習(xí)題課章已完成

1、習(xí)題課章已完成4-2試述晶體構(gòu)造中點(diǎn)缺陷的類(lèi)型。以通用的表示法寫(xiě)出晶體中各種點(diǎn)缺陷的表示符號(hào)。試舉例寫(xiě)出CaCl2中Ca2+置換KCl中K+或進(jìn)入到KCl間隙中去的兩種點(diǎn)缺陷反響表示式。 解：晶體構(gòu)造中的點(diǎn)缺陷類(lèi)型：間隙原子、空位和雜質(zhì)原子等三種。 在MX晶體中，間隙原子的表示符號(hào)為Mi或Xi；空位缺陷的表示符號(hào)為：VM或VX。雜質(zhì)缺陷的表示符號(hào)為：AM或AX取代式以及Ai間隙式。當(dāng)CaCl2中Ca2+進(jìn)入到KCl間隙而出現(xiàn)點(diǎn)缺陷，其缺陷反響式如下：當(dāng)CaCl2中Ca2+置換KCl而出現(xiàn)點(diǎn)缺陷，其缺陷反響式如下：4-4a在MgO晶體中，肖特基缺陷的生成能為6ev，計(jì)算在25和1600時(shí)熱缺陷的

2、濃度。 b如果MgO晶體中，含有百萬(wàn)分之一mol的Al2O3雜質(zhì)，那么在1600時(shí)，MgO晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢(shì)還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì)？說(shuō)明原因。 解：a根據(jù)熱缺陷濃度公式：G=6ev=61.60210-19=9.61210-19 (J) k=1.3810-23 (J/K) T1=25+273=298 (K) T2=1600+273=1873 (K)25oC1600b在MgO中參加百萬(wàn)分之一的Al2O3雜質(zhì)，缺陷反響方程為： xx此時(shí)產(chǎn)生的缺陷為 雜質(zhì)缺陷當(dāng)參加10-6 Al2O3時(shí)，雜質(zhì)缺陷的濃度為 ：10-6由a計(jì)算結(jié)果可知：在1873 K，熱缺陷濃度=8.410-9顯然： 雜質(zhì)缺陷濃度熱缺陷濃

3、度，所以在1873 K時(shí)雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì)。 4-6試寫(xiě)出在以下二種情況，生成什么缺陷？缺陷濃度是多少？1在Al2O3中，添加0.01mol%的Cr2O3，生成淡紅寶石2在Al2O3中，添加0.5mol%的NiO，生成黃寶石。 1生成淡紅寶石的缺陷反響式為：2生成黃寶石的缺陷反響式為： 缺陷濃度為：2X0.01=0.02 (mol%) 缺陷濃度為：(1/2)X0.5=0.025 (mol%)4-7非化學(xué)計(jì)量缺陷的濃度與周?chē)鷼夥盏男再|(zhì)、壓力大小相關(guān)，如果增大周?chē)鯕獾姆謮?，非化學(xué)計(jì)量化合物Fe1-xO及Zn1+xO的密度將發(fā)生怎樣變化？增大？減少？為什么？鐵空位的濃度和氧分壓的1/6次方成正比，故當(dāng)

4、周?chē)謮涸龃髸r(shí)，鐵空位濃度增加，晶體質(zhì)量減小，那么Fe1-xO的密度也將減小。 間隙離子的濃度與氧分壓的1/6次方成反比，故增大周?chē)醴謮?，間隙離子濃度減小，晶體質(zhì)量減小，那么Zn1+xO的密度也將減小。 OO = 1 4-9 非化學(xué)計(jì)量氧化物TiO2-x的制備強(qiáng)烈依賴(lài)于氧分壓和溫度：1試列出其缺陷反響式。2求其缺陷濃度表達(dá)式。2缺陷濃度表達(dá)式:1試列出其缺陷反響式:4.10 試比較刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的異同點(diǎn)。解：刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的異同點(diǎn)見(jiàn)下表刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的異同點(diǎn)刃型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)與柏格斯矢量的位置關(guān)系柏格斯矢量與刃型位錯(cuò)線(xiàn)垂直柏格斯矢量與螺型位錯(cuò)線(xiàn)平行位錯(cuò)分類(lèi)刃型位錯(cuò)有正負(fù)之分螺型位錯(cuò)

5、分為左旋和右旋位錯(cuò)是否引起晶體畸變和形成應(yīng)力場(chǎng)引起晶體畸變和形成應(yīng)力場(chǎng)，且離位錯(cuò)線(xiàn)越遠(yuǎn)，晶格畸變?cè)叫∫鹁w畸變和形成應(yīng)力場(chǎng)，且離位錯(cuò)線(xiàn)越遠(yuǎn)，晶格畸變?cè)叫∥诲e(cuò)類(lèi)型只有幾個(gè)原子間距的線(xiàn)缺陷只有幾個(gè)原子間距的線(xiàn)缺陷第五章 固溶體 第一節(jié) 固熔體的分類(lèi) 第二節(jié) 置換型固溶體 第三節(jié) 間隙型固溶體 第四節(jié) 固溶體的性質(zhì) 第五節(jié) 固溶體的研究方法5.1 試述影響置換型固溶體的固溶體的條件。從晶體穩(wěn)定性考慮，相互替代的離子尺寸愈相近，那么固溶體愈穩(wěn)定。假設(shè)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(r1 - r2)30%時(shí)，不能形成固溶體。形成連續(xù)固溶體的兩個(gè)組分必須具有完全一樣的晶

6、體構(gòu)造。構(gòu)造不同最多只能生成有限固溶體。只有離子價(jià)一樣或復(fù)合替代離子價(jià)總和一樣時(shí)，才可能形成連續(xù)置換型固溶體。電負(fù)性相近，有利于固溶體的生成。解：1、 離子尺寸因素2、晶體的構(gòu)造類(lèi)型3、離子的電價(jià)因素4、電負(fù)性因素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)械混合物的差異。固溶體、化合物和機(jī)械混合物比較比較項(xiàng)固溶體化合物機(jī)械混合物化學(xué)組成B2-xAxO3-x/2(x=02)AB2O4AO+B2O3相組成均勻單相單相兩相有界面5.3 試說(shuō)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(jiǎn)明表格比較。1、形成原因2、形成條件3、缺陷反響舉例4、固溶式5、溶解度5-4試寫(xiě)出少量

7、MgO摻雜到Al2O3中和少量YF3摻雜到CaF2中的缺陷方程。a判斷方程的合理性。b寫(xiě)出每一方程對(duì)應(yīng)的固溶式 判斷缺陷方程的合理性：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構(gòu)造可以產(chǎn)生間隙型固溶體外，由于離子晶體中陰離子嚴(yán)密堆積，間隙陰離子或陽(yáng)離子都會(huì)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(jiàn)。上述四個(gè)方程以和較合理。但正確的判斷必須用固溶體密度測(cè)定法來(lái)決定。5-5 一塊金黃色的人造剛玉，化學(xué)分析結(jié)果認(rèn)為，是在Al2O3中添加了0.5molNiO和0.02mol%Cr2O3。試寫(xiě)出缺陷反響方程(置換型)及化學(xué)式。解：缺陷反響式為 2 : 2 : 1

8、 0.5% : 0.5% : 0.25% 1 : 2 0.02% : 0.04% 固溶體的化學(xué)式為： Al20.50.04%Ni0.5%Cr0.04%O30.25% 即 AlNiCrO5-9用0.2mol YF3參加CaF2中形成固溶體，實(shí)驗(yàn)測(cè)得固溶體的晶胞參數(shù)a=0.55nm，測(cè)得固溶體密度=3.64g/cm3，試計(jì)算說(shuō)明固溶體的類(lèi)型？元素的相對(duì)原子質(zhì)量：Y=88.90；Ca=40.08；F=19.00將x=0.2代入上述固溶式得：置換型固溶體分子式為CaYF2 間隙型固溶體分子式為CaYF由1與2計(jì)算值與實(shí)測(cè)密度=3.64g/cm3比較，2值接近3.64g/cm3，因此0.2mol YF3

9、參加CaF2中形成間隙型固溶體1=2=第六章 熔體和非晶態(tài)固體 第一節(jié) 熔體的構(gòu)造 第二節(jié) 熔體的性質(zhì) 第三節(jié) 玻璃的通性 第四節(jié) 非晶態(tài)固體形成 第五節(jié) 玻璃的構(gòu)造 第六節(jié) 玻璃實(shí)例 說(shuō)明熔體中聚合物形成的過(guò)程.解：聚合物的形成是以硅氧四面體為根底單位，組成大小不同的聚合體?？煞譃槿齻€(gè)階段：初期：熔融石英的分化解聚過(guò)程架狀SiO4的斷裂；中期：聚合物的變形和縮聚；后期：在一定時(shí)間和一定溫度下，聚合和解聚，到達(dá)平衡縮聚平衡6.2 簡(jiǎn)述影響熔體黏度的因素.答：影響熔體黏度的主要因素：溫度和熔體的組成。1溫度的影響：隨溫度降低，熔體黏度按指數(shù)關(guān)系遞增。2組成的影響： a、 O/Si比 b、氧化物

10、一價(jià)、二價(jià)、三價(jià)、四價(jià)6.3 名詞解釋(并比較其異同) 晶子學(xué)說(shuō)和無(wú)規(guī)那么網(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)變性劑比較：上述兩種假說(shuō)的觀點(diǎn)正在逐步靠近。比較統(tǒng)一的看法是：玻璃是具有近程有序、遠(yuǎn)程無(wú)序構(gòu)造特點(diǎn)的無(wú)定形物質(zhì)。目前雙方對(duì)于無(wú)序與有序區(qū)大小、比例和構(gòu)造等仍有分歧。 晶子學(xué)說(shuō)和無(wú)規(guī)那么網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)晶子學(xué)說(shuō)： 玻璃內(nèi)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)定形介質(zhì)中，晶子向無(wú)定形局部過(guò)渡是逐漸完成的，二者沒(méi)有明顯界限。無(wú)規(guī)那么網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)：但凡稱(chēng)為玻璃態(tài)的物質(zhì)與相應(yīng)的晶體構(gòu)造一樣，也是由一個(gè)三度空間網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。這種網(wǎng)絡(luò)是離子多面體構(gòu)筑起來(lái)的。晶體構(gòu)造網(wǎng)是由多面體無(wú)

11、數(shù)次有規(guī)律重復(fù)而構(gòu)成，而玻璃中構(gòu)造多面體重復(fù)沒(méi)有規(guī)律性。網(wǎng)絡(luò)形成劑：正離子為網(wǎng)絡(luò)形成離子，對(duì)應(yīng)氧化物能單獨(dú)形成玻璃。即凡氧化物單鍵強(qiáng)度335kJmol稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)形成劑。 網(wǎng)絡(luò)變性劑： 正離子稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)變性離子，其單鍵強(qiáng)度1 Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子，Z=4 Y=2Z2R2(42.007)3.986對(duì)2玻璃， Na2O/Al2O312.1/4.87 1 Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子，Z=4 X2RZ22.07840.156Y=ZX40.1563. 844討論： 1玻璃 Y1 3.986 , 2玻璃 Y2 即有：Y1 Y2 所以在高溫下 1玻璃 粘度 2玻璃 粘度 6-7 在SiO2中應(yīng)參加多少Na2

12、O,使玻璃的O/Si2.5，此時(shí)析晶能力是增強(qiáng)還是削弱？解；假定引入的Na2O的mol含量為 x ， 那么SiO2的mol含量為 1x此時(shí)析晶能力增強(qiáng)。補(bǔ)充1 SiO2 熔體的粘度在1000時(shí)為1015，在1400時(shí)為108， 玻璃粘滯的活化能是多少？解：(a) 對(duì) 0exp(E/kT)取對(duì)數(shù)得： Ln Ln 0 E/kT 令 A Ln 0 B E/k 那么Ln A B/T 將 、T值代入上式 B85828活化能EBk858281.3810231.181018(J/個(gè))粘滯的活化能=1.1810-186.021023補(bǔ)充2 有一組二元硅酸鹽熔體，其R值變化規(guī)律如下，寫(xiě)出熔體一系列性質(zhì)的變化規(guī)律(用箭頭表示) R2； 2.5 ； 3 ; 3.5 ; 4(1) 游離堿含量(2) O/Si (3) 低聚合物數(shù)量(4) 熔體粘度(5) 形成玻璃能力(6) 析晶能力大小6.10 解釋硼酸鹽玻璃的硼反?，F(xiàn)象。解答:硼反?，F(xiàn)象:隨著Na2O(R2O)含量增加，橋氧數(shù)增大，熱膨脹系數(shù)逐漸下降。當(dāng)Na2O含量到達(dá)15%16%時(shí)，橋氧又開(kāi)場(chǎng)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。 硼反常現(xiàn)象原因：當(dāng)數(shù)量不多的堿金屬氧化物同B2O3一起熔融時(shí)，堿金屬所提供的氧不像熔融SiO2玻璃中作為非橋氧出現(xiàn)在構(gòu)造中