較少見。上述四個方程以（2）和（3）較合理。當(dāng)然 正確的判斷必須用固溶體密度測定法來決定。b)(1)(2)(3)(

41、4)5.5 一塊金黃色的人造XX，化學(xué)分析結(jié)果認(rèn)為，是在AI2O3XX添 加了 0.5mol%NiO和0.02mol% Cr2O3試寫出缺陷反應(yīng)方程（置換型）及化學(xué)式。解：NiO和Cr2O3固溶入AI2O3的缺陷反應(yīng)為:2NiO2+ +2OOCr2O3固溶體分子式為： Cr取 1mol 試樣為基準(zhǔn)，則m= 0.005 ; m= 0.0002 ; m= 1 0.005 0.0002 = 0.9948V 2NiO 72AI2 O3Cr2 O3 7 aI2 O3取代前AI2O3所占晶格為:0.9948 + 0.005/2 + 0.0002 = 0.9975mol (AI2O3)取代后各組分所占晶格分

42、別為：Al2O3： molNiO： molCr2 O3 ： mol取代后，固溶體的分子式為:0.9973 AI2O3 0.005 NiO 0.0002 Cr2 O3或 Al1.9946Ni 0.005Cr0.0004 O2.9975 x=0.005, Y=0.00041.9946=20.0050.0004=2xy2.9975=3x5.6 ZnO是六方晶系，a=0.3242nm, c=0.5195nm,每個晶胞中含2個ZnO分子，測得晶體密度分別為 5.74，5.606 g/cm3，求這兩種情況下各產(chǎn)生什么型式的固溶體？解:六方晶系的晶胞體積V=4.73cm3在兩種密度下晶胞的重量分別為W仁d1

43、v=5.74X 4.73 X 10-23=2.72 X 10-22(g)W2二d2v=5.606< 4.73 X 10-23=2.65 X 10-22(g)理論上單位晶胞重W=2.69(g)密度是d1時為間隙型固溶體，是d2時為置換型固溶體。5.7對于MgOAI2O3和Cr2O3其正、負(fù)離子半徑比分別為0.47、0.36和0.40。AI2O3和Cr2O3形成連續(xù)固溶體。(a)這個結(jié)果可能嗎？為什么？ (b)試預(yù)計(jì)，在MgOCr2O3系統(tǒng)中的固溶度是有限還是很大？為什么？解：(a)AI2O3與Cr2O3有可能形成連續(xù)固溶體。因?yàn)?=10%< 15%結(jié)構(gòu)類型相同，均屬XX型結(jié)構(gòu)。(b)

44、對于MgO-Cr2O3系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)類型相差較大，前者為NaCl型，后者為XX型。雖然=14.89%< 15%也不可能形成完全互溶的固溶體，而只能是有限固溶。5.8 Al2O3在MgOxX各形成有限固溶體，在低共熔溫度1995C時,約有18wt% Al2O3溶入MgOxx MgO單位晶胞尺寸減小。試預(yù)計(jì)下列情況下密度的變化。 (a) Al3+ 為間隙離子， (b) Al3+ 為置換離子。解：（a） AI3+為間隙離子:缺陷反應(yīng)為： （1）固溶式分子式：（ 2）b）Al 3+為置換離子：缺陷反應(yīng)為： + （ 3）固溶式分子式：（ 4）取 100g 試樣為基準(zhǔn)：（為摩爾數(shù)）m= 0.176

45、(m 為摩爾數(shù))mMg© = = 2.035 MgOxX溶 18%wt的AI2O3后的分子式為:2.035 MgO 0.176 AI2O3 或 Mg2.035AI0.352O2.563 (5)(5)式各項(xiàng)除以 2.563 得 Mg0.794AI0.137O (6)由（6）式得 x=0.137 代入（2）（4）式，對（a）有即 Mg0.794AI0.137O(b)有 Mg0.794AI0.137O設(shè)：固溶前后晶胞體積不變，則密度變化為：，分別代表固溶前后密度）所以，固溶后的密度小于固溶前的密度。5.9用0.2mol YF3加入CaF2xx形成固溶體，實(shí)驗(yàn)測得固溶體的晶胞參數(shù)a=0.55

46、nm,測得固溶體密度p =3.64g/cm3，試計(jì)算說明固溶體的類型？ （元素的相對原子質(zhì)量： Y=88 . 9 0；C a=40 . 08；F=19 . 0 0）解：YF3加入CaF2的缺陷反應(yīng)方程如下:YF3Y +F+2FF (1)2YF32Y +V +6FF (2)方程(1)和(2)的固溶式： (1)Ca1-xYxF2+x (2) Ca(1-3/2x)YxF2按題意 x=0.2 代入上述固溶式得：間隙型固溶體分子式為Ca0.8Y0.2F2.2置換型固溶體分子式為Ca0.7Y0.2F2;它們的密度分別設(shè)為 pl和p 2。CaF2是螢石型晶體，單位晶胞內(nèi)含有 4個螢石分子。P 1=3.659

47、 (g/cm3)P 2=3.346 (g/cm3)由pl與p2計(jì)算值與實(shí)測密度P =3.64g/cm3比較，pl值接近3.64g/cm3，因此0.2mol YF3加入CaF2xx形成間隙型固溶體。第六章 熔體和非晶態(tài)固體6-1說明熔體中聚合物形成過程？答：聚合物的形成是以硅氧四面體為基礎(chǔ)單位， 組成大小不同的 聚合體?？煞譃槿齻€階段 初期：xx的分化;中期：縮聚并伴隨變形；后期：在一定時間和一定溫度下，聚合和解聚達(dá)到平衡。6-2 簡述影響熔體粘度的因素？答：影響熔體粘度的主要因素：溫度和熔體的組成。堿性氧化物含量增加，劇烈降低粘度。隨溫度降低，熔體粘度按指數(shù)關(guān)系遞增。6-3 名詞解釋（并比較其

48、異同）晶子學(xué)說和無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說 單鍵強(qiáng) 分化和縮聚 網(wǎng)絡(luò)形成劑和網(wǎng)絡(luò)變性劑答：晶子學(xué)說：玻璃內(nèi)部是由無數(shù)“晶子”組成，微晶子是帶有晶格變形的有序區(qū)域。它們分散在無定形 xx 中質(zhì)， 晶子向無定形部分過渡是逐漸完成時， 二者沒有 明顯界限。無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說： 凡是成為玻璃態(tài)的物質(zhì)和相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)一樣， 也是由一個三度空間網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。 這種網(wǎng)絡(luò) 是由離子多面體 （三角體或四面體） 構(gòu)筑 起來的。晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)是由多面體無數(shù)次有 規(guī)律重復(fù)構(gòu)成， 而玻璃中結(jié)構(gòu)多面體的重 復(fù)沒有規(guī)律性。單鍵強(qiáng)：單鍵強(qiáng)即為各種化合物分解能與該種化合物配位數(shù)的商。分化過程：架狀SiO4斷裂稱為熔融XX的分化過程。縮聚過程： 分化

49、過程產(chǎn)生的低聚化合物相互發(fā)生作用， 形成級次較高的聚合物，次過程為縮聚過程。網(wǎng)絡(luò)形成劑：正離子是網(wǎng)絡(luò)形成離子，對應(yīng)氧化物能單獨(dú)形成玻璃。即凡氧化物的單鍵能/熔點(diǎn) 0.74kJ/mol.k者稱為網(wǎng)絡(luò)形成劑。網(wǎng)絡(luò)變性劑：這類氧化物不能形成玻璃，但能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使玻璃性質(zhì)改變，即單鍵強(qiáng)/熔點(diǎn)V0.125kJ/mol.k 者稱為網(wǎng)絡(luò)變形劑。6-4試用實(shí)驗(yàn)方法鑒別晶體SiO2、SiO2玻璃、硅膠和SiO2熔體。它們的結(jié)構(gòu)有什么不同?答：利用X射線檢測。晶體Si02質(zhì)點(diǎn)在三維空間做有規(guī)律的排列，各向異性。SiO2熔體一內(nèi)部結(jié)構(gòu)為架狀，近程有序，遠(yuǎn)程無序。SiO2玻璃一各向同性。6-5硅膠一疏松多孔。

50、玻璃的組成是13wt%Na2O 13wt%CaO 74wt%SiO2計(jì)算橋氧分?jǐn)?shù)?解:NqOCaOSi02wt%131374mol0.210.231.23mol%12.613.873.6R=(12.6+13.8+73.6 X 2)/ 73.6=2.39V Z=4 X=2R- Z=2.39 X 2 - 4=0.72Y二Z- X= 4 - 0.72=3.28氧橋 %=3.28/ (3.28 X 0.5+0.72 )=69.5%6- 6有兩種不同配比的玻璃，其組成如下:序號Na2O(wt%)Al 2Q(wt%)SiO2(wt%)181280212880試用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)說明兩種玻璃高溫下粘度的大小?解

51、：對于 1: Z=4 R1=O/Si=2.55 X1=2R- 4=1.1 Y仁Z-X1= 4 - 1.1=2.9對于 2: R2= O/Si=2.45 X2=2R2- 4=0.9Y2二 4 - X2= 4 - 0.9=3.1 Y1< Y2 序號1的玻璃組成的粘度比序號2的玻璃小。6- 7在SiO2中應(yīng)加入多少Na2O使玻璃的O/Si=2.5，此時析 xx 能力是增強(qiáng)還是削弱？ 解：設(shè)加入x mol的Na2O而SiO2的量為y mol。則 O/Si=（x+2y）/ y =2.5二x=y/2 即二者的物質(zhì)量比為1:2時，O/Si=2.5 。因?yàn)?O/Si 增加了，粘度下降，析 xx 能力增強(qiáng)

52、了。6- 8有一種平板玻璃組成為 14Na2O- 13CaO- 73SiO2（ wt%重量百分比），其密度為 2.5g/cm3,計(jì)算玻璃的原子堆積系數(shù)（AFP為多少？計(jì)算該玻璃的結(jié)構(gòu)參 數(shù)值？解：該玻璃的平均分子量GM=0.14< 62+0.13 X 56+0.73 X 60.02=59.77在 1?3xx 原子數(shù)為n=p No/GM=2.5X 10-24X 6.02 X 1023/59.77 =0.252 個/?3在 1?3 原子所占體積V=0.0252X 4/3 n 0.14 X 2X 0.983+0.13 X 1.063+0.73 X 0.393+(0.14+0.13+0.73 X

53、2)X 1.323=0.4685 AFP二 0.46結(jié)構(gòu)參數(shù):NaOCaOSiO2wt%141373mol0.230.231.22mol%13.713.772.6R=(13.7+13.7+72.6 X 2)/ 72.6=2.38V Z=4 X=2F- Z=2.38 X 2 - 4=0.76Y二Z X= 4 - 0.76=3.246- 9試比較硅酸鹽玻璃與硼酸鹽玻璃在結(jié)構(gòu)與性能上的差異。答：結(jié)構(gòu)差異：硅酸鹽玻璃：石英玻璃是硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)。石英玻璃是硅氧四面體SiO4以頂角相連 而組成的三維架狀結(jié)構(gòu)。由于Si O-Si鍵角變動范圍大，使石英玻璃中SiO4四面體排列成無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。SiO2是硅酸鹽玻璃中的主要氧化物。硼酸鹽玻璃：B和0交替排列的平面六角環(huán)的B O集團(tuán)是硼酸鹽玻璃的重要基元，這些環(huán)通過 BOB鏈連成三維網(wǎng)絡(luò)。B2O3是網(wǎng)絡(luò)形成 劑。這種連環(huán)結(jié)構(gòu)與石英玻璃硅氧四 面體的不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)不同，任何 OB三角體的周圍空間并不完全被臨接 的三角體所填充，兩個原子接近的可 能性較小。性能差異：硅酸鹽玻璃：試劑和氣體介質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高、生產(chǎn)