第一章晶體結構習題

2021-03-03 22:00:25 字數 5116 閱讀 5271

1、概念:

晶體,晶體結構,空間點陣,離子半徑,離子極化,配位數,固溶體,合金

2、在正交簡單點陣、底心點陣、體心點陣、麵心點陣中分別畫出(110)、(001兩組晶面,並指出每個晶面上的結點數?

3、設有某一晶面在x、y、z三個座標軸上的截距分別為1a,2b,3c,求該晶面符號?

4、 在立方晶系中,一晶面在x軸的截距為1,在y軸的截距為1/2,且平行於z軸,一晶向上某點座標為x=1/2,y=0,z=1,求出其晶面指數和晶向指數,並繪圖標之?

答:根據晶面和晶向指數的標定方法可知,題中晶面指數為(120),如圖中abcd,晶向指數為[102]如圖中op。

7、什麼叫離子極化?極化對晶體結構有什麼影響?

在離子緊密堆積時,帶電荷的離子所產生的電場必然要對另一離子的電子雲發生作用(吸引或排斥),因而使這個離子的大小和形狀發生了改變,這種現象叫離子極化。

極化會對晶體結構產生顯著影響,主要表現為極化會導致離子間距離縮短,離子配位數降低,同時變形的電子雲相互重疊,使鍵性由離子鍵向共價鍵過渡,最終使晶體結構型別發生變化.

8、氧化鎂(mgo)與氯化鈉(nacl)具有相同結構。

求(1) mgo的晶格常數;(2) mgo的密度?(ar(mg)=24, ar(o)=16)

解:(1)

(2)每乙個單位晶胞中含有4個mg2+及4個o2-,1mol的mg2+具有24g的質量,1mol的o2-具有16g的質量。

9、已知mgo晶體中mg2+和o2-在三維空間有規律地相間排列,其晶體結構相當於兩套麵心立方點陣互相套疊在一起,晶胞常數a=b=c=4.20, α=β=γ=90℃,請回答:

①畫出mgo晶體二維和三維空間的晶體結構圖.

②從①的圖形中抽象出mgo晶體的空間位圖形.

3 從②中劃分出單位空間格仔,計算其結點數.

12、畫出mgo晶體(麵心立方點陣)在(1 0 0)、(1 1 0)、(1 1 1)晶面上的結點和離子排布圖.

13、已知γcs+ = 0.169 nm,γcl- = 0.181 nm。

1、試用鮑林規則分析cscl的晶體結構;

2、畫出(111)面上的結點和離子排布圖;

3、計算晶胞中離子堆積係數(即致密度)。

第二章晶體缺陷習題

1、 分析比較tho2、tio2、mgo結構中間隙大小。

答:tho2是螢石型結構,晶胞中有巨大孔隙,tio2是金紅石型結構,ti4+佔據一半八面體孔隙,mgo是氯化鈉型結構,mgo2+佔滿八面體孔隙,所以,孔隙由大到小順序:tho2→tio2→mgo。

2、 解釋為什麼mgo晶體中主要的點缺陷是肖特基型,而li2o中主要的點缺陷是弗侖克爾型。

答:mgo晶體屬氯化鈉型,結構中無八面體孔隙,只有四面體孔隙,結構緻密,而li2o屬反螢石結構,晶胞中有巨大孔隙。

3、 寫出cacl2加入kcl中的缺陷反應方程式,至少寫出兩個。

4、寫出下列缺陷反應方程式

5、寫出下列缺陷反應方程式(至少寫兩個)。

第3章熔體和玻璃體習題

1、熔體粘度在727℃時是108泊,在1156℃時是104泊,在什麼溫度下它是107泊?

2、一種玻璃的組成為80wt%sio2和20wt%na2o,試計算其非橋氧百分數?

3、、玻璃的組成是13wt%na2o,13wt%cao和74wt%sio2,計算非橋氧分數?

4、、按照下列元素在形成氧化物玻璃中的作用,把它們區分為網路改變體,中間體或網路形成體(玻璃形成體):si、na、b、ca、al、p、k、ba。

5、計算下面三種玻璃的網路引數,比較粘度大小,並解釋原因?

(1)na2osio2,(2)na2o2sio2,(3)3na2oal2o3sio2。

答:(1)z1=4,r1=3,x1=2r1-z1=2,y1=2z1-2r1=2;

(2)z2=4,r2=5/2,x2=2r2-z2=1,y2=2z2-2r2=3;

(3)因為na2o/al2o3≥1,所以al2o3做為網路形成體,

z3=4,r3=8/3,x3=2r3-z3=4/3,y3=2z3-2r3=8/3;

y越大,網路連線越緊密,強度越大,粘度也越大;反之,y越小,網路連線越疏鬆,網路空穴越大,網路改變劑離子在網路空穴中越易移動,粘度越小。因為y2>y3>y1,所以η2>η3>η1。

6、計算下面三種玻璃的網路引數,比較粘度大小,並解釋原因。

(1)na2osio2 ,(2)na2o2sio2 ,(3)na2o3sio2

答:(1)z1=4,r1=3,x1=2r1-z1=2,y1=2z1-2r1=2;

(2)z2=4,r2=5/2,x2=2r2-z2=1,y2=2z2-2r2=3;

(3)z3=4,r3=7/3,x3=2r3-z3=2/3,y3=2z3-2r3=10/3;

y越大,網路連線越緊密,強度越大,粘度也越大;反之,y越小,網路連線越疏鬆,網路空穴越大,網路改變離子在網路空穴中越易移動,粘度越小。因為y3>y2>y1,所以η3>η2>η1。

第四章表面與介面

1、什麼叫表面張力和表面能?

3、什麼叫吸附、粘附?當用焊錫來焊接銅絲時,用挫刀除去表面層,可使焊接更加牢固,請解釋這種現象。

答:吸附:固體表面力場與被吸附分子發生的力場相互作用的結果,發生在固體表面上,分物理吸附和化學吸附。

粘附:指兩個發生接觸的表面之間的吸引,發生在固液介面上。銅絲放在空氣中,其表面層被吸附膜所覆蓋,焊錫焊接銅絲時,只是將吸附膜結在一起,錫與吸附膜粘附的粘附功小,銼刀除去表面層露出真正鋼絲表面上,錫與銅相似材料粘附很牢固。

4、(a)什麼叫彎曲表面的附加壓力?其正負根據什麼來劃分?(b)設表面張力為900爾格/厘公尺2,計算曲率半徑為0.5μm、5μm的曲面附加壓力?

曲面上的附加壓力:由於表面張力作用,彎曲表面存在乙個附加壓力△p,彎曲表面的附加壓力△p總是指向曲面的曲率中心,當曲面為凸面時,△p為正值,當曲面為凹面時, △p為負值。

5、已知:真空中氧化鋁的表面張力為820erg/cm2,液態鐵的表面張力為1720erg/cm2,同樣條件下,介面張力(液態鐵-氧化鋁)為2000erg/cm2,

問:液態鐵能否潤濕氧化鋁?(同時畫圖表示)

答:受力情況如圖所示:

6、mgo-al2o3-sio2系統的低共熔物,放在si3n4陶瓷片上,在低共熔溫度下,液相的表面張力為900爾格/厘公尺2,液體與固體的介面能為600爾格/厘公尺2,測得接觸角為70.520

(1)求si3n4的表面張力?

(2)把si3n4在低共熔溫度下進行熱處理,測得其腐蝕的槽角為123.750,求si3n4的晶界能?

7、在高溫將某金屬熔於al2o3片上。

(1)若al2o3的表面能估計為1000爾格/厘公尺2,此熔融金屬的表面能也與之相似,介面能估計約為3000爾格/厘公尺2,問接觸角是多少?

(2)若液相表面能只有al2o3表面能的一半,而介面能是al2o3表面張力的兩倍,試估計接觸角的大小?

第五章粘土-水系統膠體化學

1、由實驗測得粘土膠體粒子是荷電的,試從理論上分析粘土膠粒荷電的原因?

答:粘土粒子板麵上的負電荷:

(1)粘土晶格內離子的類質同晶置換造成電價不平衡使之板麵上帶負電。

(2)吸附在粘土表面的腐殖質離解而產生的負電荷。

粘土粒子邊稜上的正電荷:

粘土粒子沿垂直層方向斷鍵時,由於ph不同,導致粘土粒子帶不同的電荷,當在ph<6酸性介質中時,粘土邊稜帶正電荷。當ph>8時,粘土邊稜帶負電荷,當ph=7時,粘土邊稜不帶電。

綜上所述:粘土的正電荷和負電荷的代數和就是粘土的淨電荷,由於粘土的負電荷一般都遠遠大於正電荷,因此粘土都帶有淨負電荷。

2、試分析影響泥漿流動性和觸變性的諸因素。

3、影響粘土可塑性的因素有哪些?生產上可以採取什麼措施來提高或降低粘土的可塑性以滿足成型工藝的需要?

4、粘土的很多效能與吸附陽離子種類有關,指出粘土吸附下列不同陽離子後的效能變化規律(以箭頭表示大小)

h+,al3+,sr2+,ca2+,mg2+,nh4+,k+,na+,li+

離子置換能力;由大→小

粘土的ζ-電位;由小→大

粘土的結合水;由小→多

泥漿的流動性;由小→大

泥漿的穩定性;由小→大

泥漿的觸變性;由強→弱

泥團的可塑性;由強→弱

泥漿的濾水性;由弱→強

泥漿的澆注時間;由長 →短

第六章相平衡

一、已知:a-b-c三元系統相圖如下,試回答下列問題

1、寫出各化合物性質;

2、劃分三角形;

3、用箭頭表示界線溫度下降方向及各界線性質;

4、判斷各無變數點性質,並寫出相應相平衡關係式;

5、寫出熔體n的冷卻析晶過程;

1、 d為不一致熔二元化合物,s為一致熔三元化合物;

2、如圖;

3、如圖;

4、e1、e2、e3為低共熔點,,,;p為雙昇點,;

5、2、已知:a-b-c三元系統相圖如下,試回答下列問題:

(1)寫出各化合物性質;

(2)劃分三角形;

(3)用箭頭表示界線溫度下降方向及各界線性質;

(4)判斷各無變數點性質,並寫出相應相平衡關係式;

(5)寫出熔體r的冷卻析晶過程;

答(1)d為不一致熔融二元化合物,s為一致熔融二元化合物,q為不一致熔融三元化合物。

(2)見圖。

(3)見圖。

(4)p點為單轉熔點:

e1點為低共熔點:

e2點為單轉熔點:

e3點為單轉熔點:

e4點為單轉熔點:

(5)3、已知:a-b-c三元系統相圖如下,試回答下列問題

①、寫出各化合物性質;

②、劃分三角形;

③、用箭頭表示界線溫度下降方向及各界線性質;

④、判斷各無變數點性質,並寫出相應相平衡關係式;

4 寫出熔體m的冷卻析晶過程;

1、 化合物d為高溫穩定低溫分解的二元化合物,化合物f為低溫穩定高溫分解的二元化合物。

4、p點為雙昇點,,e點為低共熔點,,q點為過渡點,s點為過渡點。

5、4、已知:a-b-c三元系統相圖如下,試分析下列問題:

(1)判斷化合物性質;

(2)劃分三角形;

(3)判斷界線性質及溫度下降方向;

(4)判斷無變數點性質及相平衡關係式;

(5)寫出物係點m的析晶路程;

答:(1)s為不一致熔融二元化合物,d為高溫穩定低溫分解的二元化合物(不一致熔融二元化合物);

(2)如圖;

(3)如圖;

(4)e1點為過渡點

第一章晶體結構

第一章p4問題對14種布拉菲點陣中的體心立方,說明其中每乙個陣點周圍環境完全相同 答 單看乙個結晶學單胞可知,各個頂點上的陣點等價,周圍環境相同。將單個結晶學單胞做週期性平移後可知,該結晶學單胞中的體心陣點亦可作為其他結晶學原胞的頂點陣點,即體心陣點與頂點陣點也等價,周圍環境也相同。綜上所述,體心立...

第一章晶體結構

第一章晶體結構本節主要內容 晶體結構的週期性 常見的晶體結構 常見的實際晶體結構 密堆積配位數 晶向指數與晶面指數 倒格仔布里淵區 晶體結構的對稱性晶系 固體材料分為晶體和非晶體 晶體 構成固體的原子 分子在微公尺數量級以上排列是有序的,即長程有序。例如金屬 岩鹽等等 非晶體 非晶 構成固體的原子 ...

第一章晶體結構和X

教學目的 1.了解晶體的特徵 2.掌握幾種典型晶格的結構 3.掌握晶面指數和密勒指數的概念 4.掌握到各自的概念及正倒格矢的關係 5.了解x射線衍射的基本內容 6.掌握幾何結構因子的計算。教學重點及難點 1.晶體的特徵 2.密勒指數 3.倒格仔 4.幾何結構因子。教學內容 一 晶體的特徵 1.微觀特...