無機(jī)材料物理化學(xué)

無機(jī)材料物理化學(xué)教案材料科學(xué)與工程學(xué)院無機(jī)非金屬材料教研室目錄結(jié)晶狀態(tài)晶體缺陷熔體和玻璃體表面和界面膠體相平衡擴(kuò)散過程多相反應(yīng)過程燒結(jié)第一章結(jié)晶狀態(tài)電子構(gòu)型與原子鍵合分子軌道與能帶晶體化學(xué)基本原理二元化合物的構(gòu)型多元化合物的構(gòu)型硅酸鹽結(jié)構(gòu)§1-1電子構(gòu)型與原子鍵合一、薛定鍔方程，波粒二相性二、電子構(gòu)型對材料性質(zhì)的影響1.外層電子構(gòu)型與化學(xué)性質(zhì)2.光學(xué)性質(zhì)（1）折射率（2）顏色（3）光譜性質(zhì)3.影響鍵的類型§1-2分子軌道和能帶一、能帶理論

理論的說明以及對導(dǎo)電作用的原理二、分子軌道的概念采用單電子近似方法，假定分子中的每個電子孤立地運(yùn)動在各個原子核和其余電子組成的平均勢場中，每個電子的運(yùn)動狀態(tài)可用單電子波函數(shù)描述，這種函數(shù)是電子坐標(biāo)函數(shù)，分之中的單電子波函數(shù)稱為分子軌道?！?-3晶體化學(xué)基本原理一、原子半徑和離子半徑二、球體緊密堆積原理

1.等徑球體

1）面心立方晶格2）密排六方晶格3）體心立方晶格

2.不等徑球體§1-4二元化合物一、概述二、AB型離子化合物

共有三種結(jié)構(gòu)：CSCl型、NaCl型、ZnS型三、AB2型離子化合物共有兩種結(jié)構(gòu)：CaF2型、TiO2型四、A2B3型離子化合物

共有四種結(jié)構(gòu)：立方C型、B型、剛玉型、三方A型§1-5多元化合物一、概述二、絡(luò)合離子及其結(jié)構(gòu)三、CaCO3結(jié)構(gòu)和雙折射四、BaTiO3結(jié)構(gòu)與鐵電性能§1-6硅酸鹽結(jié)構(gòu)一、特點(diǎn)和分類二、鮑林五規(guī)則

1.負(fù)離子多面體規(guī)則；2.靜電價規(guī)則；3.負(fù)離子多面體的共頂、共棱和共面規(guī)則；4.不同種類正離子配位多面體的聯(lián)結(jié)規(guī)則；5.節(jié)約規(guī)則三、硅酸鹽結(jié)構(gòu)

1.島狀結(jié)構(gòu)；2.組群狀結(jié)構(gòu)；3.鏈狀結(jié)構(gòu)；4.層狀結(jié)構(gòu)；5.架狀結(jié)構(gòu)四、晶體場理論第二章晶體缺陷點(diǎn)缺陷固溶體非化學(xué)計量化合物線缺陷面缺陷§2-1點(diǎn)缺陷一、點(diǎn)缺陷的類型

1.按照偏離位置和成分劃分：間隙缺陷；空位缺陷；雜質(zhì)缺陷2.按照產(chǎn)生缺陷的原因劃分：熱缺陷；雜質(zhì)缺陷；非化學(xué)計量缺陷二、缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法

1.缺陷化學(xué)概念2.缺陷化學(xué)研究對象3.缺陷化學(xué)反應(yīng)方程的符號系統(tǒng)§2-2固溶體一、固溶體分類

1.按照溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置劃分：置換型和間隙型2.按照溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的溶解度劃分：連續(xù)型和有限型二、置換型固溶體三、間隙型固溶體四、固溶體的作用

1.活化晶格作用；2.穩(wěn)定晶格作用；3.改變晶體的性質(zhì)

§2-3非化學(xué)計量化合物一、產(chǎn)生原因二、與母體化合物的區(qū)別§2-4線缺陷一、分類：刃型位錯和螺型位錯二、兩種位錯的判斷和符號§2-5面缺陷一、晶體的面缺陷定義二、面缺陷的分類第三章熔體和玻璃體聚合物理論熔體的性質(zhì)玻璃的通性玻璃的形成玻璃的結(jié)構(gòu)§3-1聚合物理論一、聚合物的形成

三個階段：初期-石英顆粒的分化；中期-縮聚，變形后期-聚合、解聚平衡二、聚合物結(jié)構(gòu)模型§3-2熔體的性質(zhì)一、粘度

1.粘度的概念2.流體流動時，粘滯阻力產(chǎn)生的幾種理論（1）絕對速度理論（2）自由體積理論（3）過剩熵理論3.影響粘度的因素二、熔體的表面張力-表面能

影響熔體的表面能的因素§3-3玻璃的通性一、各向同性

內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無序排列而呈現(xiàn)統(tǒng)計均質(zhì)結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)二、介穩(wěn)性

較長時間在低溫下保留了高溫時的結(jié)構(gòu)而不變化。含有過剩的內(nèi)能，有析晶可能?！?-4玻璃的形成一、玻璃態(tài)物質(zhì)形成方法簡介

傳統(tǒng)冷卻法；非熔融法二、玻璃形成的熱力學(xué)觀點(diǎn)

結(jié)晶化；玻璃化；分相三、玻璃形成的動力學(xué)手段

Tamman的速率決定結(jié)晶理論；Uhlmann利用3T圖四、玻璃形成的結(jié)晶化學(xué)條件

鍵型；鍵強(qiáng)；電負(fù)性差值；SP雜化軌道的形成§3-5玻璃的結(jié)構(gòu)

關(guān)于玻璃的結(jié)構(gòu)，目前尚無定論，只有假說?；炯僬f有兩種：一、微晶子假說

二、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)假說第四章表面和界面固體的表面界面行為晶界§4-1固體的表面一、表面積和比表面積

分散度的概念二、固體表面的特征

1.固體表面的不均一性；2.固體的表面力場三、晶體表面的結(jié)構(gòu)

1.離子晶體的表面；晶體表面的幾何結(jié)構(gòu)四、固體的表面能§4-2界面行為一、彎曲表面效應(yīng)

1.附加壓力與表面張力的關(guān)系；2.彎曲表面的蒸汽壓；3.毛細(xì)現(xiàn)象二、潤濕與粘附

1.潤濕的熱力學(xué)定義；2.分類

三、吸附與表面改性

1.吸附的定義2.表面改性的定義3.表面活性劑§4-3晶界定義：凡結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸界面稱為晶界一、晶界結(jié)構(gòu)與分類二、多晶體的組織三、晶界應(yīng)力四、晶界電荷第五章膠體膠體簡介粘土的荷電性粘土膠體的動電性質(zhì)粘土的離子吸附與交換粘土-水系統(tǒng)的膠體性質(zhì)§5-1膠體簡介一、分散體系

一種物質(zhì)以或大或小的粒子分散在另一種物質(zhì)中所構(gòu)成的體系。二、膠核、膠體粒子和膠團(tuán)

膠核：膠體溶液中，作為分散相的微小物質(zhì)粒子是構(gòu)成膠體的核心膠體粒子：滑動面所包圍的帶電體膠團(tuán)：整個擴(kuò)散層及其所包圍的膠體粒子§5-2粘土的荷電性粘土電荷分為：1.負(fù)電荷2.可變電荷3.凈電荷§5-3粘土膠體的動電性質(zhì)一、粘土與水的作用

1.粘土周圍水的分類：吸附水膜；擴(kuò)散水膜；自由水2.影響粘土結(jié)合水的因素二、動電電位及其影響因素

1.膠體雙電層2.動電電位3.影響因素§5-4粘土的離子吸附與交換一、交換具有的特點(diǎn)1.同號離子相互交換；2.離子以等當(dāng)量交換3.交換和吸附可逆二、影響離子吸附與交換能力的因素

1.當(dāng)環(huán)境條件相同時，離子價數(shù)越高，則與粘土吸引力越強(qiáng)2.水化膜與離子半徑有關(guān)3.離子交換能力按照一定次序§5-5粘土-水系統(tǒng)的膠體性質(zhì)一、流變學(xué)基礎(chǔ)二、泥漿流動性和穩(wěn)定性三、泥漿的觸變性四、粘土的可塑性第六章相平衡一元系統(tǒng)相圖二元系統(tǒng)相圖三元系統(tǒng)相圖

§6-1一元系統(tǒng)相圖一、相圖中的點(diǎn)、線、區(qū)域1.三相點(diǎn)；2.各條平衡曲線的斜率及其位置規(guī)律；3.亞穩(wěn)區(qū)和亞穩(wěn)相；4.同質(zhì)多晶現(xiàn)象二、SiO2系統(tǒng)相圖1.SiO2晶型轉(zhuǎn)變分類；2.SiO2相圖；3.對材料制備的指導(dǎo)作用三、C2S系統(tǒng)相圖四、ZrO2系統(tǒng)相圖§6-2二元系統(tǒng)相圖一、組成表示法、杠桿規(guī)則和相率

二、二元相圖的基本類型1.不生成化合物，具有一個低共熔點(diǎn)；2.生成化合物；3.生成固熔體；4.具有多晶轉(zhuǎn)變組分；5.在液相不互溶三、二元相圖的應(yīng)用實(shí)例

1.鈮酸鋰單晶的制備；2.鈦酸鋇鐵電材料制備；3.物質(zhì)的提純四、相圖的實(shí)驗(yàn)研究方法§6-3三元系統(tǒng)相圖1.具有一個低共熔點(diǎn)不生成化合物2.生成一個同成分熔融的二元化合物3.生成一個異成分熔融的二元化合物4.生成一個同成分熔融的三元化合物5.生成一個異成分熔融的三元化合物第七章擴(kuò)散過程晶體中擴(kuò)散的基本特點(diǎn)與宏觀動力學(xué)方程擴(kuò)散的微觀規(guī)律影響擴(kuò)散的因素擴(kuò)散的類型§7-1晶體中擴(kuò)散的基本特點(diǎn)與宏觀動力學(xué)方程一、基本特點(diǎn)

1.擴(kuò)散的定義；2.氣體、液體、固體傳質(zhì)的相異點(diǎn)3.硅酸鹽材料傳質(zhì)的特點(diǎn)二、宏觀動力學(xué)方程

1.Fick第一定律；2.Fick第二定律三、擴(kuò)散動力學(xué)方程的應(yīng)用舉例

1.穩(wěn)定擴(kuò)散2.不穩(wěn)定擴(kuò)散§7-2擴(kuò)散的微觀規(guī)律一、擴(kuò)散的推動力二、擴(kuò)散和布朗運(yùn)動三、擴(kuò)散機(jī)制四、三維空間的無序-走動擴(kuò)散五、晶格原子的擴(kuò)散六、在濃度梯度下的擴(kuò)散-克肯達(dá)爾效應(yīng)§7-3影響擴(kuò)散的因素一、化學(xué)鍵二、缺陷的影響三、溫度、雜質(zhì)的影響四、擴(kuò)散物質(zhì)性質(zhì)和擴(kuò)散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)§7-4擴(kuò)散的類型一、缺陷擴(kuò)散

1.本征擴(kuò)散2.非本征擴(kuò)散二、區(qū)域擴(kuò)散

1.晶格擴(kuò)散；2.晶界擴(kuò)散；3.表面擴(kuò)散；4.界面擴(kuò)散；5.位錯擴(kuò)散三、其它擴(kuò)散

1.自擴(kuò)散2.互擴(kuò)散第八章多相反應(yīng)過程固相反應(yīng)及其動力學(xué)方程固相反應(yīng)動力學(xué)方程影響固相反應(yīng)的因素§8-1固相反應(yīng)及其動力學(xué)特征一、固相反應(yīng)定義二、固相反應(yīng)的特點(diǎn)三、多相反應(yīng)四、固相反應(yīng)分類五、固相反應(yīng)熱力學(xué)基礎(chǔ)§8-2固相反應(yīng)動力學(xué)方程一、固相反應(yīng)一般動力學(xué)方程二、化學(xué)反應(yīng)方程

1.均相反應(yīng)；2.非均相反應(yīng)三、擴(kuò)散動力學(xué)方程1.楊德爾方程；2.金斯特林格方程；3.兩個方程的對比§8-3影響固相反應(yīng)的因素一、反應(yīng)物化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)影響1.化學(xué)組成；2.結(jié)構(gòu)；3.反應(yīng)物間的比例二、顆粒度的影響三、反應(yīng)溫度、壓力、氣氛的影響四、礦化劑的影響第九章燒結(jié)概述燒結(jié)機(jī)理燒結(jié)與陶瓷顯微結(jié)構(gòu)的形成影響燒結(jié)的因素§9-1概述一、燒結(jié)示意圖二、燒結(jié)的定義

1.宏觀定義；2.微觀定義三、燒結(jié)的特征

1.燒結(jié)溫度與熔點(diǎn)關(guān)系；2.固相反應(yīng)與燒結(jié)的區(qū)別；3.燒結(jié)與燒成四、燒結(jié)的推動力

1.能量差；2.壓力差；3.空位差五、燒結(jié)模型§9-2燒結(jié)機(jī)理一、燒結(jié)傳質(zhì)機(jī)理]二、蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)三、擴(kuò)散傳質(zhì)四、流動