無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案

1、歡迎下載7組成大小不同的聚合聚合和解聚達(dá)到平衡。6-1 說(shuō)明熔體中聚合物形成過(guò)程？答：聚合物的形成是以硅氧四面體為基礎(chǔ)單位， 體?？煞譃槿齻€(gè)階段 初期：石英的分化；中期：縮聚并伴隨變形；后期：在一定時(shí)間和一定溫度下，6-2 簡(jiǎn)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（并比較其異同）晶子學(xué)說(shuō)和無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)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(shuō)：玻璃內(nèi)部是由無(wú)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(wú)定形介中質(zhì)，晶子向無(wú)定形部分過(guò)渡是逐漸完成時(shí)，二者沒(méi)有明

2、顯界限。無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)：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(gè)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(lái)的。晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)是由多面體無(wú)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(méi)有規(guī)律性。單鍵強(qiáng)：?jiǎn)捂I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(guò)程：架狀SiO4斷裂稱為熔融石英的分化過(guò)程。縮聚過(guò)程：分化過(guò)程產(chǎn)生的低聚化合物相互發(fā)生作用，形成級(jí)次較 高的聚合物，次過(guò)程為縮聚過(guò)程。網(wǎng)絡(luò)形成劑：正離子是網(wǎng)絡(luò)形成離子，對(duì)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/molk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

3、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) 0.125kJ/molk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(cè)。晶體SiO2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(wú)序。SiO2玻璃一各向同性。硅膠一疏松多孔。6-5玻璃的組成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2,計(jì)算橋氧分?jǐn)?shù)？解:Na2OCaOSiO2wt%131374mol0.210.231.23mol%12.613.873.6R=(12.6+13.8+73.6 2)X73.6=

4、2.39 Z=4 X=2R - Z=2.39 >2 - 4=0.72Y=Z - X= 4 - 0.72=3.28氧橋 %=3.28/ (3.28X 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(hào)Na2O(wt%)Al 2O3(Wt%)SiO2(wt%)181280212880試用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)說(shuō)明兩種玻璃高溫下粘度的大小?解：對(duì)于 1： Z=4 R1=O/Si=2.55X1=2R1 - 4=1.1 Y 1=Z - X1= 4 - 1.1=2.9對(duì)于 2: R2= O/Si=2.45X2=2R2 - 4=0.9 丫2= 4 - X2= 4 - 0.9=3.1 丫1

5、丫2二序號(hào)1的玻璃組成的粘度比序號(hào)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(shí)析晶能力是 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 x=y/2即二者的物質(zhì)量比為1:2時(shí)，O/Si=2.5。因?yàn)镺/Si增加了，粘度下降，析晶能力增強(qiáng)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=0.14X62+0.13 洛6+0.73

6、 60.02=59.77在1?3中原子數(shù)為n=p No/GM=2.5X 1-04 怡.02 X023/59.77 =0.252 個(gè)/?3在1?3原子所占體積V=0.0252 >4/3 n 0.14 2>0.983+0.13 X 1.063+0.73X 0.393+(0.14+0.13+0.73X 2)X 1.323=0.4685 AFP=0.46結(jié)構(gòu)參數(shù):Na2OCaOSiO2wt%141373mol0.230.231.22mol%13.713.772.6R=(13.7+13.7+72.6 2)X72.6=2.38 Z=4 X=2R - Z=2.38 >2 - 4=0.76Y

7、=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(dòng)范圍大，使石英 玻璃中SiO4四面體排列成無(wú)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 BO集團(tuán)是 硼酸鹽玻璃的重要基元，這些環(huán)通過(guò) 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(gè)原子接近的可能

8、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)方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。硼酸鹽玻璃：硼酸鹽玻璃有某些優(yōu)異的特性。 例如：硼酐是唯 一能用以制造有吸收慢中子的氧化物玻璃； 氧化硼 玻璃的轉(zhuǎn)化溫度比硅酸鹽玻璃低得多；硼對(duì)中子射 線的靈敏度高，硼酸鹽玻璃作為原子反應(yīng)堆的窗口 對(duì)材料起屏蔽中子射線的作用。6-10解釋硼酸鹽玻璃的硼反?，F(xiàn)象？答：硼反?，F(xiàn)象：隨著 Na20（ R2O）含量的增加，橋氧數(shù)增大，熱 膨脹系數(shù)逐漸下降。當(dāng) Na20含量達(dá)到15%16%時(shí)， 橋氧又開(kāi)始減少，熱膨脹系數(shù)重新上升，這種反?，F(xiàn)象 就是硼反?，F(xiàn)象。硼反?，F(xiàn)象原因：當(dāng)數(shù)量不多的堿金屬氧化物同B2O3 起熔融時(shí)，堿金屬所提供的氧不像熔融 SiO2玻璃中作