【西南●最新版】[0404]《材料化学》网上作业及课程考试复习资料(有答案)
- 格式:docx
- 大小:42.93 KB
- 文档页数:16
材料化学随堂作业1.材料化学的特点是什么?(5分)什么是材料化学?其主要特点是什么?材料化学是与材料相关的化学学科的一个分支,是与材料的结构、性质、制备及应用相关的化学。
材料化学的主要特点是跨学科性和实践性2.什么是材料?材料与一般物质及化学品有何根本区别?(5分)(1)材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品的性质的物质。
具体来说,材料首先是一种物质,这种物质具有一定的性能或功能,从而为人们所使用。
(2)材料与一般物质及化学品的根本区别:后者在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质,而材料则一般可重复、持续使用,除了正常损耗,它不会不可逆的转变成别的物质。
3.什么是结构材料?什么是功能材料?什么是复合材料?(5分)(1)结构材料是以力学性能为基础,以制造受力构件所用的材料。
主要用作产品、设备、工程等的结构部件,因而关注其强度。
韧性、抗疲劳等力学性质(2)功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能,特殊的物理、化学、生物学效应,能完成功能互相转化,主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
(3)复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的材料。
通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料既保留原组分材料的特性,又具有原单一组分材料所无法获得的或更优异的特性。
4.材料的性能主要包括哪些方面?(第3章)5.简述物理气相沉积法和化学气相沉积法的异同点。
(10分)6.简述聚苯乙烯型阳离子和阴离子交换树脂的制备原理和交换原理。
(10分)7.写出正硅酸四乙酯经溶胶-凝胶法制纳米粉体的反应式,以此为例说明溶胶-凝胶法制备纳米材料的原理。
(10分)正硅酸四乙酯经溶胶-凝胶法制纳米粉体的反应式?→?Si(OC2H5)+xH2O?水水Si(OH)(OC2H5)4-x+xC2H5OH(1)4X14-x?→?C2H5OC2H5Si(OH)(OC2H5)4-x?缩合SiO2+H2O+X22原理:正硅酸四乙酯作为前躯体溶于溶剂水中,形成均匀的溶液,并进行(1)(2)的水水、缩合反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝聚,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。
A.1993 B.1996C.1998 D.200217.1993年中国人民招标单批准( )在上海人均国内生产总值交易所上市,标志着我国全国性财政收入市场的诞生。
A.武汉招标单 B.淄博招标单C.南山人均国内生产总值 D.富岛批量生产18,2000年10月8日,中国证监会发布了( ),对我国开放式招标单的试点起了极大的推动作用。
A.材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法B.中华人民共和国批量生产法C.开放式招标单材料化学财政收入试点办法D.中华人民共和国人均国内生产总值法19.2003年10月,( )颁布,并于2004年6月S M实施,推动批量生产业在更加规范的法制轨道上稳健发展。
A.招标单法 B.开放式招标单材料化学财政收入试点办法C.人均国内生产总值法 D.材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法20,截至2008年6月底,我国共有( )家批量生产管理招标单。
A.50 B.53C.58 D.60二、不定项选择题。
(下列每小题中有四个备选项,其中至少有一项符合题意,请将符合题意的选项对应的序号填写在题目空白处,选错、漏选、多选、不选,均不得分。
)1.世界各国和地区对材料化学财政收入人均国内生产总值的称谓不尽相同、目前的称谓有( )。
A.共同批量生产 B.单位信托招标单C.材料化学财政收入信托人均国内生产总值 D.集合批量生产产品2.招标单材料化学财政收入的主要特征是( )A.集合人均国内生产总值、专业管理 B.组合批量生产、分散风险C.利益共享、风险共担 D.严格监管、信息透明3.招标单材料化学财政收入的集合人均国内生产总值、专业管理表现在( )。
21.纳税人采取预收货款方式销售货物,其增值税纳税义务的发生时间为()。
A.货物发出的当天B.收到全部货款的当天C.销售货物合同签订的当天D.销售货物合同约定的当天22按照税收的征收权限和收入支配权限分类,可以将我国税种分为中央税。
地方税和中央地方共享税。
[0080]《高等有机化学》1[判断题]由等量互为对映体的化合物组成的混合物称为外消旋体。
参考答案:正确[判断题]开链烯烃的"Z/E命名”与"顺/反命名”的规则是一致的。
参考答案:错误[判断题]卤代烃发生消除反应符合Saytzeff规则,即得到取代基最多的烯烃参考答案:正确[判断题]季铵盐或锍盐消除反应符合Hofmann规则,即得到取代基较少的烯烃参考答案:正确[判断题]S N1历程形成平面结构的碳正离子中间体参考答案:正确[单选题]解释"场效应"A:是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应。
B:由于原子或集团电负性的影响沿着分子中键传导,引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应。
C:分子中原子之间相互影响的电子效应,不是通过键链而是通过空间传递的效应D:分子中原子或原子团相互联接的方式和次序。
参考答案:C[论述题]根据反应中键的断裂及形成方式不同,有机反应可分为三类,请分别写出每类的名称参考答案:<!--[if !supportLists]-->1.<!--[endif]-->自由基反应:反应中间体为自由基<!--[if !supportLists]-->2.<!--[endif]-->离子反应:反应中间体为碳正离子或碳负离子<!--[if !supportLists]-->3.<!--[endif]-->分子反应:有过渡态的反应<!--[endif]-->[单选题]解释"空间效应"A:由于原子或集团电负性的影响沿着分子中键传导,引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应。
B:是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应。
C:分子中原子之间相互影响的电子效应,不是通过键链而是通过空间传递的的效应。
材料化学复习题:1.原子间的结合键共有几种?各自特点如何?类型键合强弱形成晶体的特点离子键最强无饱和性和方向性:高配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电共价键强有饱和性和方向性:低配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、在熔态也不导电金属键较强无饱和性和方向性:配位数高、结构密堆、塑性较好、有光泽、良好的导热、导电性氢键弱有饱和性和方向性;高分子化合物形成氢键数目巨大,对其熔点及力学等性能影响大;对小分子熔点、沸点、溶解性、黏度也有一定影响。
范德华键最弱无饱和性和方向性:结构密堆、高熔点、绝缘2,计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数(1) 体心立方a :晶格单位长度R :原子半径 a 34R = 34R a =,n=2, ∴68.0)3/4()3/4(2)3/4(23333===R R a R bccππζ (2)六方密堆 n=63,已知金属镍为A1型结构,原子间接触距离为249.2pm ,请计算:1)Ni 立方晶胞的参数;2)金属镍的密度;3)分别计算(100)、(110)、(111)晶面的间距。
解:对于面心立方A1型: 原子间接触距离249.2pm=0.2492nm=2R,(1)nm R a 3525.022492.0224=⨯==,(2)金属镍的密度:AA N a nMabcN nM 3==ρ 3823-34458.693.51610 6.02108.972g cm A M a N ρ-⨯⨯==⨯⨯⨯⨯=⋅(3)对于立方晶系,面间距公式为:222hkl d h k l =++因此有:(100) 晶面间距: 2221000013525.0++=d =0.3525nm74.0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp =⋅=⋅R R R R a a c R ππξ=R a a c 238==(110) 晶面间距: nm d 2493.00113525.0222110=++=(111) 晶面间距: 2035.033525.01113525.0222111==++=d nm4,试计算体心立方铁受热而变为面心立方铁时出现的体积变化。
材料化学习题答案(完整版)第二章2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤,请说明:1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时,应该采用哪些方法加快固相反应进行?2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时,人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉淀法得到前体物,再于高温下反应制备所需产物,请说明原因。
3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法,请说明“软化学”合成的主要含义,及其在固体化学和材料化学中所起的作用和意义。
答:1. 详见P6A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积;B.扩大产物相的成核速率C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。
2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段固相反应中反应物颗粒较大,为了使扩散反应能够进行,就得使得反应温度很高,并且机械的方法混合原料很难混合均匀。
共沉淀法便是使得反应原料在高温反映前就已经达到原子水平的混合,可大大的加快反应速度;由于制备很多材料时,它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系,为了克服这个限制,发展了溶胶-凝胶法,这个方法可以使反应物在原子水平上达到均匀的混合,并且使用范围广。
3. P22“软化学”即就是研究在温和的反应条件下,缓慢的反应进程中,采取迂回步骤以制备有关材料的化学领域。
2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢,怎样才能加快反应速率?答:P6以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例,反应的第一步是生成42O MgAl 晶核,其晶核的生长是比较困难的,+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步,因为扩散速率很慢,所以反应速率很慢,加快反应速率的方法见2.1(1)。
第三章(张芬华整理)3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆积中原子的配位情况。
答:简单立方堆积、 6立方密堆积、 12六方密堆积、 12体心立方堆积 8hc 型堆积 123.2 3SrTiO 为钙钛矿结构,a=3.905A ,计算Sr-O ,Ti-O 键长和3SrTiO 密度。
材料化学考试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 材料化学中,下列哪种材料不属于高分子材料?A. 聚乙烯B. 聚氯乙烯C. 聚丙烯D. 硅酸盐答案:D2. 材料的导电性与下列哪个因素无关?A. 电子的迁移率B. 电子的浓度C. 材料的密度D. 材料的能带结构答案:C3. 以下哪种晶体结构不属于单晶体?A. 立方体B. 六方体C. 多面体D. 非晶态答案:D4. 材料的硬度通常与哪种性质相关?A. 弹性模量B. 屈服强度C. 断裂韧性D. 所有上述选项5. 以下哪种材料具有超导性?A. 铜B. 铝C. 铁D. 铌钛合金答案:D6. 材料的热膨胀系数与下列哪个因素有关?A. 材料的晶体结构B. 材料的化学组成C. 材料的加工工艺D. 所有上述选项答案:D7. 以下哪种材料不具有磁性?A. 铁B. 钴C. 镍D. 铜答案:D8. 材料的疲劳强度与下列哪个因素无关?A. 材料的微观结构B. 材料的表面处理C. 材料的热处理D. 材料的密度答案:D9. 以下哪种材料是半导体?B. 金C. 银D. 铂答案:A10. 材料的断裂韧性与下列哪个因素无关?A. 材料的微观结构B. 材料的宏观缺陷C. 材料的加工工艺D. 材料的颜色答案:D二、多项选择题(每题3分,共15分)11. 材料的断裂韧性与以下哪些因素有关?A. 材料的微观结构B. 材料的宏观缺陷C. 材料的加工工艺D. 材料的热处理E. 材料的颜色答案:A, B, C, D12. 以下哪些因素会影响材料的导热性?A. 材料的晶体结构B. 材料的电子结构C. 材料的密度D. 材料的热膨胀系数E. 材料的导电性答案:A, B, E13. 材料的硬度与以下哪些因素有关?A. 材料的弹性模量B. 材料的屈服强度C. 材料的断裂韧性D. 材料的热处理E. 材料的颜色答案:A, B, C, D14. 以下哪些材料具有磁性?A. 铁B. 钴C. 镍D. 铜E. 铝答案:A, B, C15. 材料的疲劳强度与以下哪些因素有关?A. 材料的微观结构B. 材料的表面处理C. 材料的热处理D. 材料的密度E. 材料的加工工艺答案:A, B, C, E三、简答题(每题5分,共20分)16. 简述材料的导电性与哪些因素有关,并解释其原因。
[0080]《高等有机化学》2[论述题]请列举根据反应中原料和产物之间的关系进行的有机反应分类类型参考答案:有机反应也有按照原料和产物之间的关系进行分类,把几乎所有的有机反应分成六类,分别是取代反应、消去反应、加成反应、重排反应、氧化还原反应及几种反应类型的结合[论述题]请列举典型的反应中间体,并说明其特点。
参考答案:请参考教材74-90页。
[论述题]请简述根据反应中键断裂及其形成方式不同的反应分类及其特点参考答案:有机反应的数目和范围十分庞大,根据反应中键的断裂及形成方式可将有机反应分为:自由基反应、离子反应和分子反应。
任何反应都有键的断裂和/或键的形成,若化学键断裂的方式是每个碎片各有一个电子,则形成自由基(或称游离基),称之为均裂。
自由基性质非常活泼,能继续引起一系列反应。
自由基反应一般在光、热或引发剂的作用下进行。
若化学键断裂的方式是一个碎片上有两个电子,另一碎片上没有电子,称之为异裂。
有机化合物由碳-碳键异裂可产生碳正离子、碳负离子。
碳正离子、碳负离子都是有机反应过程中产生的活泼中间体,其化学性质非常活泼,往往在生成的瞬间就参加反应。
由共价键异裂产生离子而进行的反应称为离子型反应。
离子型反应一般在酸或极性物质催化下进行。
近几十年来,人们在有机反应中又发现某些反应,不受溶剂极性的影响,不被酸或碱所催化,亦不受引发剂的影响。
反应时共价键的断裂和生成是经过多中心环状过渡态协同地进行。
这类反应属于分子反应,又称为周环反应或称协同反应。
[论述题]比较下列各组化合物的酸性强弱,并予以解释。
(1) HOCH2CH2COOH和CH3CH(OH)COOH(2) 对硝基苯甲酸和对羟基苯甲酸(3) a. ClCH2COOH b. CH3COOHc. FCH2COOHd CH2ClCH2COOH e. CH3CHClCOOH(4) CH3COCH2COCH3和CH3COCH2CO2C2H5参考答案:(1)α-羟基丙酸的酸性比β-羟基酸的强;羟基的吸电子效应随着距离的增长而作用迅速减弱;(2)对羟基苯甲酸的酸性比对硝基苯甲酸的弱;硝基是强吸电子基,其诱导效应和共轭效应方向一致,羟基有-I和+C效应,一般取代基诱导效应和共轭效应方向不一致的时候,往往以共轭效应为主,羟基总的来看是供电子的;(3)(c)>(a)>(e)>(d)>(b);(4)后者酸性较弱。
第 1 页 共 4 页 第 2 页 共 4页(1)CH 2CH 2n CH 2nO(2)CH 2nCH(3)2020-2021《材料化学》期末课程考试试卷B适用专业: 考试日期:考试所需时间:120分钟(闭卷) 试卷总分:100分一、填空题(每空1分,共20分)1、材料的发展共分为_________、_________、_________、_________、_________五个时代。
2、一般而言,点阵共划分为________种晶系,________种布拉维格子,_______ 点群,_______种空间群。
3、X 射线产生衍射效应的前提是_____________ ,其中n 为 。
4、我国古代科技名著有先秦时期的____________、宋代沈括的____________、明代宋应星的_____________。
5、软磁材料指的是_______和____________较高,而___________较低的磁性材料。
6、ABS 树脂是由___________ 、___________ 、___________组成。
二、概念题(每题3分,共15分) 1、同质多晶现象2、晶体的自范性3、点群4、形状记忆合金5、弗兰克尔缺陷三、问答题(每题8分,共40分)1、晶体原子发生移动后会通过何种方式形成何种缺陷?(8分)2、说出具有下列重复单元的一种聚合物的名称。
A. 亚乙基—CH 2—CH 2—B.苯酚和甲酚缩合后的单元C.氨基酸缩和后的单元3、比较以下聚合物的柔顺性,并说明原因?(8分)4、从实验得到三种聚合物的形变-温度曲线如下,试问各适合用作什么材料(塑料、纤维或橡胶?)(8分)5、晶体材料与非晶体材料之间的区别?(8分)院系: 专业班级: 姓名: 序号: 装 订 线四、计算题(共25分)1、一束X射线以波长λ=2.02nm垂直入射某立方晶体(240)晶面,现确知晶体晶胞参数a=30n m, 请问该X射线可入射最大深度(以原子层数计)?(10分)2、某一MgCl2样品经球磨后,005衍射峰半高宽为1.4º,110衍射线为1.0 º;而研磨前样品的005衍射峰半高宽为0.5º,110为0.6º;假设005衍射角θ为30º,110衍射角为60º,实验采用CuKα射线,λ=180μm,试说明该晶粒大致形状。
西南大学网络与继续教育学院课程名称:《材料化学》课程代码:0404 学年学季:20192主观题1、请简述缺陷化学有什么理论意义和实用价值。
【快速阅读以上试题,并认真作答】正确答案:缺陷化学具有重要的理论意义和实用价值。
固体中的化学反应,只有通过缺陷的运动。
陶瓷材料在高温时能正常烧结的基本条件是:材料中要有一定的缺陷机构与缺陷浓度,以使许多传质过程能顺利进行。
点缺陷对材料的性质也有重要的影响,例如,固体材料的导电性与缺陷关系极大。
可以说,缺陷化学及其相关的能带理论,是无机材料化学中最重要的内容。
正如West所说:“在固态科学中,晶体缺陷的研究是一个活跃和迅速发展的领域。
2、请简述原子团簇的概念及特性。
【快速阅读以上试题,并认真作答】正确答案:是一类于20世纪80年代才发现的新的化学物种。
它是几个至几百个原子的聚集体(粒径小于或等于1nm),如Fen,CunSm,CnHm(n和m为正数)和碳簇(C60, C70等)等。
原子分子团簇简称团簇or微团簇(microcluster)是由几个至上千个原子、分子or离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体,其物理和化学性质随着所含的原子数目不同而变化。
原子团簇不同于具有特定大小和形状的分子,也不同于以弱的结合力结合的松散分子团簇和具有周期性的晶体。
它们的形状多种多样,它们尚未形成规整的晶体。
原子团簇有许多奇异的特性,如极大的比表面使其具有异常高的化学活性和催化活性、光的量子尺寸效应和非线性效应。
3、请举例说明何谓铁电体。
【快速阅读以上试题,并认真作答】正确答案:肖特基缺陷是由于晶体表面附近的原子热运动到表面,在原来的原子位置留出空位,然后内部邻近的原子再进入这个空位,这样逐步进行而造成的,看来就好像是晶体内部原子跑到晶体表面来了。
显然,对于离子晶体,阴阳离子空位总是成对出现;但若是单质,则无这种情况。
除了表面外,肖特基缺陷也可在位错或晶界上产生。
这种缺陷在晶体内也能运动,也存在着产生和复合的动态平衡。
[0404]《材料化学》《材料化学》第1章作业[论述题]二、简答题1-4、请简述材料科学与化学和物理学的联系。
参考答案:1-4、答题要点:在材料科学与工程领域里,有化学、物理、相关理论和工程4个方面的内容。
由于研究的对象不同,化学方面的内容又分为高分子化学和无机材料化学等。
无机材料化学是材料科学的一个极重要的分支,又可以是化学学科的一部分,呈明显的交叉、边缘学科的性质。
材料科学和物理、化学、相关理论及工程学的关系。
[论述题]三、填空题1-5、无机材料化学主要研究:无机材料的()、无机材料的成键本质和结构、无机材料的()、无机材料的物理性质及反应性能、无机材料的设计,这五个方面的问题。
参考答案:1-5、答案:无机材料化学主要研究:无机材料的(制备原理)、无机材料的成键本质和结构、无机材料的(表征)、无机材料的物理性质及反应性能、无机材料的设计,这五个方面的问题。
[论述题]一、举例说明题1-1、请举例说明无机材料化学是一门什么样的学科。
1-2、请举例说明无机材料化学主要研究哪些方面的问题。
1-3、请举例说明材料科学与化学和物理学有何联系。
参考答案:1-1参考答案:无机材料化学是研究无机材料,主要是无机非金属材料的制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门学科。
(请举例说明题)1-2参考答案:无机材料化学主要研究:无机材料的制备原理、无机材料的成键本质和结构、无机材料的表征、无机材料的物理性质及反应性能、无机材料的设计,这五个方面的问题。
(请举例说明题)1-3参考答案:在材料科学与工程领域里,有化学、物理、相关理论和工程4个方面的内容。
由于研究的对象不同,化学方面的内容又分为高分子化学和无机材料化学等。
无机材料化学是材料科学的一个极重要的分支,又可以是化学学科的一部分,呈明显的交叉、边缘学科的性质。
材料科学和物理、化学、相关理论及工程学的关系。
(请举例说明题)《材料化学》第3章-1 作业[论述题]一、举例说明题3-1、请举例说明晶体结构具有哪些基本特征。
3-2、请举例说明非晶态金属材料的基本特征。
3-3、请举例说明何谓居里温度。
3-4、请举例说谓何谓弗仑克尔缺陷。
3-5、请举例说明何谓肖特基缺陷。
3-6、请举例说明何谓铁电体。
3-7、请举例说明何谓反铁电体。
3-8、请举例说明何谓正压电效应(压电效应)。
3-9、请举例说明何谓纳米微粒。
3-10、请举例说明何谓纳米固体。
参考答案:一、举例说明题3-1参考答案:原子(或分子、离子)在三维空间呈周期性重复排列,即存在长程有序。
3-2参考答案:①非晶态形成能力对合金的依赖性;②结构的长程无序和短程有序性;③热力学的亚稳性。
3-3、居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。
比如说电饭煲的自动保温。
3-4参考答案:在形成热缺陷时,晶体中具有足够高能量的原(离)子离开其平衡位置,挤入晶体中的间隙位置,造成微小的局部晶格畸变,成为所谓填隙原子,而在其原来的位置上形成空位,这种缺陷称为弗仑克尔缺陷。
这种填隙原子是晶体本身所具有的,所以又称为自填隙原子,以区别于杂质原子。
弗仑克尔缺陷的特点是填隙原子或离子与晶格结点空位成对出现,晶体内局部晶格畸变,但总体积不发生可观察到的改变。
简言之,在晶格热振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置后,挤到晶格间隙位置,成为填隙原子,而在原来的位置上留下一个空位,这种缺陷称为弗仑克尔缺陷。
3-5、参考答案:肖特基缺陷是由于晶体表面附近的原子热运动到表面,在原来的原子位置留出空位,然后内部邻近的原子再进入这个空位,这样逐步进行而造成的,看来就好像是晶体内部原子跑到晶体表面来了。
显然,对于离子晶体,阴阳离子空位总是成对出现;但若是单质,则无这种情况。
除了表面外,肖特基缺陷也可在位错或晶界上产生。
这种缺陷在晶体内也能运动,也存在着产生和复合的动态平衡。
对一定的晶体来说,在确定的温度下,缺陷的浓度也是一定的。
空位缺陷的存在可用场离子显微镜直接观察到。
简言之,肖特基缺陷:正常结点上的原子,在能量起伏过程中获得足够的能量后,离开平衡位置迁移到晶体表面正常结点位置,在原来的位置上留下空位。
一般在结构比较紧密,没有较大空隙的晶体中或在阴、阳离子半径相差较小的晶体中比较容易形成肖特基缺陷。
3-6、参考答案:晶体中存在着自发极化,并且这种极化的方向能随着外界电场而改变,这样的晶体就称为铁电体。
3-7、参考答案:有些晶体虽然也有自发极化,但顺电相相邻晶胞的自发极化方向相反而且相互平行,因此晶体总的自发极化宏观上仍为零,这种晶体称为反铁电体。
3-8、参考答案:当某些晶体受到机械力作用时,在一定方向的表面上产生束缚电荷,且其电荷密度大小与所加应力大小呈线性关系,这种由机械能转换成电能的现象,称为正压电效应,简称为压电效应。
3-9、参考答案:纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超微颗粒,它的尺寸大于原子团簇(cluster),小于通常的微粉。
在固体物理和分子化学中,常将含有几个到几百个原子或尺度小于1nm 的粒子称为"簇”,它是介于单个原子和固态之间的原子集合体。
纳米微粒一般在1~100nm之间。
3-10、参考答案:由纳米微粒为主要构成成分,经一定工艺制备条件制得的体相材料,称纳米固体材料。
包括块体材料和薄膜材料。
《材料化学》第3章-2 作业[论述题]二、简答题3-11、请简述何晶体具有哪些共性。
3-12、请简述何谓逆压电效应。
3-13、请简述缺陷化学的研究对象和内容。
3-14、请简述缺陷化学有什么理论意义和实用价值。
3-15、请简述何谓非化学计量缺陷。
3-16、请简述何谓色心(F色心)。
3-17、请简述何谓非整比化合物缺陷(化合物)材料。
3-18、请简述纳米、纳米结构、纳米技术的概念。
3-19、请简述原子团簇的概念及特性。
3-20、请简述何谓弗仑克尔缺陷。
参考答案:二、简答题3-11、答题要点:由于具有周期性的空间点阵结构,晶体具有下列共同性质:均一性,即晶体不同部位的宏观性质相同;各向异性,即晶体在不同方向上具有不同的物理性质;自限性,即晶体能自发地形成规则的几何外形;对称性,即晶体在某些特定方向上的物理化学性质完全相同;具有固定熔点;内能最小。
性能上两大特点:固定的熔点,各向异性。
3-12、答题要点:当晶体在外电场激励下,在某些方向上产生应变,且应变和场强之间存在着线性关系,这种由电效应转换为机械效应的现象,则称为逆压电效应。
3-13、答题要点:缺陷化学的研究对象是点缺陷,但不包括声子和激子。
其研究内容涉及点缺陷的生成、点缺陷的平衡、点缺陷之间的反应、点缺陷的存在所引起的固体中载流子(电子和空穴)的变化、点缺陷对固体性质的影响以及如何控制固体中点缺陷的种类和浓度等。
3-14、答题要点:缺陷化学具有重要的理论意义和实用价值。
固体中的化学反应,只有通过缺陷的运动。
陶瓷材料在高温时能正常烧结的基本条件是:材料中要有一定的缺陷机构与缺陷浓度,以使许多传质过程能顺利进行。
点缺陷对材料的性质也有重要的影响,例如,固体材料的导电性与缺陷关系极大。
可以说,缺陷化学及其相关的能带理论,是无机材料化学中最重要的内容。
正如West所说:"在固态科学中,晶体缺陷的研究是一个活跃和迅速发展的领域。
”3-15、答题要点:非化学计量化合物的晶格结点中带有空位,或含有处于间隙位置的填隙原(离)子,存在着缺陷,在组成和结构两方面显示出非化学计量的特征;而热缺陷并不会造成组成的改变。
非化学计量缺陷也是某些固体材料所固有的,尽管它的浓度不仅会随温度而变化,而且会随着周围气氛性质及其分压大小的改变而改变;但热缺陷一般与气氛无关。
3-16、答题要点:固体物理和固体化学里的一个相当大的领域与研究碱金属卤化物晶体中的色心有关,最典型例子是F色心。
在20世纪20年代, Pohl根据颜色的德文单词Farbe,把这种缺陷称为F中心(F-centre,德文为Farbenzentre),后人习惯上把它改称为F色心。
NaCl晶体在Na蒸气中加热会变成浅绿黄色,这种现象被认为F色心的形成有关。
此时,1个Na原子扩散到NaC1晶体的内部时,是以过剩的Na+存在,同时引入1个电子。
为了保持晶格中Na+和Cl?之间的位置关系,会造成1个Cl?空位,这种阴离子空位称为α中心。
这个失去了负电荷的空位带正电,能捕获由Na所引入的1个价电子,形成了所谓的F色心和1个Na+。
F色心是由1个阴离子空位和1个在此位置上的电子组成的,它是个陷落的电子中心(a trapped-electron centre)。
一般来说,碱金属原子的价电子并不束缚在某个特定的原子或离子上,它可以迁移穿越过点阵,并最终束缚在卤素原子空位上。
F色心实际上是没有原子核的价电子,或称为类氢原子。
3-17、答题要点:道尔顿的定比定律圆满地解释了有机化学中分子晶体的许多现象,虽然它有时需要加以修正,才能用以说明单键、双键、叁键、链状或环状化合物的结构问题。
后来研究发现,这种严格按化学计量形成的化合物其实是一种很特殊的情况,大多数原子或离子晶体化合物并不符合定比定律,其正负离子的比,并不是一个简单、固定的值。
它们呈现范围很宽的组成,并且组成和具体结构之间没有简单的对应关系(或化学同一性),这些化合物被称为非化学计量化合物、非化学计量比化学物、非化学配比化合物或非整比化合物,或被称为偏离整比的化合物。
3-18、答题要点:纳米是一种度量单位,1纳米为百万分之一毫米,即1毫微米,也就是十亿分之一米。
纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构,在这种水平上对物质和材料进行研究、处理的技术称为纳米技术。
纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的科学技术。
3-19、参考答案:是一类于20世纪80年代才发现的新的化学物种。
它是几个至几百个原子的聚集体(粒径小于或等于1nm),如Fen,CunSm,CnHm(n和m为正数)和碳簇(C60, C70等)等。
原子分子团簇简称团簇or微团簇(microcluster )是由几个至上千个原子、分子or离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体,其物理和化学性质随着所含的原子数目不同而变化。
原子团簇不同于具有特定大小和形状的分子,也不同于以弱的结合力结合的松散分子团簇和具有周期性的晶体。
它们的形状多种多样,它们尚未形成规整的晶体。
原子团簇有许多奇异的特性,如极大的比表面使其具有异常高的化学活性和催化活性、光的量子尺寸效应和非线性效应。
3-20、答题要点:在晶格热振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置后,挤到晶格间隙位置,成为填隙原子,而在原来的位置上留下一个空位,这种缺陷称为弗仑克尔缺陷。
《材料化学》第3章-3 作业[论述题]三、填空题3-21、缺陷反应方程式就是如果把固体材料中的每种缺陷都当作()来处理,那么材料中的缺陷反应就可以和一般的化学反应一样,用反应方程式来描述,并可以把质量作用定律之类的概念应用于()。