无机材料科学基础复习知识点总结

1、无机材料科学与基础1.名词解释二八面体：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体结构。三八面体：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体结构。稳态扩散：扩散质点浓度不随时间变化。不稳态扩散：扩散质点浓度随时间变化，扩散通量与位置有关。互扩散：有浓度差的空间扩散。自扩散：没有浓度差的扩散。顺扩散：由高浓度区向低浓度区的扩散叫顺扩散，又称下坡扩散。 逆扩散：由低浓度区向高浓度区的扩散叫逆扩散，又称上坡扩散。本征扩散：不含有不含有任何杂质的物质中由于热起伏引起的扩散。非本征扩散：非热能引起，如由杂质引起的扩散。刃型位错：滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。螺型位错：位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错热缺陷：在没有外来原子时，当晶体的热力学温度高于0K时，由于晶格内原子热振动，使一部分能量较大的原子离开正常的平衡位置，造成缺陷，这种由于原子热振动而产生的缺陷称为热缺陷。杂质缺陷：由于杂质进入晶体而产生的缺陷。点缺陷：在三维方向上尺寸都很小（远小于晶体或晶粒的线度）的缺陷。线缺陷：是指晶体内部结构中沿着某条线（行列）方向上的周围局

2、部范围内所产生的晶格缺陷。它的表现形式主要是位错。弗兰克尔缺陷：在晶格内原子振动时，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，变成间隙原子，而在原来的位置上形成一个空位，这样的缺陷称为弗兰克尔缺陷。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，这种缺陷称为肖特基缺陷。类质同晶：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其他离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。一致熔融化合物：是一种稳定的化合物，它与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时所产生的液相与化合物组成一致，故称一致熔融化合物。不一致熔融化合物：是一种不稳定的化合物，加热这种化合物到某一温度便发生分解，分解产物是一种液相和一种晶相，二者组成与化合物皆不相同，故称不一致熔融化合物。均匀成核：是指晶核从均匀的单相熔体中产生的几率是处处相同的。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。烧成

3、：烧成是在一定的温度范围内烧制成致密体的过程。烧结：压制成型后的粉状物料在低于熔点的高温作用下、通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高、逐渐变成具有一定的几何形状和坚固整体的过程。萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。属于萤石型结构的晶体有：BaF2、PbF2、SnF2、CeO2、ThO2、UO2等。反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。如Li2O,Na2O,K2O等。架状结构:硅氧四面体之间通过四个顶角的氧桥连起来，向三维空间无限发展的骨架状结构称为架状结构。层状结构：SiO4之间通过三个氧桥相连，在二维平面无限延伸构成的硅氧四面体层称层状结构。岛状结构：在硅酸盐晶体结构中，SiO4以孤立状态存在，SiO4之间通过其他阳离子连接起来，这种结构称为岛状结构。桥氧：在有限四面体群中连接两个Si4+离子的氧称为桥氧。由于这种氧的电价已经饱和，一般不再与其它正离子配位，故桥氧亦称为非活性氧。非桥氧：在有限四面体群中只有一侧与Si4+离子相连的氧称为非桥

4、氧。另一侧可与其它正离子配位，故非桥氧亦称为活性氧。正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石。反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。位移性转变：这种转变不打开任何键，也不改变原子最临近的配位数，仅仅使结构发生畸变，原子位置发生少许位移。是高低温转变，所需能量低，属于可逆转变，转变速度快。重建性转变：是破坏原有原子间化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。需要破坏化学键，所需能量高，有些是不可逆转变，转变速度慢。一级相变：体系有一相变为另一相时，两相的化学势相等但化学势的一级导数不相等的称为一级相变。二级相变：体系有一相变为另一相时，两相的化学势相等，一级导数也相等，但二级导数不相等的称为二级相变。点群:晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称抽和旋转反抻轴）的集合称为对称型，也称点群。空间群:一个晶体构造中所有对称要素集合。置换型固溶体：溶质原子进入晶格中正常结点位置而取代基质中的原子。间隙型固溶

5、体：溶质原子进入晶格中的间隙位置。单形：由对称要素联系起来的一组晶面的集合。聚形；含有两个或两个以上单形的晶形称为聚形。熔体：特指加热到较高温度才能熔化的物质的液体，即具有较高熔点物质的液体（粘度大）。这种液体结构具有近程有序和远程无序的特征。或也称熔体是不同聚合程度的各种聚合物的混合物。配位数（CN） 一个原子或离子的配位数是指在晶体结构中该原子或离子的周围，与它直接相邻的原子个数或所有异号离子的个数。结晶化学定律：晶体的结构取决于其组成质点的数量关系、大小关系与极化性能。他概括了影响离子晶体结构的三个主要因素。非化学计量化合物：实际的化合物中，有一些化合物不符合定比定律，负离子与正离子的比例并不是一个简单的固定的比例关系，这些化合物称为非化学计量化合物。范德华力：一般是指固体表面与被吸附质点（例如气体分子）之间相互作用力。对称操作：反映、反抻、旋转、平移熔体性质：粘度，导电性，表面张力简单对称操作；反映、反抻、平移简单对称要素：对称面、对称中心、对称抽晶体特性：自限性、均一性、异相性、对称性、最小内能、最大稳定性、具有固定的熔点硅酸盐晶体结构可以分为五类：岛状、组群状、链状、层状、

6、架状球体的紧密堆积分为：等径球体和不等径球体描述晶胞的方法：坐标法，球体的紧密堆积法，配位多面体连接方式2.简答题为什么对称轴不存在5次和高于6次以上的？1.因为5次和高于6次对称轴的存在都违反晶体的格子构造规律，它们所构成的面网网孔均不能无间隙地排满整个平面，结果在面网上就出现空隙，这在晶体格子构造中是不可能存在的。2.另外，从基转角来看，只有等于360o、180o、120o、90o、60o、0o,才能整除360o，即n=360/为整数。3.正五边形上两平行行列ad和bc得结点间距不等，违反空间格子规律，所以5次对称轴在晶体上是不存在的。解释在AX型晶体结构中，NaCl型结构最多？在AX型晶体结构中，一般阴离子X的半径较大，而阳离子A的半径较小，所以X做紧密堆积，A填充在其空隙中。大多数AX型化合物的r+/r-在0.4140.732之间，应该填充在八面体空隙，即具有NaCl型结构；并且NaCl型晶体结构的对称性较高，所以AX型化合物大多具有NaCl型结构。用NaCl结构理论解释水泥熟料中死烧MgO和CaO结构的不同？NaCl结构是一种立方面心格子，其中阴离子按最紧密方式堆积，阳离子充

7、填于全部的八面体的空隙中，阴阳离子的配位数都为6。水泥熟料中死烧MgO和CaO结构与NaCl结构相似，结构非常稳定水化速度缓慢，会影响水泥的安定性。但由于Ca2+半径比Mg2+半径大得多，因而在CaO结构中，O2-被“撑开”，这样，CaO结构不如MgO的结构稳定，游离CaO水化速度比游离MgO要快些，游离CaO加热即可水化，而游离MgO经压蒸才能水化。TiO2的性质及应用.1. 在光学性质上具有很高的折射率。2.在电学性质上具有高的介电系数。因此，成为制备光学玻璃的原料，也是无线电陶瓷中需要得晶相。3.TiO2的纳米和介孔材料有催化、净化效果，用于光催化下的净化功能。用岛状结构理论解释水泥熟料中C2S和C2S结构的不同？如果Mg2+离子位置全部换成Ca2+离子，就是水泥熟料中的-C2S的结构,其中Ca2+的配位数为6.结构稳定，活性低在水泥中几乎是惰性的。但如其中的Ca2+的配位数为8和6两种配位时，是C2S ，则属单斜晶系，随亦为岛式结构，由于其配位不规则，化学性质活泼，能与水发生水化反应。用晶体结构理论解释石灰石中方解石的结构。 水泥原料石灰石中方解石的结构可看成是变了形的NaCl

8、结构形式，只要将NaCl的三次轴竖立并加压，使棱的夹角由90变至10155，然后以Ca2+代 替Na+，CO32-代替Cl-。在CO32-中的C4+在中心，三个O2- 围绕C在一平面 上成一等边三角形。Ca2+的配位数为6。金刚石结构中C原子按面心立方排列，为什么其堆积系数仅为34%？每个C原子周围都有四个碳，碳原子之间形成共价键，所以配位数是4，共价键有方向性和饱和性，1个C与4个C形成价键没有达到紧密堆积，结构内有空隙，堆积密度仅为34%，而不是74.05%。分析说明高岭石，蒙脱石结构特点及其结构差异，并说明性质和结构的相关性。高岭石：1:1层状结构，有解理性，层间为氢键。因此可交换的阳离子容量小。水分子不易进入单网层之间，晶体不会因为水含量增加膨胀，固具有很好的可塑性。蒙脱石：2:1层状结构，有解理性，层间为范氏键，易吸水，有膨润性。具有很高的阳离子交换能力。对Na、Ca、Mg、Al、H等正离子均有强的交换性。表征硅酸盐晶体的化学式方法有几种，分别是什么？并进行比较。表征硅酸盐晶体的化学式方法有两种：一种是所谓的氧化物法，另一种是无机络盐表示法。比较：氧化物表示法的优点在于一目了

9、然地反映出晶体的化学组成，可以按此组成配料来进行晶体的实验室合成。无机络盐表示法则可以比较直观地反映出晶体所属的结构类型，进而可对晶体结构及性质作出一定程度的预测，两种表示方法之间可以相互转换。非化学计量化合物的缺陷及特点.实际的化合物中，有一些化合物不符合定比定律，负离子与正离子的比例并不是一个简单的固定的比例关系，这些化合物称为非化学计量化合物。 由于负离子缺位，使金属离子过剩；由于间隙正离子，使金属离子过剩；由于间隙负离子，使负离子过剩；由于正离子空位，引起负离子过剩。非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶性；缺陷浓度与温度有关，这点从平衡常数中可以看出；非化学计量化合物都是半导体。为什么非计量化合物都是N型或P型半导体材料？在非计量化合物中，有阴离子缺位型、阳离子填隙型，这两种缺陷都产生电子导电，所以是N型半导体材料；还有阴离子间隙型、阳离子空隙型，这两种缺陷都产生电子空穴，在电场作用下运动而导电，所以是P型半导体材料。影响形成置换固溶体的因素有哪些？答：离子尺寸因素：相互替代的离子尺寸愈相近，则固溶体愈稳定。离子的价电因素：只有离子价相同时或离子价总和相同时才可能生成连续置换型固溶体。晶体的结构因素：晶体结构相同是生成连续固溶体的必要条件，结构不同最多只能生成有限固溶体。电负性因素：电负性相近，有利于固溶体的生成，电负性差别大，倾向于生成化合物。形成固溶体后对晶体性质的影响？ 活化晶格，促进烧结，物质间形成固溶体时，由于晶体中出现了缺陷，故使晶体内能大大提高，活化了晶格，促进烧结进行 稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生催化剂，某些固溶体由于具有可变价阳离子，可随不同气氛而变化，使得在其晶格结构不变的情况下容易做到对还原气体赋予其晶格中的氧，从氧化性气体中取得氧溶入晶格中，从而起到催化消除有害气体的

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