材料化學(xué)第二版曾兆華版課后答案

1、第一章1.什么是材料化學(xué)其主要特點(diǎn)是什么答：材料化學(xué)是有關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備及應(yīng)用的化學(xué)。主要特點(diǎn)：跨學(xué)科性，實(shí)踐性。2 .材料與試劑的主要區(qū)別是什么答： 試劑在使用過程中通常被消耗并轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，而材料通常是可重復(fù)的、連續(xù)的，除了正常的消耗外，它不會不可逆地轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。3 .觀察一只燈泡，列舉制造燈泡所需的材料。4 .材料按其組成和結(jié)構(gòu)可以分為哪幾類如果按功能和用途對材料分類，列舉十種不同功能或用途的材料。答：(1)金屬材料，無機(jī)非金屬材料，高分子材料，復(fù)合材料(2)導(dǎo)電材料、絕緣材料、生物醫(yī)用材料、航天航空材料、能源材料、電子信息材料、感光材料5 .簡述材料化學(xué)的主要內(nèi)容。答：

2、結(jié)構(gòu)：原子和分子在不同層次彼此結(jié)合的形式、狀態(tài)和空間分布。特性：材料固有的化學(xué)、物理和力學(xué)特性。制備：將原子和分子結(jié)合在一起，并最終將其轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品應(yīng)用。第二章1.原子間的結(jié)合鍵共有幾種各自特點(diǎn)如何特點(diǎn)鍵強(qiáng)1形成晶體的特點(diǎn)離子鍵無飽和性、 無方向性、 局配位數(shù)。最強(qiáng)高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、固態(tài)不導(dǎo)電、熔態(tài)離子導(dǎo)電。共價(jià)鍵有飽和性、 后方向性、強(qiáng)1高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、在熔態(tài)也不導(dǎo)電。低配位數(shù)金屬鍵塑性較好、有光澤、良好電子共有化，可以自由流動(dòng)；無飽和性、較強(qiáng)的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性。無方向性、配位數(shù)高范德華無飽和性、無方向性最鍵弱氫鍵有飽和性、有方向性弱

3、3.計(jì)算體心立方及六方密堆的的堆積系數(shù)。(1)體心立方單位晶胞原子數(shù)n=2六方密堆4R3aa4RW：34R2aaa832R64R3/3):0.7412R,8(RV3R)n=4n=6bcc:2(4R3/3)W4R3/3)a3(4R/3)30.68fcc=4(4R3/3)4(4R3/3)(4R/.2)30.74(3)面讀:方4R3/3)*a310.單質(zhì)Mn有一種同素異構(gòu)體為立方結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)為，密度=gcm-3,原子半徑r=，計(jì)算Mn晶胞中有幾個(gè)原子，具堆積系數(shù)為多少nMQ工-,心晶M*H=_726x(6.326x10-s)*x6.02xi02a54.94=20.139豐2。僧每年位晶胞有20雨

4、原子口42。乂mH堆稹因子=;匝*(112A)13326號”=0.4649311.固溶體與溶液有何異同固溶體有幾種類型固體溶液與液體溶液的共同點(diǎn)：均具有均一性、穩(wěn)定性，均為混合物，均存在溶解性問題(對固態(tài)溶液稱為固溶度，對液體溶液稱為溶解度)；(1)均一性：溶液各處的密度、組成和性質(zhì)完全一樣；(2)穩(wěn)定性：溫度不變，溶劑量不變時(shí)，溶質(zhì)和溶劑長期不會分離；(3)混合物：溶液一定是混合物。固體溶液與液體溶液的不同點(diǎn)：固溶體的溶質(zhì)和溶劑均以固體形式出現(xiàn)，而液體溶體的溶質(zhì)和溶劑均以液體形式出現(xiàn)；固溶體：又稱固體溶液，指由一種或多種溶質(zhì)組元溶入晶態(tài)溶劑，并保持溶劑晶格類型所形成的單相晶態(tài)固體。固溶體按固

5、溶度分可兩種類型：有限固溶體與無限固溶體；按溶質(zhì)原子在晶格中的位置可分為置換固溶體與填隙固溶體。12.試述影響置換固溶體的固溶度的因素答：有原子或離子半徑大小，電價(jià)，化學(xué)鍵性質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)等因素。(1)原子或離子半徑大?。簉100%,Ar15%,形成連續(xù)固溶體；15%Ar30%,難形成固溶體；(2)電價(jià)：兩種固體只有在離子價(jià)相同或同號離子的離子價(jià)總和相同時(shí)，才能滿足電中性要求，形成連續(xù)固溶體。(3)化學(xué)鍵相近，易形成連續(xù)固溶體。(4)晶體結(jié)構(gòu)類型相同，易形成連續(xù)固溶體。15.說明為什么只有置換型固溶體的兩個(gè)組份之間才能相互完全溶解，而填隙型固溶體則不能。答：置換型固溶體：溶質(zhì)原子代替一部分溶劑原

6、子占據(jù)溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)位置所組成的固溶體。間隙型固溶體：溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶體間隙位置所形成的固溶體。由于溶劑晶體間隙有限，能填入異質(zhì)原子或離子的數(shù)目也有限，因此間隙型固溶體是有限固溶體。晶體的晶胞棱長為，試計(jì)算NaCl的晶格能。21.高分子材料的聚態(tài)結(jié)構(gòu)有哪些晶態(tài)結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，取向態(tài)結(jié)構(gòu)，液晶態(tài)結(jié)構(gòu)以及織態(tài)結(jié)構(gòu)22 .簡述高分子鏈的柔順性與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系。主鏈結(jié)構(gòu)主鏈結(jié)構(gòu)對高分子鏈柔順性影響很顯著。(1)碳鏈高分子：不飽和碳鏈高分子比飽和碳鏈高分子柔順PBPEIRPPPVCCRb主鏈含有苯環(huán)的高分子和有共鈍雙鍵的高分子柔順性差。聚苯醍(PPO聚苯聚乙快(2)雜鏈高分子和元素高分子：Si-OC

7、-NC-OC-C硅橡膠尼龍類酯類烯類側(cè)基-側(cè)基的極性、體積和對稱性(1)極性側(cè)基極性的大?。簶O性越大，鏈的柔順性越小。PANPVCPP極性多少：極性基增多，則柔順性減小。氯化聚乙烯當(dāng)含氯量小時(shí)是一種彈性好的橡膠，隨著含氯量的增力口，鏈的柔順性下降，彈性下降最后變形一種硬質(zhì)材料。聚乙烯聚氯乙烯1,2聚二氯乙烯對稱性：取代基對稱分布時(shí)，柔順性好聚偏二氯乙烯聚氯乙烯(2)非極性側(cè)基當(dāng)側(cè)基是柔性時(shí)，側(cè)基越長，鏈的柔性越好。聚甲基丙烯甲酯聚甲基丙烯乙酯PPPS聚乙烯基咔噪當(dāng)側(cè)基對稱時(shí),柔順性增加.PP聚甲醛23.什么是液晶聚合物高分子液晶有哪幾種結(jié)構(gòu)類型兼具晶體的光學(xué)性質(zhì)和液體流動(dòng)性質(zhì)，是某些物質(zhì)在熔融

8、態(tài)或在溶液狀態(tài)下所形成的有序流體的總稱液晶是介于完全有序晶體與各向同性液體之間的一種中間狀態(tài)，確切地說，它是一種取向有序的流體，它既有液體的易流動(dòng)性，又有晶體雙折射各向異性的特性。按液晶形成的方式和性能分類a、溶致性液晶：在溶液中當(dāng)達(dá)到某一臨界濃度以上時(shí)呈現(xiàn)液晶性能聚對苯二甲酰對苯二胺(Kevlar)聚對苯酰胺聚對苯撐苯并曝噪b.熱致性液晶：聚合物加熱至熔點(diǎn)以上某一個(gè)溫度范圍呈現(xiàn)液晶性能。液晶的物理結(jié)構(gòu)主要是指分子在空間的排列狀態(tài)。高分子液晶與小分子液晶一樣，也可以呈現(xiàn)三種不同的聚集狀態(tài)，即向列型、近晶型和膽爸型液晶態(tài)第四章4,埃靈罕姆圖上大多數(shù)斜線的斜率為正，但是反應(yīng)C+旌CO的斜率為0,反

9、應(yīng)2C+62CO勺斜率為負(fù)，請解釋原因。AG=Ahf-TAS0zG與溫度T關(guān)系式的斜率為-C(s)+O(g)fCO(g)氧化過程氣體數(shù)目不變，則4S0=0,(-)=0,斜率為零。2C+O(g)=2CQg)氧化過程氣體數(shù)目增加，則4S00,(-AS0)ADUD以上猥相反(L)-AHH4-B囿落體(5HJESGN奧氏 相區(qū)cV廉A)GPQG掌體米R區(qū)?；蛐目贔KLT體桁CFB3C)特點(diǎn)鍵強(qiáng)形成晶體的特點(diǎn)離子鍵無飽和性、 無方向性、最高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、局配位數(shù)。強(qiáng)固態(tài)不導(dǎo)電、熔態(tài)離子導(dǎo)電。高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、有飽和性、 有方向性、共價(jià)鍵低配位數(shù)強(qiáng)低膨脹系數(shù)、塑性較差、

10、在熔態(tài)也不導(dǎo)電。1電子共有化，可以自較塑性較好、有光澤、良好金屬鍵由流動(dòng)；無飽和性、強(qiáng)的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性。ri無方向性、 配位數(shù)局1范德華最無飽和性、 無方向性鍵弱氫鍵有飽和性、 后方向性闌3.埃靈罕姆圖上大多數(shù)斜線的斜率為正，但是反應(yīng)C+旌CO的斜率為0,反應(yīng)2C+62CO勺斜率為負(fù)，請解釋原因。AG=Ahf-TAS0與溫度T關(guān)系式的斜率為-C(s)+O(g)-CO(g)氧化過程氣體數(shù)目不變，則4So=0,(-AS0)=0,斜率為零。2C+O(g)=2CQg)氧化過程氣體數(shù)目增加，則4So0,(-AS0)0,斜率為負(fù)。4.解釋鋁材為何不易生銹，鐵容易生銹，談?wù)劵瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕各自的特點(diǎn)及機(jī)理

11、。5 .簡述鮑林規(guī)則(5條)(1).配位多面體規(guī)則，其內(nèi)容是：“在離子晶體中，在正離子周圍形成一個(gè)負(fù)離子多面體，正負(fù)離子之間的距離取決于離子半徑之和，正離子的配位數(shù)取決于離子半徑比。”(2)電價(jià)規(guī)則指出：“在一個(gè)穩(wěn)定的離子晶體結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)負(fù)離子電荷數(shù)等于或近似等于相鄰正離子分配給這個(gè)負(fù)離子的靜電鍵強(qiáng)度的總和， 其偏差 W1/4價(jià)”。靜電鍵強(qiáng)度S二正離子數(shù)Z+/正離子配位數(shù)n,則負(fù)離子電荷數(shù)Z也Si=E(Zi+/ni)。(3)多面體共頂、共棱、共面規(guī)則，其內(nèi)容是：“在一個(gè)配位結(jié)構(gòu)中，共用棱，特別是共用面的存在會降低這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其中高電價(jià)，低配位的正離子的這種效應(yīng)更為明顯”。(4)不同配位

12、多面體連接規(guī)則， 其內(nèi)容是： “若晶體結(jié)構(gòu)中含有一種以上的正離子，則高電價(jià)、低配位的多面體之間有盡可能彼此互不連接的趨勢”。(5)節(jié)約規(guī)則，其內(nèi)容是：“在同一晶體中，組成不同的結(jié)構(gòu)基元的數(shù)目趨向于最少”。6,簡述高嶺石和滑石結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)。7 .什么是正火什么是退火兩者特點(diǎn)和用途有何不同退火是將鋼件加熱到Ac1或Ac3以上(3050C),保溫一段時(shí)間， 然后再緩慢的冷卻(一般用爐冷)。正火是將鋼件加熱到Ac3或Acm以上(3050C),保溫一段時(shí)間，然后在空氣中冷卻，冷卻速度比退火稍快。退火與正火的主要區(qū)別是:正火是完全退火的一種變態(tài)或特例，二者僅是冷卻速度不同，通常退火是隨爐冷而正火是在空氣中冷卻， 正火既適用于亞共析鋼也適用于過共板鋼， 對于共析鋼，正火一般用于消除網(wǎng)狀碳化物；對于亞共析鋼，正火的目的與退火基本相同，主要是細(xì)化晶粒，消除組織中的缺陷，但正火組織中珠光體片較退火者細(xì)，且亞共析鋼中珠光數(shù)量多鐵素體數(shù)量少，因此，經(jīng)正火后鋼的硬度、強(qiáng)度均較退