材料化学练习习题及答案
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欢迎阅读一、名词解释:
材料:人类社会所能够接受的经济地制造有用器件的物质。(可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。)
晶体:晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。(具有格子构造的固体)
空间点阵:表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。(表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。)
晶向:空间点阵的结点可以看成是分列在一系列相互平行的直线上,这些直线系称为晶列,同一个
晶面:
对称
点群
空间群
而在
中间相:
相律:
相图
1、材料按化学组成,可分为(金属材料)、(无机非金属材料)、(有机高分子材料)、(复合材料);根据材料的性能,可分为(结构材料)和(功能材料)。
2、物质的三态:气态、液态和固态,从宏观上来看,气体和液体表现为(流动性),固体表现出(固体性)。液体在缓慢降温过程中形成(晶体),在急冷过程中形成(非晶体)。
3、晶体与非晶体的根本区别是:晶体具有(长程有序),而非晶体(长程无序、短程有序)。
4、实际晶体结构、基元和点阵的关系可概括为(晶体结构= 点阵+ 基元);点阵是周期性重复的(方式),基元是周期性重复的(内容)。
5、晶向族是指晶体中(原子排列情况相同但空间位向不同)的一组晶向,可以用符号(
7、晶体的对称要素中点对称要素种类有(对称面、对称中心、对称轴和旋转反演轴),含有平移操作的对称要素种类有__螺旋轴___ 、_滑移面。
8、晶族、晶系、点群、布拉菲格子、空间群的数目分别是_3、_7_ 、_32_ 、14_ 、_230_ 。
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9)。
10、、
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13、书
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并存,它们共同在各个领域发挥着不同的作用。
2、晶体有哪些宏观特征,并分别举例说明。
规则的几何外形(食盐、石英、明矾等分别具有立方体、六角柱体和八面体的几何外形),晶面角守恒,有固定的熔点,物理性质的各向异性(云母和方解石具有完好的解理性)。
3、简述晶体与非晶体间的转化特点。
非晶态是一种亚稳态,所以非晶态固体有向晶态自发转化的趋势,但当温度不够高时,非晶态中的原子(离子)的运动幅度较小,同时晶核的形成和生长都比较困难,因此非晶态向晶态的转化就不易发生。另外,非晶态向晶态的转化要经过一些中间步骤,且转变带有突变的特征,一般伴随有幅度不大的体积变化。
晶态向非晶态的转化:可以通过一些机械能,如材料表面的研磨和破碎、冲击波作用等,机械能的作用破坏警惕的长程有序。
4、画出一个面心立方格子,标出其中的 [111]、[121] 及 晶向。
7、找出一个立方体具有的所有旋转轴。
]011[
具有3个互相垂直的4度旋转轴,4个3度轴(即体对角线),6个2度轴(即面对角线)。 (另外还有:3个与4度轴垂直的对称面,6个与2度轴垂直的对称面,以及1个对称心。)
8、根据能带理论,简要说明金属、半导体、绝缘体的划分有何区别(可用画图辅助说明)?并说明金属镁之所以是金属而不是绝缘体或半导体的原因?
金属:晶体的能带中存在不满带,表现出导电性。有两种情况(如图):一是没有足够的电子填充价带能级,形成不满带;另一种是价带与空带重叠,电子在没有排满价带之前,一部分电子就开始填充空带部分,因而形成不满带。
为9 10 根据 T 1298K 11、对某晶体的缺陷测定生成能为84K J/mol ,计算该晶体在1000K 和1500K 时的缺陷浓度。 解:根据热缺陷浓度公式:)2exp(kT
U N n -= 由题意 U = 84 KJ/mol = 84000J/mol (1 eV = 1.602 ×10-19J) 则 2exp(RT
U N n -= 其中R = 8.314 J/mol ·K
95108187310617.82ex p --⨯=⎪⎭ ⎝⨯⨯⨯-=N
当T 1=1000K 时,
3104.6)1000314.8284000exp(2exp(-⨯=⨯⨯-=-=RT U N n 当T 2=1500K 时,21045.3)1500
314.8284000exp()2exp(-⨯=⨯⨯-=-=RT U N n 12、写出下列缺陷反应式:(1)NaCl 形成肖特基缺陷;(2)AgI 形成弗仑克尔缺陷(Ag +进入间隙)(3)Ca 2+置换KCl 中K +或进入到KCl 间隙中去。
(1) ∙+→Cl Na V V '0 (2) 'Ag i Ag V Ag Ag +→∙
(3) Ca 2+置换KCl 中K+缺陷反应式如下:
Ca 2+
13b )(a ) (b 14什么?
解:(a 平衡常数由此可得即:铁空位的浓度和氧分压的1/6次方成正比,故当周围分压增大时,铁空位浓度增加,晶体质量减小,则Fe 1-x O 的密度也将减小。
Fe 1-x O 是空穴导电(p 型半导体),空穴的浓度和氧分压的1/6次方成正比,所以周围氧分压增大时,空穴浓度增加,材料导电率增大。
(b )非化学计量化合物Zn 1+x O ,由于正离子填隙,使金属离子过剩:
反应平衡常数: 2122
]'][[O i P e Zn K ∙
∙= 2CaCl
电中性条件: ][][2'e Zn i =∙∙
得 6/1'2][2
1][-∙∙∝=O i P e Zn 即:间隙离子的浓度与氧分压的1/6次方成反比,故增大周围氧分压,间隙离子浓度减小,晶体质量减小,则Zn 1+x O 的密度也将减小。
Zn 1+x O 是电子导电(n 型半导体),电子的浓度和氧分压的1/6次方成反比,所以周围氧分压增大时,电子浓度减小,材料导电率变小。
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