無機材料物理化學(xué)總結(jié)

1、第一章第一章 熱力學(xué)回顧熱力學(xué)回顧1.1. 熵的統(tǒng)計解釋熵的統(tǒng)計解釋: :判斷一個過程是否自動進行的科學(xué)方法及重要性判斷一個過程是否自動進行的科學(xué)方法及重要性熱力學(xué)幾率熱力學(xué)幾率,為什么熵能成為一切過程是否自動進行的判據(jù)為什么熵能成為一切過程是否自動進行的判據(jù)2. 2. 吉布斯自由焓和化學(xué)勢吉布斯自由焓和化學(xué)勢: :吉布斯自由焓吉布斯自由焓 g=h-ts ,化學(xué)勢化學(xué)勢 平衡的條件：平衡的條件：過程自動進行：過程自動進行： 0iidn 0iidn3. 吉布斯相律的推導(dǎo)吉布斯相律的推導(dǎo)相律相律: 解決相數(shù)目、組分數(shù)和自由度這三者之間關(guān)系的定律解決相數(shù)目、組分數(shù)和自由度這三者之間關(guān)系的定律,f =

2、 cp2, f 自由度數(shù)自由度數(shù), c 獨立組分數(shù)獨立組分數(shù), p 相數(shù)相數(shù), 2 溫度和壓力外界因素溫度和壓力外界因素相：相：在系統(tǒng)內(nèi)部物理和化學(xué)性質(zhì)相同而且完全均勻的一部分在系統(tǒng)內(nèi)部物理和化學(xué)性質(zhì)相同而且完全均勻的一部分稱為相。稱為相。 組分、組分數(shù)組分、組分數(shù)c自由度、自由度數(shù)自由度、自由度數(shù)f 第二章第二章 相平衡與相圖相平衡與相圖1.相圖概念及其作用：相圖概念及其作用：判斷一個過程的方向和限度。判斷一個過程的方向和限度。2. 一元系統(tǒng)相圖：一元系統(tǒng)相圖：相圖中點、線、區(qū)的含義，同質(zhì)多晶現(xiàn)象，相律相圖中點、線、區(qū)的含義，同質(zhì)多晶現(xiàn)象，相律在一元系統(tǒng)相圖中的體現(xiàn)，在一元系統(tǒng)相圖中的體現(xiàn)，

3、sio2系統(tǒng)相圖，系統(tǒng)相圖，zro2系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖 sio2系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖 ： 在常壓和有礦化劑存在的條件下，固態(tài)有在常壓和有礦化劑存在的條件下，固態(tài)有7種晶型，種晶型，此外此外有一種液相，一種氣相。有一種液相，一種氣相。3.二元系統(tǒng)相圖：相圖組成表示法、杠桿規(guī)則和相律；相圖中二元系統(tǒng)相圖：相圖組成表示法、杠桿規(guī)則和相律；相圖中點、線、面含義；點、線、面含義； 析晶路程；析晶路程； 杠桿規(guī)則；相圖的作用。杠桿規(guī)則；相圖的作用。n不生成化合物，具有一個低共熔點的二元相圖；不生成化合物，具有一個低共熔點的二元相圖；n具有一個同成分熔融化合物的二元系統(tǒng)相圖；具有一個同成分熔融化合物的二元系統(tǒng)相圖

4、；n具有異成分熔融化合物的二元體系相圖具有異成分熔融化合物的二元體系相圖 ；n生成連續(xù)固溶體的二元相圖；生成連續(xù)固溶體的二元相圖；n生成有限固溶體的二元體系相圖；生成有限固溶體的二元體系相圖；n化合物和組分生成有限固溶體的二元相圖；化合物和組分生成有限固溶體的二元相圖；n具有多晶轉(zhuǎn)變組分的二元系統(tǒng)相圖；具有多晶轉(zhuǎn)變組分的二元系統(tǒng)相圖；n在固相中有化合物生成，在高溫下又分解的二元系統(tǒng)相圖；在固相中有化合物生成，在高溫下又分解的二元系統(tǒng)相圖； 在液相狀態(tài)出現(xiàn)不互溶的二元相圖在液相狀態(tài)出現(xiàn)不互溶的二元相圖 abl lel la al lb ba ab bababllalbaababblabababl

5、 ll la al lb ba aababababb bl lababpabl ll lssssssssabl ll ll ll llll ll lssssssssal ll ll lbl lllbl ll lssssssss+ss+ssss+ss+l la a1 1l la a2 2l lb b1 1a a2 2b b1 1a a2 2b b2 2l labl la al lb ba ab ba aababl lababb babl la al lb ba ab bl ll l1 1a al l1 1l l2 2析晶過程析晶過程液相路程液相路程:mlf=2il f=1p(f=0, l+ ,直

6、至直至消失消失,轉(zhuǎn)熔結(jié)束轉(zhuǎn)熔結(jié)束lf=1u(液相干涸液相干涸,結(jié)晶結(jié)束結(jié)晶結(jié)束)固相路程固相路程:jkwvzxm 其中其中:yd:zg+最終固相組成最終固相組成:dxgxmm3.三元系統(tǒng)相圖：三元系統(tǒng)相圖：相圖組成表示法、杠桿規(guī)則和相相圖組成表示法、杠桿規(guī)則和相律；相圖中點、線、面含義；律；相圖中點、線、面含義； 析晶路程；析晶路程； 杠桿杠桿規(guī)則；相圖的作用。規(guī)則；相圖的作用。 二、在固相中完全不互溶的三元相圖基本類型二、在固相中完全不互溶的三元相圖基本類型( (一一) )具有一個低共熔點不生成化合物的三元相圖具有一個低共熔點不生成化合物的三元相圖1.相圖分析相圖分析 它是一個正三棱柱，三個

7、它是一個正三棱柱，三個側(cè)面代表了三個具有低共熔點側(cè)面代表了三個具有低共熔點的簡單二元相圖。的簡單二元相圖。 一個二元混合物，當(dāng)加入一個二元混合物，當(dāng)加入第三種物質(zhì)后熔點還要繼續(xù)降第三種物質(zhì)后熔點還要繼續(xù)降低。因此從三個純組分的熔點低。因此從三個純組分的熔點及相應(yīng)的二元液相線出發(fā)，形及相應(yīng)的二元液相線出發(fā)，形成了向下傾斜的三個液相面。成了向下傾斜的三個液相面。這三個液相面相匯的一點這三個液相面相匯的一點e e為三為三元低共熔點。這點的溫度比三元低共熔點。這點的溫度比三個二元低共熔點的溫度都低。個二元低共熔點的溫度都低。析晶過程分析析晶過程分析液相過程，固相過程，液相過程，固相過程，固固/液比例，

8、固液比例，固/固比例等。固比例等。以圖以圖1-2-101中中n點為例。點為例。液相路程液相路程 ：固相路程：固相路程：mgkp用投影圖分析：用投影圖分析：液相路程液相路程 ：固相路程：固相路程： 先作輔助線：先作輔助線：作組成點作組成點p與初晶區(qū)與初晶區(qū)純組分純組分a的連線；的連線；作組成點作組成點p與結(jié)晶結(jié)與結(jié)晶結(jié)束點（束點（e）的連線。）的連線。aakpp f=2l aq f=1l a+ce f=0l a+b +c 直至干涸直至干涸方法：方法：杠桿定律杠桿定律作用：作用：可以確定結(jié)晶過程中每時刻，成平衡的液相可以確定結(jié)晶過程中每時刻，成平衡的液相/固相和固相和固相組成以及系統(tǒng)中各相的含量。

9、固相組成以及系統(tǒng)中各相的含量。n組成，液相路到達組成，液相路到達j時：時：mnnj液相固相在固相量中在固相量中a a與與b b的比例為：的比例為： ammbba固相固相 ( (二二) )生成一個同成分熔融的三元化合物的三元相圖生成一個同成分熔融的三元化合物的三元相圖相圖構(gòu)成：相圖構(gòu)成： 生成一個穩(wěn)定的三元化合物生成一個穩(wěn)定的三元化合物s，連接，連接as、cs、bs形成三形成三個可看成最簡單三元相圖的副三角形。個可看成最簡單三元相圖的副三角形。 m1 、 m2 、 m3為鞍心點；為鞍心點；e1 、 e2 、 e3 為低共熔點。為低共熔點。 ( (三三) )生成一個同成分熔融的二元化合物的三元相圖

10、生成一個同成分熔融的二元化合物的三元相圖1.1.相圖構(gòu)成相圖構(gòu)成1 1）面：）面：側(cè)面由二個低共熔簡單二元相圖和一個具有一致熔側(cè)面由二個低共熔簡單二元相圖和一個具有一致熔化合物二元相圖組成?；衔锒鄨D組成。2）線：）線：除界線外，還有連結(jié)線除界線外，還有連結(jié)線 cd和相區(qū)分界線和相區(qū)分界線e1 e2 3）點：）點：兩個低共熔點兩個低共熔點e1 、 e2； 一個鞍心點一個鞍心點t（連結(jié)線（連結(jié)線cd 與相區(qū)分界線與相區(qū)分界線e1 e2 的交的交 點）。點）。 從圖可見這類相圖相當(dāng)于由從圖可見這類相圖相當(dāng)于由兩個最簡單三元相圖構(gòu)成。兩個最簡單三元相圖構(gòu)成。 2. 2.連結(jié)線規(guī)則（連結(jié)線規(guī)則（范

11、一雷恩規(guī)則）范一雷恩規(guī)則） 在三元系統(tǒng)中兩個晶相初晶區(qū)相交的界線在三元系統(tǒng)中兩個晶相初晶區(qū)相交的界線( (或其延長線或其延長線) )如果和這兩個晶相的組成點的連結(jié)線如果和這兩個晶相的組成點的連結(jié)線( (或其延長線或其延長線) )相交，則相交，則交點為界線上溫度的最高點。交點為界線上溫度的最高點。 所謂所謂“相應(yīng)的連線相應(yīng)的連線”是指界線上液相平衡的二晶相組成是指界線上液相平衡的二晶相組成點的連結(jié)線。點的連結(jié)線。溫度走向是背離交點。溫度走向是背離交點。3.3.析晶過程析晶過程 (1) 確定溫度的變化方向；確定溫度的變化方向； (2)各界線的性質(zhì)；各界線的性質(zhì)； (3) 會劃分各分三元系統(tǒng)；會劃分

12、各分三元系統(tǒng)； (4) 分析不同組成點的析晶路程，析晶終點和析晶終產(chǎn)物；分析不同組成點的析晶路程，析晶終點和析晶終產(chǎn)物； (5) 在在e1e2界線上界線上m點是溫度最高點。點是溫度最高點。(連線規(guī)則連線規(guī)則) 判斷化合物性質(zhì)；判斷化合物性質(zhì)；劃分副三角形；劃分副三角形；判斷第一結(jié)晶相；判斷第一結(jié)晶相；判斷結(jié)晶終點及最終產(chǎn)物判斷結(jié)晶終點及最終產(chǎn)物 （三角形規(guī)則）；（三角形規(guī)則）；確定在確定在e1e2界線上界線上的溫度最高點的溫度最高點 （連結(jié)線規(guī)則）；（連結(jié)線規(guī)則）； 判斷無變點性質(zhì)（重心規(guī)則）；判斷無變點性質(zhì)（重心規(guī)則）；判斷界線性質(zhì)（切線規(guī)則）；判斷界線性質(zhì)（切線規(guī)則）；作輔助線；作輔助線；

13、析晶路程。析晶路程。e e點：低共熔，點：低共熔，lb+d+c lb+d+c ；p p：單轉(zhuǎn)熔（雙升點），：單轉(zhuǎn)熔（雙升點）， l+ad+cl+ad+c；pe：共熔線：共熔線：ld+c；pp2：轉(zhuǎn)熔線，：轉(zhuǎn)熔線，l+ad；化合物性質(zhì)：異成份熔融二元化合物；化合物性質(zhì)：異成份熔融二元化合物；第第1結(jié)晶相：結(jié)晶相：a 結(jié)晶終點：結(jié)晶終點：e點，最終結(jié)晶產(chǎn)物：點，最終結(jié)晶產(chǎn)物：b+d+c界線上溫度降方向：界線上溫度降方向：作輔助線作輔助線an，eh，pq液相路程：液相路程：固相路程：固相路程：經(jīng)過經(jīng)過p點的情況：點的情況：剛到達剛到達p點時，固相組成在點時，固相組成在qqmpm液相量固相量p點轉(zhuǎn)熔過

14、程：點轉(zhuǎn)熔過程：l+ac+d直至直至a消失，轉(zhuǎn)熔結(jié)束。此時消失，轉(zhuǎn)熔結(jié)束。此時固相組成到達固相組成到達g點：點：gmpm液相量固相量aaqghmmnf=2l ap f=1l+a df=0l+a d+ca先消失先消失e f=1l c+d f=0l d+b +c 直至干涸直至干涸分析步驟與前同。分析步驟與前同。 此點的位置和圖此點的位置和圖l-2-113l-2-113中中m m點的位置雖都是在點的位置雖都是在a a的初晶的初晶區(qū)，區(qū)，dbcdbc的副三角形中，但析的副三角形中，但析晶過程卻有差別?，F(xiàn)在把晶過程卻有差別。現(xiàn)在把1 1點點的析晶過程用式子表示出：的析晶過程用式子表示出：液相路程液相路程

15、：固相路程：固相路程：aaddk112f=2l a3f=1l+a d4f=2l de f=1l c+df=0l d+c+b直至干涸直至干涸 1 1點與點與m m點析晶過程的區(qū)別點析晶過程的區(qū)別: : l l點的液相路程未經(jīng)過轉(zhuǎn)熔點點的液相路程未經(jīng)過轉(zhuǎn)熔點p p；這是由于液相路程到達；這是由于液相路程到達3 3點時，點時，a a晶相已轉(zhuǎn)熔完畢，液相路線直接穿過晶相已轉(zhuǎn)熔完畢，液相路線直接穿過d d的相區(qū)到達的相區(qū)到達4 4點。點。 仔細觀察后，發(fā)現(xiàn)仔細觀察后，發(fā)現(xiàn)m點在點在pd連線之上，連線之上，1點則在點則在pd連線連線之下。只要是原始配料點落在之下。只要是原始配料點落在dpp的范圍內(nèi)，其析晶

16、過程中的范圍內(nèi)，其析晶過程中液相路程都會發(fā)生穿相區(qū)的現(xiàn)象。液相路程都會發(fā)生穿相區(qū)的現(xiàn)象。 ( (五五) )生成一個異成分熔融的三元化合物相圖生成一個異成分熔融的三元化合物相圖 p1 p2：轉(zhuǎn)熔線：轉(zhuǎn)熔線：l+as； e e點：低共熔，點：低共熔，lb+c+s lb+c+s ；幾個典型的析晶過程：幾個典型的析晶過程：(1)(1)分析圖分析圖l-2-116l-2-116中中1 1點之析晶過程點之析晶過程p p1 1 ：單轉(zhuǎn)熔（雙升點），：單轉(zhuǎn)熔（雙升點）， l+ab+sl+ab+s；p p2 2：單轉(zhuǎn)熔（雙升點），：單轉(zhuǎn)熔（雙升點）， l+ac+sl+ac+s；p1 e：共熔線：共熔線：lb+s；

17、p2e：共熔線，：共熔線，ls+c；結(jié)晶終點：結(jié)晶終點：e； 作輔助線：作輔助線：a2，s4，ek aassk1l al+a s l sf=0l s+c+b直至干涸直至干涸1234e l s+c液相路程：液相路程：固相路程：固相路程：e：低共熔點，：低共熔點，lb+c+s（2 2）分析圖）分析圖l-2-117l-2-117中中n n點的析晶過程點的析晶過程 p1 ：單轉(zhuǎn)熔點（雙升點）：單轉(zhuǎn)熔點（雙升點） l+ab+s p2：單轉(zhuǎn)熔點（雙升點）：單轉(zhuǎn)熔點（雙升點） l+ac+sp2e：共熔線，：共熔線，ls+cp1 e：共熔線，：共熔線，ls+bp1 p2：轉(zhuǎn)熔線，：轉(zhuǎn)熔線，l+as。 n點位于

18、副三角形點位于副三角形bcs中，所以結(jié)晶將在中，所以結(jié)晶將在e點結(jié)束。過點結(jié)束。過n點點作輔助線作輔助線am，ed，p1k。aakgdnnml ap1 l a+bf=0l+a s+ba先消失先消失e l b+sf=0l b +s+c直至干涸直至干涸液相路程：液相路程：固相路程：固相路程：p：雙轉(zhuǎn)熔點（雙降點）：雙轉(zhuǎn)熔點（雙降點） l+a+bsp1 p：轉(zhuǎn)熔線，：轉(zhuǎn)熔線，l+as。 （1 1）分析圖分析圖l-2-ll9l-2-ll9中中m m點的析晶過程點的析晶過程 e：低共熔點，：低共熔點，lb+c+spe：共熔線，：共熔線，lb+s；pe1 ：共熔線，：共熔線，la+b液相路程：液相路程：固

19、相路程：固相路程：aajhxmml aqp f=0l+a+b sa先消失先消失l a+be l b+sf=0l s+b+c直至干涸直至干涸 m點位于副三角形點位于副三角形bcs中，所以結(jié)晶將在中，所以結(jié)晶將在e點結(jié)束。過點結(jié)束。過m點作輔助線點作輔助線am，ex，pj。pe1 ：共熔線，：共熔線，la+bp1 e：共熔線，：共熔線，ls +c p p1 ：上部共熔線：上部共熔線： l a+s 下部為轉(zhuǎn)熔線：下部為轉(zhuǎn)熔線： l+a s(2)(2)分析圖分析圖1-2-1201-2-120中中m m點的析晶過程點的析晶過程 e：低共熔點，：低共熔點，lb+c+sp：雙轉(zhuǎn)熔點（雙降點）：雙轉(zhuǎn)熔點（雙降

20、點） l+a+bspe：共熔線，：共熔線，lb+s； m點位于副三角形點位于副三角形bcs中，所以結(jié)晶將在中，所以結(jié)晶將在e點結(jié)束。過點結(jié)束。過m點作輔助線點作輔助線aq，ex，pj，sg。析晶路程：析晶路程：aajhssxmmql ap l a+bf=0l+a+b sb先消失先消失nl+a sgl se l c+sf=0l s+b+c直至干涸直至干涸( (六六) )具有一個低溫下存在具有一個低溫下存在, ,高溫下分解的二元化合物的三元相圖高溫下分解的二元化合物的三元相圖 該相圖中化合物該相圖中化合物s s的組成點在三角形邊上，而其初的組成點在三角形邊上，而其初晶區(qū)進入到相圖內(nèi)部，不與任何邊緣

21、接觸。在這樣一個相圖中，晶區(qū)進入到相圖內(nèi)部，不與任何邊緣接觸。在這樣一個相圖中，只能劃出兩個副三角形，對應(yīng)的是只能劃出兩個副三角形，對應(yīng)的是p p和和e e點。即有三個無變點，點。即有三個無變點，卻只有二個副三角形。卻只有二個副三角形。 r r無對應(yīng)的三角形，點對應(yīng)的只是一條直線，說明無對應(yīng)的三角形，點對應(yīng)的只是一條直線，說明r r點有其點有其特殊性。特殊性。 從溫度下降方向看從溫度下降方向看r r點是雙降點形式，但找不出共軛位置的點是雙降點形式，但找不出共軛位置的情況，我們把這種點稱為雙降點形式的過渡點。情況，我們把這種點稱為雙降點形式的過渡點。 r r點有二個特點：點有二個特點： 第一，在

22、該點進行的是雙轉(zhuǎn)熔過程；第一，在該點進行的是雙轉(zhuǎn)熔過程； 第二，因為沒有對應(yīng)的副三角形，因此沒有一個配料點能第二，因為沒有對應(yīng)的副三角形，因此沒有一個配料點能在該點結(jié)束。在該點結(jié)束。p點：單轉(zhuǎn)熔點（雙升點），點：單轉(zhuǎn)熔點（雙升點），l+ac+se點：低共熔點（三升點），點：低共熔點（三升點），lb+c+sr點：雙降點，但找不出共軛位置，稱為雙降點形式的過渡點，點：雙降點，但找不出共軛位置，稱為雙降點形式的過渡點， l+a+bspr界線：轉(zhuǎn)熔線，界線：轉(zhuǎn)熔線，l+as； pe界線：共熔線，界線：共熔線，lc+s；er界線：共熔線，界線：共熔線，lb+s以圖以圖1-2-121中中n點為例，點為例，

23、n點位于副三角形點位于副三角形bcs中，中，液相終止點在液相終止點在e點。點。 過過n點作輔助線，點作輔助線，ak，eg，rd。液相路程：液相路程：固相路程：固相路程：aaddgnnkl ar l a+bf=0(l)+a+b sa先消失先消失 e f=0l s+b+c直至干涸直至干涸 l b+s 液相剛到液相剛到r點時，固相組成點在點時，固相組成點在d點點ndrn液相量固相量而固相（而固相（s）組成中：）組成中：即：即：adbdba固相固相%100abbd(%)a固相%100abad(%)b固相轉(zhuǎn)熔結(jié)束時，固相組成點仍在轉(zhuǎn)熔結(jié)束時，固相組成點仍在d點，實際上液相并未點，實際上液相并未減少，所變

24、化的僅僅是減少，所變化的僅僅是a和和b的化合物。的化合物。ndrn液相量固相量sdbdbs固相固相( (七七) )具有在高溫下存在具有在高溫下存在, ,低溫下分解的二元化合物的三元相圖低溫下分解的二元化合物的三元相圖該相圖中化合物該相圖中化合物s s的組成點在三角形邊上，并在的組成點在三角形邊上，并在其初晶區(qū)內(nèi)，類似于形成了一個一致熔二元化合物。其初晶區(qū)內(nèi)，類似于形成了一個一致熔二元化合物。 還有以下特點：還有以下特點： 第一，無變量點第一，無變量點q q對應(yīng)的三個對應(yīng)的三個組成組成a a、s s、b b在一條直線上，因此在一條直線上，因此q q沒有對應(yīng)的副三角形。沒有對應(yīng)的副三角形。 第二，

25、第二，scsc這條連線實際上無這條連線實際上無意義。因為意義。因為ascasc和和bscbsc都沒有都沒有對應(yīng)的無變量點，不管配料點落對應(yīng)的無變量點，不管配料點落在哪個三角形內(nèi)，最后的結(jié)晶終在哪個三角形內(nèi)，最后的結(jié)晶終結(jié)點都在結(jié)點都在e e點。點。 在這種相圖中在這種相圖中q q點是雙升點形點是雙升點形式的過渡點。式的過渡點。e點：低共熔點（三升點），點：低共熔點（三升點）， lb+c+sq點：雙升點形式的過渡點，點：雙升點形式的過渡點， l+sa+beq界線：共熔線，界線：共熔線，la+s； hq界線：共熔線，界線：共熔線，la+s；nq界線：共熔線，界線：共熔線，lb+s過過m點作輔助線點

26、作輔助線bn，eg，qk。液相路程：液相路程：固相路程：固相路程：bbkkgmm nl b l b+sq f=0(l)+s a+b直至直至s 消失消失 l a+be f=0l a+b+c直至干涸直至干涸( (九九) )小結(jié)小結(jié) (1)相圖分析基本步驟相圖分析基本步驟判斷化合物性質(zhì)；判斷化合物性質(zhì)；劃分副三角形；劃分副三角形；判斷第一結(jié)晶相；判斷第一結(jié)晶相；判斷結(jié)晶終點及最終產(chǎn)物；判斷結(jié)晶終點及最終產(chǎn)物；確定確定界線上界線上的溫度最高點；的溫度最高點； 判斷無變點性質(zhì)；判斷無變點性質(zhì)；判斷界線性質(zhì)；判斷界線性質(zhì)；作輔助線；作輔助線；析晶路程。（液相路程，固相路程）析晶路程。（液相路程，固相路程）

27、(2)(2)四個規(guī)則四個規(guī)則 冷卻冷卻杠桿規(guī)則：杠桿規(guī)則：為了計算各種情況下各相對含量為了計算各種情況下各相對含量 。連結(jié)線規(guī)則：判斷界線上溫度下降方向。連結(jié)線規(guī)則：判斷界線上溫度下降方向。切線規(guī)則：判斷界線性質(zhì)的。切線規(guī)則：判斷界線性質(zhì)的。劃分副三角形規(guī)則：每個副三角形都應(yīng)對應(yīng)有一個無變劃分副三角形規(guī)則：每個副三角形都應(yīng)對應(yīng)有一個無變量點。正確劃分以后，才能根據(jù)配料點的位置判斷析晶過量點。正確劃分以后，才能根據(jù)配料點的位置判斷析晶過程之終結(jié)點。不過，這個規(guī)則對過渡點是失效的。程之終結(jié)點。不過，這個規(guī)則對過渡點是失效的。(3)(3)五種無變量點五種無變量點共熔點（三升點）：共熔點是重心位置。共

28、熔點（三升點）：共熔點是重心位置。l vl v1 1+ v+ v2 2 + v+ v3 3 冷卻冷卻轉(zhuǎn)熔點：轉(zhuǎn)熔點必是交叉位置，又可稱雙升點。轉(zhuǎn)熔點：轉(zhuǎn)熔點必是交叉位置，又可稱雙升點。l + vl + v1 1 v v2 2 + v+ v3 3冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻雙轉(zhuǎn)熔點：雙轉(zhuǎn)熔點必是共軛位置，又可稱雙降點。雙轉(zhuǎn)熔點：雙轉(zhuǎn)熔點必是共軛位置，又可稱雙降點。l + vl + v1 1 + v+ v2 2 v v3 3雙降點形式的過渡點：這種點必是共軛位置的極限位置。雙降點形式的過渡點：這種點必是共軛位置的極限位置。（l l）+ v+ v1 1 + v+ v2 2 v v

29、3 3 雙升點形式的過渡點：這種點必是交叉位置的極限位置。雙升點形式的過渡點：這種點必是交叉位置的極限位置。（l l） + v+ v1 1 v v2 2 + v+ v3 3(4)(4)二種界線二種界線共熔線：共熔線：l l v v1 1 + v+ v2 2轉(zhuǎn)熔線轉(zhuǎn)熔線 ：l + vl + v1 1 v v2 2；l + vl + v1 1 v v2 2第三章第三章 化學(xué)平衡與熱力學(xué)勢函數(shù)化學(xué)平衡與熱力學(xué)勢函數(shù)1.化學(xué)平衡的概念：化學(xué)平衡的概念：一個化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)與逆反應(yīng)一個化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)與逆反應(yīng)速度相等時，體系中各物質(zhì)的數(shù)量就不再隨著時間速度相等時，體系中各物質(zhì)的數(shù)量就不再隨著時間而改變，

30、即為化學(xué)平衡。而改變，即為化學(xué)平衡。2.多相反應(yīng)的概念多相反應(yīng)的概念: 同時有氣相、固相或液相參加的反同時有氣相、固相或液相參加的反應(yīng)稱為多相反應(yīng)。應(yīng)稱為多相反應(yīng)。3.化學(xué)平衡的條件化學(xué)平衡的條件4.多相反應(yīng)的平衡常數(shù)多相反應(yīng)的平衡常數(shù):2121oppk21coppk250化學(xué)平衡的條件化學(xué)平衡的條件從物理化學(xué)基礎(chǔ)可知：從物理化學(xué)基礎(chǔ)可知：在等溫等壓條件下：在等溫等壓條件下：自動過程：自動過程：平衡的條件：平衡的條件：iidnvdpsdtdgiidndg0dnii0dnii生成物反應(yīng)物)()(iiii51 5.化學(xué)反應(yīng)等溫方程式與化學(xué)反應(yīng)等溫方程式與g （一）化學(xué)反應(yīng)等溫方程式（一）化學(xué)反應(yīng)等

31、溫方程式 前面討論的都是化學(xué)反應(yīng)達到平衡時的情況，實際上許多前面討論的都是化學(xué)反應(yīng)達到平衡時的情況，實際上許多反應(yīng)都沒有達到平衡。反應(yīng)都沒有達到平衡。 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)是在任意指定條件下進行，這時反應(yīng)的方向和限當(dāng)化學(xué)反應(yīng)是在任意指定條件下進行，這時反應(yīng)的方向和限度如何判斷？化學(xué)反應(yīng)等溫方程式可以解決這個問題。度如何判斷？化學(xué)反應(yīng)等溫方程式可以解決這個問題。 g = - rtlnk + rtlnj (1-3-7) (1-3-7)式中：式中：k平衡常數(shù)；平衡常數(shù)； j反應(yīng)物和產(chǎn)物在任意選定時分壓的比值或壓力商。反應(yīng)物和產(chǎn)物在任意選定時分壓的比值或壓力商。jk，則，則go，反應(yīng)可以自動進行，反應(yīng)可以自動進

32、行(自左向右自左向右)。 jk，則，則g0，反應(yīng)不能自動自左向右進行。，反應(yīng)不能自動自左向右進行。 由于由于j是任意選定的已知值，只要知道是任意選定的已知值，只要知道k值，判斷就可進行。值，判斷就可進行。52 （二）（二） g 的求算方法與作用的求算方法與作用 若反應(yīng)物和產(chǎn)物分壓都分別等于若反應(yīng)物和產(chǎn)物分壓都分別等于101.3kpa101.3kpa，在這種條件，在這種條件下進行反應(yīng)時的自由焓變化，就叫該反應(yīng)的標準自由焓變，下進行反應(yīng)時的自由焓變化，就叫該反應(yīng)的標準自由焓變，用用g表示。表示。 顯然在上述條件下顯然在上述條件下j=1j=1，lnjlnj=o=og =g= -rtlnk為了求得為了

33、求得k k，首先應(yīng)尋找有效的方法求出，首先應(yīng)尋找有效的方法求出g。 自由焓是狀態(tài)函數(shù)，可用狀態(tài)函數(shù)法來進行計算：自由焓是狀態(tài)函數(shù)，可用狀態(tài)函數(shù)法來進行計算：式中式中 表示標準生成自由焓。表示標準生成自由焓。當(dāng)溫度為當(dāng)溫度為298k時以時以g298表示。表示。 生成g反應(yīng)物生成產(chǎn)物生成)()(iiiigngng53 這是一個熱力學(xué)的基本公式。這是一個熱力學(xué)的基本公式。式中式中h是標準狀態(tài)下的生成熱；是標準狀態(tài)下的生成熱；s為標準狀態(tài)下反應(yīng)的熵變，可用按下式計算：為標準狀態(tài)下反應(yīng)的熵變，可用按下式計算：反應(yīng)物產(chǎn)物)sn()sn(siiii 在一般物理化學(xué)手冊中都列有在一般物理化學(xué)手冊中都列有298

34、k298k條件下各物質(zhì)標準條件下各物質(zhì)標準絕對熵數(shù)值和絕對熵數(shù)值和298k298k條件下的標準生成熱，分別以條件下的標準生成熱，分別以s298和和h298表示。因此表示。因此298k298k條件下各種化學(xué)反應(yīng)的標準自由條件下各種化學(xué)反應(yīng)的標準自由焓變的數(shù)值很容易就可求出。焓變的數(shù)值很容易就可求出。546. 熱力學(xué)勢函數(shù)法熱力學(xué)勢函數(shù)法 一、熱力學(xué)勢函數(shù)一、熱力學(xué)勢函數(shù) 熱力學(xué)勢函數(shù)是根據(jù)計算需要把狀態(tài)函數(shù)熱力學(xué)勢函數(shù)是根據(jù)計算需要把狀態(tài)函數(shù)(g，h，t)重新重新組合而成的一個新的狀態(tài)函數(shù)。組合而成的一個新的狀態(tài)函數(shù)。 ghts gthttst （1）在（在（1）式兩邊引入）式兩邊引入h298，

35、則：，則： gt h298 ht h298 tst整理后得：整理后得： （2） 令：令：t298t298tsthhthgthg298tt55 同理：同理：由此可得：由此可得： gth298tt gt= rtlnk 式中式中 h298 為標準狀態(tài)下反應(yīng)的熱焓變化；為標準狀態(tài)下反應(yīng)的熱焓變化； t 為標準狀態(tài)下反應(yīng)的熱力學(xué)勢函數(shù)。為標準狀態(tài)下反應(yīng)的熱力學(xué)勢函數(shù)。應(yīng)用熱力學(xué)勢函數(shù)法計算平衡常數(shù)的工作量可大大減應(yīng)用熱力學(xué)勢函數(shù)法計算平衡常數(shù)的工作量可大大減少。少。thg298ttthr1rtgklnt298t第四章 硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)1.硅酸鹽結(jié)構(gòu)的一般特點及分類2.鮑林規(guī)則與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)3.島狀硅酸

36、鹽晶體結(jié)構(gòu) 4.組群狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)5.鏈狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)6.層狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)7.架狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)材料物理化學(xué)材料物理化學(xué)表1-13 硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)類型 第五章第五章 晶體的結(jié)構(gòu)缺陷晶體的結(jié)構(gòu)缺陷1、缺陷產(chǎn)生的原因、缺陷產(chǎn)生的原因熱震動熱震動 雜質(zhì)雜質(zhì) 2、 缺陷定義缺陷定義實際晶體與理想晶體相比有一定實際晶體與理想晶體相比有一定程度的偏離或不完美性，程度的偏離或不完美性， 把兩種把兩種結(jié)構(gòu)發(fā)生偏離的區(qū)域叫缺陷。結(jié)構(gòu)發(fā)生偏離的區(qū)域叫缺陷。3、研究缺陷的意義、研究缺陷的意義導(dǎo)電、半導(dǎo)體、發(fā)色（色導(dǎo)電、半導(dǎo)體、發(fā)色（色心）、發(fā)光、擴散、燒結(jié)、固相心）、發(fā)光、擴散、燒結(jié)、固相反應(yīng)反應(yīng)。（材料科

37、學(xué)的基礎(chǔ)）（材料科學(xué)的基礎(chǔ)） 4、 缺陷分類缺陷分類點缺陷、線缺陷、面缺陷點缺陷、線缺陷、面缺陷 5. 晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型 （幾何尺寸、產(chǎn)生原因）（幾何尺寸、產(chǎn)生原因）6. 點缺陷點缺陷:點缺陷的符號表征符號及缺陷反應(yīng)方點缺陷的符號表征符號及缺陷反應(yīng)方程式的寫法程式的寫法1、熱缺陷熱缺陷：當(dāng)晶體的溫度高于絕對：當(dāng)晶體的溫度高于絕對0k時，由于晶格內(nèi)原子熱時，由于晶格內(nèi)原子熱運動，使一部分能量較大的原子離開平衡位置造成運動，使一部分能量較大的原子離開平衡位置造成的缺陷。的缺陷。 （1） frankel缺陷缺陷 特點特點 空位和間隙成對產(chǎn)生空位和間隙成對產(chǎn)生 ；晶體密度不變。；晶

38、體密度不變。 zniznvznzn eu間 隙 位 置平 衡 位 置 位 置能量 例例 : 纖鋅礦結(jié)構(gòu)纖鋅礦結(jié)構(gòu)zno晶體，晶體，zn2+ 可以離開原位進可以離開原位進入間隙，入間隙， 此此間隙間隙為結(jié)為結(jié)構(gòu)中的另一半構(gòu)中的另一半“四孔四孔”和和“八八孔孔”位置。位置。 從能量角度從能量角度分析分析：下（2） schttky缺陷缺陷clnavvnacl)2exp(ktenn正常袼點的原子由于熱運動躍遷到晶體表面，正常袼點的原子由于熱運動躍遷到晶體表面，在晶體內(nèi)正常格點留下空位。在晶體內(nèi)正常格點留下空位。schttky缺陷形成的能量小缺陷形成的能量小frankel 缺陷形成的能量缺陷形成的能量因

39、此對于大多數(shù)晶體來說，因此對于大多數(shù)晶體來說，schttky 缺陷是主要的。缺陷是主要的。特點特點形成形成 從形成缺陷的能量來分析從形成缺陷的能量來分析 熱缺陷濃度表示熱缺陷濃度表示 ：對于離子晶體，為保持電中性，正離子空位和對于離子晶體，為保持電中性，正離子空位和負離子負離子空位成對產(chǎn)生，晶體體積增大空位成對產(chǎn)生，晶體體積增大 下2 書寫點缺陷反應(yīng)式的規(guī)則書寫點缺陷反應(yīng)式的規(guī)則 （1）位置關(guān)系）位置關(guān)系： 對于對于計量化合物計量化合物（如（如nacl、al2o3），在缺陷反應(yīng)式中），在缺陷反應(yīng)式中作為作為溶劑溶劑的晶體所提供的的晶體所提供的位置比例應(yīng)保持不變位置比例應(yīng)保持不變，但每類位置，但

40、每類位置總數(shù)可以改變。總數(shù)可以改變。 例：例： clkkkclclvcascacl2)(2對于對于非化學(xué)計量化合物非化學(xué)計量化合物，當(dāng)存在氣氛不同時，原子之間的比，當(dāng)存在氣氛不同時，原子之間的比例是改變的。例是改變的。 例：例：tio2 由由 1 : 2 變成變成 1 : 2x (tio2x )k : cl = 2 : 2 (2) 位置增殖位置增殖 形成形成schttky缺陷時缺陷時增加了位置數(shù)目增加了位置數(shù)目。 能引起能引起位置增殖位置增殖的缺陷：空位的缺陷：空位(vm)、錯位、錯位(vx)、置換雜、置換雜質(zhì)原子質(zhì)原子( mx 、xm)、表面位置、表面位置(xm)等。等。 不發(fā)生不發(fā)生位置增

41、殖的缺陷位置增殖的缺陷：e/ , h. , mi , xi , li等。等。 當(dāng)表面原子遷移到內(nèi)部與空位復(fù)合時，則減少了位置數(shù)當(dāng)表面原子遷移到內(nèi)部與空位復(fù)合時，則減少了位置數(shù)目（目（mm 、xx）。）。 (3)質(zhì)量平衡質(zhì)量平衡 參加反應(yīng)的原子數(shù)在方程兩邊應(yīng)相等。參加反應(yīng)的原子數(shù)在方程兩邊應(yīng)相等。 (4)電中性電中性 缺陷反應(yīng)兩邊總的有效電荷必須相等。缺陷反應(yīng)兩邊總的有效電荷必須相等。 (5)表面位置表面位置 當(dāng)一個當(dāng)一個m原子從晶體內(nèi)部遷移到表面時，用符號原子從晶體內(nèi)部遷移到表面時，用符號ms表表示示。s 表示表面位置。在缺陷化學(xué)反應(yīng)中表面位置一般表示表面位置。在缺陷化學(xué)反應(yīng)中表面位置一般不特

42、別表示。不特別表示。（1）缺陷符號）缺陷符號 缺陷的有效電荷是相對于基質(zhì)晶體的結(jié)點位置而言的，缺陷的有效電荷是相對于基質(zhì)晶體的結(jié)點位置而言的， 用用“.”、“/”、“”表示正、負（有效電荷）及電中性。表示正、負（有效電荷）及電中性。 )(xnananana)(xclclclclmv kvk的空位，對原來結(jié)點位置而言，少了一個正電荷，的空位，對原來結(jié)點位置而言，少了一個正電荷，所以空位帶一個有效負電荷。所以空位帶一個有效負電荷。zrac 雜質(zhì)雜質(zhì)ca2+取代取代zr4+位置，與原來的位置，與原來的zr4+比，少比，少2個正電荷，個正電荷，即帶即帶2個負有效電荷。個負有效電荷。naca雜質(zhì)離子雜質(zhì)

43、離子ca2+取代取代na+位置位置,比原來比原來na+高高+1價電荷價電荷,因此與這個位置上應(yīng)有的因此與這個位置上應(yīng)有的+1電價比電價比,缺陷帶缺陷帶1個有效正電荷。個有效正電荷。 xnak雜質(zhì)離子雜質(zhì)離子k+與占據(jù)的位置上的原與占據(jù)的位置上的原na+同價，所以不帶電荷。同價，所以不帶電荷。na+ 在在nacl晶體正常位置上（應(yīng)是晶體正常位置上（應(yīng)是na+ 占據(jù)的點陣位置，占據(jù)的點陣位置， 不帶不帶 有效電荷，也不存在缺陷。有效電荷，也不存在缺陷。小結(jié)小結(jié)3 寫缺陷反應(yīng)舉例寫缺陷反應(yīng)舉例 （1） cacl2溶解在溶解在kcl中中)11(22 clkkkclclvcacacl) 21 (2 cl

44、ikkclcllccacaclkcl表示表示kcl作為溶劑。作為溶劑。以上三種寫法均符合缺陷反應(yīng)規(guī)則。以上三種寫法均符合缺陷反應(yīng)規(guī)則。 實際上（實際上（11）比較合理。）比較合理。)31 (222 clkikclclvcacacl（2） mgo溶解到溶解到al2o3晶格中晶格中4)(122232ooaloalovgmmgo )51(32332oialoalomggmmgo （15較不合理。因為較不合理。因為mg2+進入間隙位置不易發(fā)生。進入間隙位置不易發(fā)生。 寫出下列缺陷反應(yīng)式：寫出下列缺陷反應(yīng)式：(1) mgcl2固溶在固溶在licl晶體中晶體中(產(chǎn)生正離子空位，生成置換型產(chǎn)生正離子空位，生

45、成置換型ss)(2) sro固溶在固溶在li2o晶體中晶體中(產(chǎn)生正離子空位，生成置換型產(chǎn)生正離子空位，生成置換型ss)(3) al2o3固溶在固溶在mgo晶體中晶體中(產(chǎn)生正離子空位，生成置換型產(chǎn)生正離子空位，生成置換型ss)(4) yf3固溶在固溶在caf2晶體中晶體中(產(chǎn)生正離子空位，生成置換型產(chǎn)生正離子空位，生成置換型ss)(5) cao固溶在固溶在zro2晶體中晶體中(產(chǎn)生負離子空位，生成置換型產(chǎn)生負離子空位，生成置換型ss)cllililiclclvmgsmgcl2)(.2olilioliovsrsosr.2)(omgmgmgoovalsoal32)(.32 fcacacaffvy

46、sfy62)(2.32 oozrzroovacsoca 2)( 第六章第六章 膠膠 體體流動性流動性穩(wěn)定性穩(wěn)定性觸變性觸變性可塑性可塑性粘土粘土-水系統(tǒng)水系統(tǒng) 粘土的荷電性粘土的荷電性粘土的離子吸附與交換粘土的離子吸附與交換粘土膠體的電動性質(zhì)粘土膠體的電動性質(zhì)( -電位電位) 粘土水系統(tǒng)的膠體性質(zhì)粘土水系統(tǒng)的膠體性質(zhì) 粘土的很多性能與吸附陽離子種類有關(guān)，指出粘土吸附下粘土的很多性能與吸附陽離子種類有關(guān)，指出粘土吸附下列不同陽離子后的性能變化規(guī)律，列不同陽離子后的性能變化規(guī)律，( 以箭頭以箭頭表示由表示由小到大小到大) h al3+ ba2+ sr2+ ca2+ mg2+ nh4+ k+ na+

47、 li+ (1) 離子置換能力離子置換能力 (2) 粘土的粘土的 -電位電位 (3) 粘土的結(jié)合水粘土的結(jié)合水 (4) 泥漿的流動性泥漿的流動性 (5) 泥漿的穩(wěn)定性泥漿的穩(wěn)定性 (6) 泥漿的觸變性泥漿的觸變性 (7) 泥團的可塑性泥團的可塑性 (8) 泥漿的濾過性泥漿的濾過性 (9) 泥漿的澆注時間泥漿的澆注時間一、土壤膠體帶電理論一、土壤膠體帶電理論 同晶置換：同晶置換： 部分硅氧四面體中的硅部分硅氧四面體中的硅(四價四價)被鋁被鋁(三價三價)取代，部分鋁氧八面體中的鋁取代，部分鋁氧八面體中的鋁(三三價價)被鎂、鐵等被鎂、鐵等(二價二價)取代，從而產(chǎn)生剩取代，從而產(chǎn)生剩余負電荷余負電荷

48、3. 永久電荷（內(nèi)電荷）永久電荷（內(nèi)電荷） 產(chǎn)生：粘粒礦物晶層內(nèi)的同晶代換所產(chǎn)生的產(chǎn)生：粘粒礦物晶層內(nèi)的同晶代換所產(chǎn)生的電荷，是土壤電荷的主要來源。電荷，是土壤電荷的主要來源。 影響電荷數(shù)量的因素：電荷數(shù)量取決于同晶影響電荷數(shù)量的因素：電荷數(shù)量取決于同晶替的多少。替的多少。 特點：不受特點：不受ph的影響。的影響。 應(yīng)用：應(yīng)用：2：1型礦物帶負電的主要原因。型礦物帶負電的主要原因。4. 可變電荷可變電荷定義定義:電荷的數(shù)量和質(zhì)量隨介質(zhì)的電荷的數(shù)量和質(zhì)量隨介質(zhì)的ph而改變的電荷。而改變的電荷。可變電荷零點可變電荷零點(ph0): 土壤的可變正、負電荷數(shù)量相等土壤的可變正、負電荷數(shù)量相等時的時的p

49、h來源：來源：膠核表面分子（或原子團）的解離膠核表面分子（或原子團）的解離 黏土礦物晶面上-oh的解離 含水鐵、鋁氧化物的解離（al2o3.3h2o) 腐殖質(zhì)上某些官能團的解離（cooh） 含水氧化硅的解離二、二、土壤膠體的動電性質(zhì)土壤膠體的動電性質(zhì) 1 1、膠體離子的結(jié)構(gòu)、膠體離子的結(jié)構(gòu) 中心稱為中心稱為膠核膠核，其表面，其表面選擇性地吸附了一層帶有選擇性地吸附了一層帶有同號電荷的離子（可以是同號電荷的離子（可以是膠核的組成物直接電離產(chǎn)膠核的組成物直接電離產(chǎn)生的，也可以是從水中選生的，也可以是從水中選擇吸附的擇吸附的h h+ +或或ohoh- -造成的），造成的），成為膠體的成為膠體的電位離

50、子電位離子。 由于電位離子的靜電引由于電位離子的靜電引力，在其周圍又吸附了大力，在其周圍又吸附了大量的異號離子，形成了所量的異號離子，形成了所謂的謂的“雙電層雙電層”。膠核 這些異號離子，其中緊靠電這些異號離子，其中緊靠電位離子的部分被牢固的吸引著，位離子的部分被牢固的吸引著，當(dāng)膠核運動時，它也隨著一起當(dāng)膠核運動時，它也隨著一起運動，形成固定的離子層，稱運動，形成固定的離子層，稱為為吸附層吸附層。而其它的異號離子，。而其它的異號離子，距離電位離子較遠，受到的引距離電位離子較遠，受到的引力較弱，不隨膠核一起運動，力較弱，不隨膠核一起運動，并有向水中擴散的趨勢，形成并有向水中擴散的趨勢，形成了了擴

51、散層擴散層。 吸附層與擴散層之間的交界吸附層與擴散層之間的交界面稱為面稱為滑動面?；瑒用?。膠核 滑動面以內(nèi)的部分稱為滑動面以內(nèi)的部分稱為膠粒膠粒，膠粒與擴散層之間有一個電位差，稱，膠粒與擴散層之間有一個電位差，稱為膠體的為膠體的電動電位（電動電位（電位）電位）。而膠核表面的電位離子與溶液之間的。而膠核表面的電位離子與溶液之間的電位差稱為電位差稱為總電位（總電位（電位電位，電位離子和反離子形成的總電位。），電位離子和反離子形成的總電位。）2. 膠體的電動電位（膠體的電動電位（電位）電位）3. 影響膠體的因素影響膠體的因素 膠體在水中受到幾個方面的影響：膠體在水中受到幾個方面的影響： （1 1）由

52、于膠粒的帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠體產(chǎn)生）由于膠粒的帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠體產(chǎn)生靜靜電斥力電斥力，而且，而且電位越高，膠體間的靜電斥力越大。電位越高，膠體間的靜電斥力越大。 （2 2）受水分子熱運動的撞擊，使膠體在水中做不規(guī)則）受水分子熱運動的撞擊，使膠體在水中做不規(guī)則的的布朗運動布朗運動。 （3 3）膠粒之間還存在著）膠粒之間還存在著相互引力相互引力范德華引力范德華引力。范。范德華引力的大小與膠粒間距離的平方成反比，當(dāng)間距較德華引力的大小與膠粒間距離的平方成反比，當(dāng)間距較大時，可忽略不計。大時，可忽略不計。4. 4. 雙電層理論雙電層理論 受膠核電位離子的受膠核電位離子的靜靜電引力電引力和反

53、離子熱運動和反離子熱運動的的擴散作用擴散作用、溶液對反、溶液對反離子的離子的水化作用水化作用，反離反離子的濃度子的濃度隨隨與膠粒表面與膠粒表面距離距離增加而逐漸減少，增加而逐漸減少，分布符合分布符合boltzmannboltzmann分布。分布。一、土壤的離子交換一、土壤的離子交換（一）概念：（一）概念： 土壤中普遍存在的一種膠體現(xiàn)象，是土壤能保存養(yǎng)分土壤中普遍存在的一種膠體現(xiàn)象，是土壤能保存養(yǎng)分并且向植物提供養(yǎng)分的主要原因。并且向植物提供養(yǎng)分的主要原因。離子吸附：離子吸附：土壤膠體一般帶負電，能吸附土壤溶液中的陽土壤膠體一般帶負電，能吸附土壤溶液中的陽離子于膠體的周圍，叫做離子吸附。離子于膠

54、體的周圍，叫做離子吸附。解吸：解吸：這些被吸附的陽離子在一定條件下可以和土壤溶液這些被吸附的陽離子在一定條件下可以和土壤溶液中的陽離子互相交換，從膠體表面進入溶液，叫做解吸。中的陽離子互相交換，從膠體表面進入溶液，叫做解吸。陽離子交換作用：陽離子交換作用：這種通過吸附和解吸，引起離子位置相這種通過吸附和解吸，引起離子位置相互交換的作用叫陽離子交換作用。被吸附的陽離子稱為交互交換的作用叫陽離子交換作用。被吸附的陽離子稱為交換性陽離子。換性陽離子。交換性陽離子的種類：交換性陽離子的種類：致酸離子致酸離子 h+ al3+ 鹽基離子鹽基離子ca2+ 、mg2+、k+、nh4+、 na+土壤土壤膠粒膠粒

55、土壤土壤膠粒膠粒ca2+nh4+3k+ ca2+ +nh4+ k+k+k+交換反應(yīng)示意圖如交換反應(yīng)示意圖如下：下：naclaycacaclaynana222 離子的吸附、解吸：離子的吸附、解吸：土壤膠粒 ca2+ +2kcl= 土壤膠粒k+k+cacl2（二）陽離子交換作用的基本特征（二）陽離子交換作用的基本特征1、可逆反應(yīng)：、可逆反應(yīng)：任何一方的反應(yīng)都不能進行到底，反復(fù)浸提（交換性陽離子測定），才能把膠體表面上的鈣離子和鉀離子全部交換出來。2、等價交換：、等價交換：3、受質(zhì)量作用定律的支配，、受質(zhì)量作用定律的支配，等量交換，等摩爾交換，20克ca2+可以和39.1克k+交換。（三）影響陽離子

56、交換的因素（三）影響陽離子交換的因素1.陽離子交換能力陽離子交換能力 受以下因素影響：受以下因素影響：(1)離子價：離子價： 高價離子交換能力低價離子高價離子交換能力低價離子 (2)離子半徑和離子水化半徑離子半徑和離子水化半徑 同價離子，離子半徑大的、同價離子，離子半徑大的、水化半徑小的交換能力大。（見水化半徑小的交換能力大。（見p240：表：表2-4-1）(3)離子的運動速度離子的運動速度 h+水化很弱只與水化很弱只與1個水分子結(jié)合，個水分子結(jié)合，h3o+半徑很小，運動速度快，因此交換能力大于二價離子。半徑很小，運動速度快，因此交換能力大于二價離子。 (4)離子濃度離子濃度 交換能力弱的離子

57、在濃度足夠大的情況下，可交換能力弱的離子在濃度足夠大的情況下，可以交換吸附濃度低的高價離子。以交換吸附濃度低的高價離子。綜上所述，陽離子交換能力順序為：綜上所述，陽離子交換能力順序為： h+ al3+ ca2+mg2+ nh4+ k+ na+ 一、一、 粘土粘土 粘土是一種顏色多樣、細分散的多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體，還含有石英、赤鐵礦、黃鐵礦等雜質(zhì)。 具有可塑性可塑性，能塑造成各種形狀，干燥后能保持其形狀不變，且具有一定的機械強度，煅燒后能具有巖石般堅硬。 第四節(jié)第四節(jié) 泥漿流動性和穩(wěn)定性及泥料可塑性泥漿流動性和穩(wěn)定性及泥料可塑性（一）粘土的主要化學(xué)組成（一）粘土的主要化學(xué)組成 sio2，

58、al2o3，fe2o3，tio2，na2o，k2o, cao, mgo，灼減量（，灼減量（ h2o、有機質(zhì)），化學(xué)組成在一定程、有機質(zhì)），化學(xué)組成在一定程度上反映其工藝性質(zhì)。度上反映其工藝性質(zhì)。（1）sio2 ：若以石英狀態(tài)存在的：若以石英狀態(tài)存在的sio2多時，粘土可塑多時，粘土可塑性降低，但是干燥后燒成收縮小。性降低，但是干燥后燒成收縮小。（2）al2o3 ：含量多，耐火度增高，難燒結(jié)。：含量多，耐火度增高，難燒結(jié)。（3）fe2o31 ，tio2 0.5 ：瓷制品呈白色，含：瓷制品呈白色，含量過高，顏色變深，還影響電絕緣性。量過高，顏色變深，還影響電絕緣性。（4）cao、mgo、k2o、n

59、a2o：降低燒結(jié)溫度，縮：降低燒結(jié)溫度，縮小燒結(jié)范圍。小燒結(jié)范圍。（5） h2o、有機質(zhì)：可提高可塑性，但收縮大。、有機質(zhì)：可提高可塑性，但收縮大。（二）粘土的工藝性質(zhì)粘土的工藝性質(zhì)粘土的工藝性質(zhì)主要取決于其化學(xué)組成、礦物組成和顆粒組成，以及所含的雜質(zhì)成分和可溶物等。主要包括：可塑性、結(jié)合性、離子交換性、觸變可塑性、結(jié)合性、離子交換性、觸變性、膨化性、收縮、燒結(jié)性能、耐火度等。性、膨化性、收縮、燒結(jié)性能、耐火度等。1.可塑性（可塑性（plasticity）粘土與適量水混煉以后形成泥團，這種泥團在外力的作用下產(chǎn)生變形而不開裂，當(dāng)外力去掉以后仍能保持其形狀不變，粘土的這種性質(zhì)稱為可塑性可塑性。塑限

60、塑限（可塑性限度）：指粘土由粉末狀態(tài)進入塑性狀態(tài)時的含水量。液限液限（液性限度）：指粘土由塑性狀態(tài)進入流動狀態(tài)時的含水量?？伤苄灾笖?shù)可塑性指數(shù)：液限與塑限之差?？伤苄灾笜丝伤苄灾笜耍褐冈诠ぷ魉窒?，粘土受外力作用最初出現(xiàn)裂紋時應(yīng)力與應(yīng)變的乘積 應(yīng)力 應(yīng)變 可塑性指數(shù)反映粘土能形成可塑泥團的水分變化范圍粘土能形成可塑泥團的水分變化范圍可塑性指標反映粘土的成型性能粘土的成型性能。強塑性： 指數(shù)15 指標3.6 中塑性： 715 2.53.6 弱塑性： 17 2.5 非塑性： al+ba+sr2+ca2mg2+nh4+k+na+li+陰離子取代能力的順序：oh-co32-p2o74-cns-i-br