無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料

1、結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)晶體與非晶體晶體（crystal）是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(原子、離子或分子)在三維空間周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)不作規(guī)則排列，不具有格子構(gòu)造的固體，稱為非晶體對(duì)稱要素和對(duì)稱型及其表示在進(jìn)行對(duì)稱操作時(shí)所借助的幾何要素點(diǎn)、線、面等，稱為對(duì)稱要素。微觀對(duì)稱要素主要有以下三種平移軸：是一直線方向，相應(yīng)的對(duì)稱變換為沿此直線方向平移一定的距離。螺旋軸：也是一種復(fù)合的對(duì)稱要素，其輔助幾何要素為一根假想的直線及與之平行的直線方向。相應(yīng)的對(duì)稱變換是繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度和沿此直線方向平移的結(jié)合（ 左旋和右旋）。滑移面（象移面）：是一種復(fù)合的對(duì)稱要素，其輔助幾何要素有兩個(gè)，一個(gè)假想的平面和平行此平面的某

2、一直線方向。相應(yīng)的對(duì)稱變換是對(duì)此平面的反映和沿此直線方向平移的聯(lián)合。對(duì)稱型：對(duì)稱要素的組合（集合），包含了晶體中全部對(duì)稱要素的總和及其相互間的組合，又稱為點(diǎn)群。晶體的對(duì)稱分類（原則和分類體系）分類原則晶族的劃分：根據(jù)有無高次軸及其數(shù)目分為高級(jí)、中級(jí)和低級(jí)晶族。晶系的劃分：根據(jù)對(duì)稱型的具體特點(diǎn)（Ln、Lin的軸次和數(shù)目）分為七個(gè)晶系。具體分類（見表）晶體定向原則及結(jié)晶符號(hào)晶體的定向就是選擇結(jié)晶軸、建立坐標(biāo)軸，通常有三軸定向（米氏定向）和四軸定向（布拉維定向）結(jié)晶符號(hào)結(jié)晶符號(hào)：表示晶面、晶棱等在晶體上方位的簡(jiǎn)單的數(shù)字符號(hào)。 晶面符號(hào)（米氏符號(hào)）：由晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸的截距系數(shù)p、q、r的倒數(shù)比，經(jīng)簡(jiǎn)

3、化后按a、b、c軸次序連寫在一起，再加小括號(hào)而得。其通式(hkl)，其中h、k、l稱為晶面的米氏指數(shù)。結(jié)晶軸與對(duì)稱軸結(jié)晶軸又稱之為晶軸，按一定法則在晶體中人為地選擇的三根（或四根）坐標(biāo)軸。通常，具有最高對(duì)稱次數(shù)之軸，選作結(jié)晶軸之一。對(duì)稱軸(symmetry axis) （Ln）： 是一假想的直線，相應(yīng)的對(duì)稱操作為圍繞此直線的旋轉(zhuǎn)后，可使相同部分重復(fù)。旋轉(zhuǎn)一周重復(fù)的次數(shù)稱為軸次n。重復(fù)時(shí)所旋轉(zhuǎn)的最小角度稱基轉(zhuǎn)角。兩者之間的關(guān)系為n=360/。七大晶系及其特點(diǎn)見圖。晶胞與空間格子（單位平行六面體）構(gòu)成晶格的最基本的幾何單元稱為晶胞（Unit Cell），其形狀、大小與空間格子的平行六面體單位相同，

4、保留了整個(gè)晶格的所有特征。空間格子（lattice）就是表示晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)周期性重復(fù)排列規(guī)律的幾何圖形。平行六面體：空間格子的最小組成單元，即空間格子由一系列平行排列的平行六面體組成，這樣的六面體稱為晶胞。晶體化學(xué)等大球體緊密堆積的基本形式及所形成的空隙類型堆積方式六方最緊密堆積：ABAB緊密堆積方式，其球體在空間的分布與六方空間格子相對(duì)應(yīng)，最緊密堆積層/（0001），金屬鋨、銥等；立方最緊密堆積：ABCABC緊密堆積方式，其球體在空間的分布與立方面心空間格子相對(duì)應(yīng)，最緊密堆積層/（111），金屬銅、金、鉑等。空隙（以六方最緊密堆積為例）在最緊密堆積中存在兩種空隙：四面體和八面體空隙，分別

5、由四個(gè)球和六個(gè)球的中心連線構(gòu)成。每個(gè)球周圍存在六個(gè)八面體空隙和8個(gè)四面體空隙，但分別由6、4個(gè)球體所共有。若晶體由n個(gè)等大球體作最緊密堆積時(shí)，就必定有n個(gè)八面體空隙和2n個(gè)四面體空隙。配位數(shù)（CN）與配位多面體及其形狀，影響配位體形狀的主要影響因素配位多面體的形狀有三角形、四面體、八面體、立方體、三方柱、直線等正負(fù)離子半徑比：R+/R-增大，正離子CN增加。（離子極化及其對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響）離子極化：離子在外電場(chǎng)作用下改變其形狀和大小。每個(gè)離子都有極化和被極化現(xiàn)象，即極化包括這兩個(gè)過程。極化會(huì)導(dǎo)致離子間距離縮短，離子配位數(shù)降低；同時(shí)變形的電子云相互重疊，使鍵性由離子鍵向共價(jià)鍵過渡，最終使晶

6、體結(jié)構(gòu)類型發(fā)生變化。使其正負(fù)電荷中心不重合，產(chǎn)生電偶極矩。離子極化對(duì)化合物性質(zhì)的影響1、化合物的溶解度降低離子的相互極化改變了彼此的電荷分布，導(dǎo)致離子間距離的縮短和軌道的重疊，離子鍵逐漸向共價(jià)鍵過渡，使化合物在水中的溶解度變小。由于偶極水分子的吸引，離子鍵結(jié)合的無機(jī)化合物一般是可溶于水的，而共價(jià)型的無機(jī)晶體，卻難溶于水。2、晶格類型的轉(zhuǎn)變由于相互極化作用，AgF（離子型）AgClAgBrAgl（共價(jià)型），鍵型的過渡縮短了離子間的距離，晶體的配位數(shù)要發(fā)生變化。3、導(dǎo)致化合物顏色的加深同一類型的化合物離子相互極化越強(qiáng)，顏色越深A(yù)gF(乳白)、AgCl(白)、AgBr(淺黃)、Agl(黃)。同質(zhì)多像

7、（多晶型現(xiàn)象）與類質(zhì)同像相同的化學(xué)組成，具有不同的晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)變過程中配位數(shù)不同、堆積方式不同和鍵長(zhǎng)、鍵角不同。一般而言，位移性轉(zhuǎn)變比重組性轉(zhuǎn)變要快。晶體結(jié)構(gòu)中的某些離子、原子或分子的位置，一部分被性質(zhì)相近的其他離子、原子或分子所占據(jù)，但晶體結(jié)構(gòu)型式、化學(xué)鍵類型及離子正負(fù)電荷的平衡保持不變或基本不變，僅晶胞參數(shù)和物理性質(zhì)（如折射率、密度等）隨置換數(shù)量的改變而作線性變化的現(xiàn)象典型晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)表示方法（或方式）晶體結(jié)構(gòu)的描述通常有三種方法：1、坐標(biāo)法：給出單位晶胞中各質(zhì)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，這種方法最規(guī)范。2、球體緊密堆積法：對(duì)金屬晶體和一些離子晶體的結(jié)構(gòu)描述非常有用。金屬原子往往按緊密堆積排列

8、，離子晶體可以看成陰離子作緊密堆積，陽離子充填其空隙。3、配位多面體及連接方式法：適用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的晶體，易于認(rèn)識(shí)和理解晶體結(jié)構(gòu)，如硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)。對(duì)于簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)，這種方法并不一定方便。典型結(jié)構(gòu)（金剛石、石墨、閃鋅礦型與纖鋅礦型、螢石型與反螢石型、正尖晶石型與反尖晶石型）1金剛石：等軸晶系，F(xiàn)d3m空間群，立方面心格子。晶形（八面體、菱形十二面體、立方體、六四面體等）。硬度最高，導(dǎo)熱性極好，具半導(dǎo)體性能，解理。2石墨：六方晶系。性質(zhì)：硬度低，易加工，熔點(diǎn)高，有潤(rùn)滑感，導(dǎo)電性能好，解理極完全。3閃鋅礦型：立方晶系，纖鋅礦型：六方晶系，熱釋電性，可產(chǎn)生聲電效應(yīng)。4螢石晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系Fm3

9、m空間群，立方面心格子。Ca2+的配位數(shù)為8，而F-的配位數(shù)是4。螢石的硬度為莫氏4級(jí)，熔點(diǎn)1410，密度3.18g/cm3，水中溶解度0.002。5反螢石型結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)與螢石完全相同，只是陰、陽離子的位置完全互換的晶體，如Li2O、Na2O、K2O等。其中Li+、Na+、K+離子占有螢石結(jié)構(gòu)中F-的位置，而O2-離子占Ca2+的位置。由于螢石結(jié)構(gòu)中有一半的立方體空隙沒有被Ca 2+填充，所以，在111面網(wǎng)方向上存在著相互毗鄰的同號(hào)離子層，其靜電斥力將起主要作用，導(dǎo)致晶體在平行于111面網(wǎng)的方向上易發(fā)生解理，因此螢石常呈八面體解理。晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系（解理、硬度、熔點(diǎn)、溶解性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等

10、）硅酸鹽結(jié)構(gòu)硅氧骨干的類型及特點(diǎn)1島狀硅氧骨干：Si-O四面體以孤立狀態(tài)存在，被其他陽離子所隔開，硅氧四面體之間沒有共用氧，Si：O=1：4。2組群狀硅氧骨干：2、3、4、6個(gè)硅氧四面體通過共用氧硅氧四面體群體，群體之間由其他陽離子按一定的配位形式連接起來。兩個(gè)Si-O四面體雙四面體Si2O7，Si：O=2：7；3、4、6個(gè)則形成封閉的三環(huán)、四環(huán)、六環(huán)及六方雙環(huán)，Si：O=1：3。3鏈狀硅氧骨干：Si-O以共角頂方式連接成沿一個(gè)方向無限延伸的鏈，常見的有單鏈和雙鏈，鏈與鏈之間通過其他陽離子按一定的配位關(guān)系連接起來。4層狀硅氧骨干：Si-O四面體以角頂相連，在兩度空間上形成無限延伸的層，Si-O

11、四面體以三個(gè)角頂（O）與相鄰 Si-O相連。5架狀硅氧骨干：每個(gè)Si-O4四面體的四個(gè)角頂都與相鄰的Si-O4四面體相連，排列成三維空間的“架”，每個(gè)氧與兩個(gè)硅相連，所有的氧都為橋氧，如SiO2。在架狀硅酸鹽的硅氧骨干中，必須有部分Si4+被Al3所替代，氧出現(xiàn)的剩余電荷與其他陽離子相連，這些陽離子一般為離子半徑大、電荷低的陽離子，如K+、Na+、Ca2+、Ba2+等。（橋氧與非橋氧）橋氧：連接兩個(gè)Si-O四面體的氧，電價(jià)飽和，稱為橋氧或惰性氧。非橋氧：只位于一個(gè)Si-O四面體角頂?shù)难酰Q為非橋氧、活性氧、端氧或自由氧。1：1型層狀結(jié)構(gòu)與2：1型層狀結(jié)構(gòu)及其典型的硅酸鹽結(jié)構(gòu)（高嶺石與蒙脫石）層

12、狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)中基本單元層由一層四面體層和一層八面體層相連而形成的，稱為1：1型或雙層結(jié)構(gòu)或單網(wǎng)層層狀結(jié)構(gòu)；由兩層四面體夾一層八面體構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)稱為2：1型或三層型或復(fù)網(wǎng)層層狀結(jié)構(gòu)；層與層之間只能以微弱的分子鍵或OH-產(chǎn)生的氫鍵來聯(lián)系，鍵力弱，結(jié)構(gòu)單元之間可能存在水分子，若有類質(zhì)同象替代，Al3+Si4+，Mg2+、Fe2+Al3+，結(jié)構(gòu)單位中電荷失衡，則進(jìn)入一些電價(jià)低、離子半徑大的陽離子，如K+、Na+或水化陽離子。高嶺石結(jié)構(gòu)高嶺石的化學(xué)式為A14(Si4O10)(OH)8。其結(jié)構(gòu)屬于三斜晶系，C1空間群。a00.5139nm，b00.8932nm，c00.7371nm，9136，10448，

13、8954；Z1高嶺石結(jié)構(gòu)是1 :1型，是一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體相連。在鋁氧八面體層中，每一個(gè)Al3+離子和四個(gè)OH-離子以及二個(gè)O2-離子相連。這種兩層型結(jié)構(gòu)單位在ab平面內(nèi)無限伸展，在c軸方向是兩層的結(jié)構(gòu)單位重復(fù)排列。蒙脫石結(jié)構(gòu)蒙脫石的化學(xué)式為(MxnH2O)(A12-xMgx)(Si4O10)(OH)2。其結(jié)構(gòu)屬于單斜晶系C2m空間群；a0=0.523nm，b0=0.906nm，c0值可變，單位晶胞中Z2。蒙脫石是2：1型結(jié)構(gòu)，即兩層硅氧四面體中間夾一層鋁氧八面體層。在鋁氧八面體層中，大約有的A13+被Mg2+離子所取代，為了平衡多余的負(fù)電價(jià)，在結(jié)構(gòu)單位層之間有其它陽離子進(jìn)入。由于

14、結(jié)構(gòu)中Al3+可被Mg2+取代，使復(fù)網(wǎng)層并不呈電中性，帶有少量負(fù)電荷（一般為-0.33e，也可有很大變化）；因而復(fù)網(wǎng)層之間有斥力，使略帶正電性的水化正離子易于進(jìn)入層間；與此同時(shí)，水分子也易滲透進(jìn)入層間，使晶胞c軸膨脹，隨含水量變化，由0.960nm變化至2.140nm因此，蒙脫石又稱為澎潤(rùn)土。二八面體與三八面體二八面體：八面體以共棱方式相連，八面體中的O2-只被兩個(gè)陽離子所共有，如Al-O6八面體，只有2/3的八面體空隙被填充。三八面體：八面體以共棱方式相連，八面體中的O2-被三個(gè)陽離子所共有，如Mg-O6八面體，八面體空隙全部被金屬離子所占據(jù) 。位移性轉(zhuǎn)變與重組性轉(zhuǎn)變位移性轉(zhuǎn)變：石英變體中縱

15、向之間的變化均不涉及晶體結(jié)構(gòu)中鍵的破裂和重建，轉(zhuǎn)變過程迅速而可逆，往往只是鍵之間的角度稍變而已。重建型轉(zhuǎn)變：橫向之間的轉(zhuǎn)變涉及到鍵的破裂和重建，其過程相當(dāng)緩慢。以典型硅酸鹽礦物為例說明不同類型硅酸鹽結(jié)構(gòu)，并說明結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系島狀硅酸鹽：結(jié)構(gòu)中每個(gè)O2-離子同時(shí)和1個(gè)SiO4和3個(gè)MgO6相連接，因此，O2-的電價(jià)是飽和的，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。由于Mg-O鍵和Si-O鍵都比較強(qiáng)，所以，鎂橄欖石表現(xiàn)出較高的硬度，熔點(diǎn)達(dá)到1890，是鎂質(zhì)耐火材料的主要礦物。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)中各個(gè)方向上鍵力分布比較均勻，所以，橄欖石結(jié)構(gòu)沒有明顯的解理，破碎后呈現(xiàn)粒狀。組群狀硅酸鹽：綠柱石結(jié)構(gòu)的六節(jié)環(huán)內(nèi)沒有其它離子存在，使晶

16、體結(jié)構(gòu)中存在大的環(huán)形空腔。當(dāng)有電價(jià)低、半徑小的離子（如Na+）存在時(shí)，在直流電場(chǎng)中，晶體會(huì)表現(xiàn)出顯著的離子電導(dǎo)，在交流電場(chǎng)中會(huì)有較大的介電損耗；當(dāng)晶體受熱時(shí)，質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)的振幅增大，大的空腔使晶體不會(huì)有明顯的膨脹，因而表現(xiàn)出較小的膨脹系數(shù)。結(jié)晶學(xué)方面，綠柱石的晶體常呈現(xiàn)六方或復(fù)六方柱晶形。鏈狀硅酸鹽：具有良好的電絕緣性能，是高頻無線電陶瓷和微晶玻璃的主要晶相。柱狀解理，柱狀或纖維狀結(jié)晶習(xí)性。層狀硅酸鹽：蒙脫石晶胞c軸長(zhǎng)度隨含水量而變化，甚至空氣濕度的波動(dòng)也能導(dǎo)致c軸參數(shù)的變化，所以，晶體易于膨脹或壓縮。加水膨脹，加熱脫水并產(chǎn)生較大收縮，一直干燥到脫去結(jié)構(gòu)水之前，其晶格結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞。隨層間水進(jìn)入

17、的正離子使復(fù)網(wǎng)層電價(jià)平衡，它們易于被交換，使礦物具有很高的陽離子交換能力。架狀結(jié)構(gòu)（石英和長(zhǎng)石等）：SiO2結(jié)構(gòu)中Si-O鍵的強(qiáng)度很高，鍵力分別在三維空間比較均勻，因此SiO2晶體的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性好，無明顯解理。硅酸鹽結(jié)構(gòu)的共性及變化規(guī)律化學(xué)成分類型與Si/O比例關(guān)系硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，Si-O鍵性質(zhì)與結(jié)構(gòu)中其他陽離子和Si：O有關(guān)。不同Si-O骨干中Si：O的比值見下表。從孤立四面體到架狀硅氧骨干Si：O由4：16遞增到4：8，在Si-O-A關(guān)系中，Si-O作用遞增，而O-A作用遞減，從而使Si的離子化趨勢(shì)逐漸增強(qiáng)。Si-O鍵性及Si-O-Si鍵角的變化Al的作用離子替代規(guī)律 離子堆積

18、等離子堆積硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，離子堆積情況與硅氧骨干型式有關(guān)。島狀硅酸鹽中，離子作緊密堆積，當(dāng)陽離子的配位數(shù)為4或6、陰陽離子半徑比值也與配位數(shù)相符合的情況下，氧離子作最緊密堆積；當(dāng)陽離子的配位數(shù)大于6，則氧離子不作緊密堆積，但整個(gè)結(jié)構(gòu)仍為緊密堆積。環(huán)狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，環(huán)與環(huán)之間平行排列，且盡可能排列得最緊密，氧離子不做緊密堆積。鏈狀和層狀硅酸鹽，硅氧骨干彼此平行排列，并盡可能緊密。架狀硅酸鹽中，離子不作緊密堆積。SiO2 的主要變體及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)石英的三個(gè)主要變體：-石英、 -鱗石英和-方石英。在-石英中，相當(dāng)于以共用氧為對(duì)稱中心的兩個(gè)硅氧四面體中，Si-O-Si鍵由180轉(zhuǎn)變?yōu)?50。在-鱗石英中，

19、兩個(gè)共角頂?shù)墓柩跛拿骟w的連接方式相當(dāng)于中間有一個(gè)對(duì)稱面。在-方石英中，兩個(gè)共角頂?shù)墓柩跛拿骟w相連，相當(dāng)于以共用氧為對(duì)稱中心。結(jié)構(gòu)缺陷晶體結(jié)構(gòu)缺陷及其類型按幾何形狀：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷等。按形成原因：熱缺陷、雜質(zhì)缺陷、非化學(xué)計(jì)量缺陷和其它原因的缺陷等。點(diǎn)缺陷的類型填隙質(zhì)點(diǎn)：原子或離子進(jìn)入晶體中正常結(jié)點(diǎn)之間的間隙位置，成為填隙質(zhì)點(diǎn)或稱間隙質(zhì)點(diǎn)。空位：正常結(jié)點(diǎn)沒有被原子或離子所占據(jù)，成為空結(jié)點(diǎn)，稱為空位。雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)：外來原子或離子進(jìn)入晶格就成為晶體中的雜質(zhì)。這種雜質(zhì)原子或離子可以取代原來晶格中的原子或離子而進(jìn)入正常結(jié)點(diǎn)的位置，這稱為取代原子或離子，也可以進(jìn)入本來就沒有原子的間隙位置生成間隙

20、式雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)。熱缺陷（本征缺陷）當(dāng)晶體的溫度高于絕對(duì)0K時(shí)，由于晶格內(nèi)原子熱振動(dòng)，使一部分能量較大的原子離開平衡位置造成缺陷，這種缺陷稱為熱缺陷。弗倫克爾缺陷和肖特基缺陷。點(diǎn)缺陷的表示方式用一個(gè)主要符號(hào)來表明缺陷的種類，而用一個(gè)下標(biāo)來表示這個(gè)缺陷的位置。缺陷的有效電荷在符號(hào)的上標(biāo)表示。如用上標(biāo)“”表示有效正電荷，用“”表示有效負(fù)電荷，用“”表示有效零電荷。VM和VX分別表示M原子位置和X原子位置是空的。Mi和Xi分別表示M及X原子處在晶格間隙位置。MX的含義是M原子占據(jù)X原子的位置。（CaZr 表示Ca2+離子占據(jù)Zr4+離子位置）。（缺陷反應(yīng)方程的書寫原則）（缺陷反應(yīng)的實(shí)例（會(huì)寫并判斷合理性）

21、（位錯(cuò)的類型）固溶體與非化學(xué)計(jì)量化合物固溶體與非化學(xué)計(jì)量化合物凡在固態(tài)條件下，一種組分(溶劑)內(nèi)“溶解”了其它組分(溶質(zhì))而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體稱為固溶體，單相均勻的晶態(tài)物質(zhì)，結(jié)構(gòu)與主晶相相同。在普通化學(xué)中，定比定律認(rèn)為，化合物中不同原子的數(shù)量要保持固定的比例。但在實(shí)際的化合物，有一些并不符合定比定律，正、負(fù)離子的比例并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的固定比例關(guān)系。這些化合物稱為非化學(xué)計(jì)量化合物。固溶體與類質(zhì)同象形成固溶體后對(duì)晶體性質(zhì)的影響1、 穩(wěn)定晶格，阻止某些晶型轉(zhuǎn)變的發(fā)生2、活化晶格3、固溶強(qiáng)化4、形成固溶體后對(duì)材料物理性質(zhì)的影響固溶體的類型1按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置劃分取代(置換)型的固溶體：

22、溶質(zhì)原子進(jìn)入晶體后，可以進(jìn)入原來晶體中正常格點(diǎn)位置 類質(zhì)同象。填隙型固溶體：雜質(zhì)原子如果進(jìn)入溶劑晶格中的間隙位置。2按溶質(zhì)原子在溶劑晶體中的溶解度分類連續(xù)固溶體：是指溶質(zhì)和溶劑可以按任意比例相互固溶。有限固溶體：則表示溶質(zhì)只能以一定的限量溶入溶劑，超過這一限度即出現(xiàn)第二相。形成置換型固溶體的條件原子或離子半徑：相互取代的離子尺寸越接近，就越容易形成固溶體；原子半徑相差越大，溶解度越小。晶體的結(jié)構(gòu)類型：相同結(jié)構(gòu)類型較容易形成連續(xù)固溶體；離子電價(jià)的影響：價(jià)態(tài)相同或總電價(jià)相等；離子類型和鍵性：化學(xué)鍵性質(zhì)相近，即取代前后離子周圍離子間鍵性相近，容易形成固溶體。電負(fù)性：相近有利于固溶體的形成；溫度、壓力

23、、組分濃度。F-色心與V-色心“色心”是由于電子補(bǔ)償而引起的一種缺陷。F-色心：自由電子陷落在陰離子缺位中而形成的一種缺陷，由一個(gè)陰離子空位和在此位置上的電子組成。V-色心：以FeO為例鐵離子空位本身帶負(fù)電，為了保持電中性；兩個(gè)電子空穴被吸引到陽離子空位的周圍，形成一種V-色心。（n型半導(dǎo)體與p型半導(dǎo)體）非化學(xué)計(jì)量化合物的特點(diǎn)與類型，電導(dǎo)率與溫度、氧分壓的關(guān)系特點(diǎn)：1非化學(xué)計(jì)量化合物產(chǎn)生及缺陷濃度與氣氛性質(zhì)、壓力有關(guān)；2可以看作是高價(jià)化合物與低價(jià)化合物的固溶體；3缺陷濃度與溫度有關(guān)，這點(diǎn)可以從平衡常數(shù)看出。4非化學(xué)計(jì)量化合物都是半導(dǎo)體。陰離子缺位型（如TiO2-x、ZrO2-x）由于環(huán)境中氧不

24、足，晶體中的氧可以逸出到大氣中，這時(shí)晶體中出現(xiàn)氧空位，使金屬離子與化學(xué)式比較顯得過剩，多余兩個(gè)電子，電子不屬于任何離子，可以看作束縛氧空位的電子，可以遷移形成電子導(dǎo)電，為n型半導(dǎo)體。陽離子填隙型Zn1+xO和Cd1+xO屬于這種類型。過剩的金屬離子進(jìn)入間隙位置，它是帶正電的，為了保持電中性，等價(jià)的電子被束縛在間隙正離子周圍，這也是一種色心。例如ZnO在鋅蒸汽中加熱，顏色會(huì)逐漸加深，就是形成這種缺陷的緣故。陰離子間隙型具有這種缺陷的結(jié)構(gòu)目前只發(fā)現(xiàn)UO2+x，可以看作U2O8在UO2中的固溶體，具有這樣的缺陷。當(dāng)在晶格中存在間隙陰離子時(shí)，為了保持電中牲，結(jié)構(gòu)中引入電子空穴，電子空穴也不屬于特定的陽

25、離子，相應(yīng)的陽離子升價(jià)，電子空穴在電場(chǎng)下會(huì)運(yùn)動(dòng)。因此，這種材料是P型半導(dǎo)體。陽離子空位型Cu2O、FeO屬于這種類型的缺陷。表面與界面（表面與界面）（固體表面不均一性的具體表現(xiàn)）（離子晶體在表面力作用下發(fā)生的變化）潤(rùn)濕及其類型根據(jù)潤(rùn)濕程度不同可分為附著潤(rùn)濕：指液體和固體接觸后，變液-氣界面和固-氣界面為固-液界面。鋪展?jié)櫇瘢阂旱温湓谇鍧嵠交墓腆w表面上，當(dāng)忽略液體的重力和粘度影響時(shí)，則液滴在固體表面上的鋪展是由固-氣(SV)、固-液(SL)和液-氣(LV)三個(gè)界面張力所決定的。浸漬潤(rùn)濕：固體浸入液體中的過程。改善潤(rùn)濕的措施1提高SV：很難，可以通過去除吸附膜來提高；2降低SL：在陶瓷生產(chǎn)中使固

26、液兩相組成盡量接近；金屬陶瓷中，純銅與碳化鋯(ZrC)之間接觸角=135 (1100)。當(dāng)銅中加入少量鎳(0.25)。降為54，Ni的作用是降低SL ，這樣就使銅-碳化鋯結(jié)合性能得到改善。3降低LV：封接玻璃，通過加人B2O3和PbO來降低；4改變表面粗糙度：當(dāng)真實(shí)接觸角小于90時(shí)，粗糙度愈大，表觀接觸角愈小，就容易潤(rùn)濕。當(dāng)大于90時(shí)，則粗糙度愈大，愈不利于潤(rùn)濕。（吸附及表面改性的原理）（晶界及其主要類型）粘土與水系統(tǒng)（從結(jié)構(gòu)上解釋高嶺石膠體系統(tǒng)的荷電性）（粘土陽離子交換容量及其影響因素）粘土陽離子的交換序列H+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+相同環(huán)境和濃度下，

27、易被吸附的陽離子在前，一般價(jià)態(tài)越高越易被吸附，同一價(jià)態(tài)的離子之間，半徑大的離子易被吸附，半徑小的排在后面，這與陽離子的水化離子半徑有關(guān)。粘土膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 帶電性1、粘土晶粒表面的OH-可以與近表面的水分子通過氫鍵結(jié)合，而負(fù)電荷使水分子（極性分子）定向排列，粘土表面吸附水化陽離子，從而構(gòu)成粘土膠團(tuán)。膠核：粘土顆粒。膠粒：膠核+定向水分子（牢固結(jié)合水-吸附水膜，3-10水分子）+水化陽離子。膠團(tuán)：膠粒+疏松結(jié)合水（擴(kuò)散水膜）。2、水粘土顆粒O2-和OH-與水通過氫鍵結(jié)合、負(fù)電使水分子定向排列形成水膜、陽離子水化吸附膠團(tuán)。粘土是帶負(fù)電的，必然要吸附介質(zhì)中的陽離子來中和其所帶的負(fù)電荷，被吸附的陽離子又能

28、被溶液中其它濃度大價(jià)數(shù)高的陽離子所交換，這就是粘土的陽離子交換性質(zhì)。離子吸附與離解是同時(shí)進(jìn)行，X-樹指+Y-粘土Y-樹指+X-粘土（流體的主要類型）泥漿中加入電解質(zhì)后的變化剛加入電解質(zhì)時(shí)， -電位增大，顆粒之間的斥力增大，穩(wěn)定性增加，粘度減小（流動(dòng)）。從泥漿結(jié)構(gòu)解釋：泥漿顆粒表面帶負(fù)電，而兩端帶電因pH值而定，酸性帶正電，堿性帶負(fù)電。泥漿的結(jié)構(gòu)有邊-面結(jié)構(gòu)、面-面結(jié)構(gòu)和邊-邊結(jié)構(gòu)。面-面排列使泥漿的粘度降低，而邊-邊和邊-面結(jié)構(gòu)使流動(dòng)阻力增加，加入電解質(zhì)可以拆開這種結(jié)構(gòu)。泥漿的工藝要求及改善泥漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性的措施泥漿的工藝要求：含水量低，具有良好的流動(dòng)性(流動(dòng)度=1)、穩(wěn)定性的泥漿(如粘土加

29、水、水泥拌水)。流動(dòng)性用表觀粘度表示：=0（1+kc）。一般都在泥漿中加入適量的稀釋劑(或稱減水劑)如水玻璃、純堿、紙漿廢液、木質(zhì)素磺酸鈉等來達(dá)到此工藝要求。電解質(zhì)加入， ，穩(wěn)定性電解質(zhì)加入 ， ，穩(wěn)定性泥漿的觸變性及形成條件觸變就是泥漿靜止不動(dòng)時(shí)似凝固體，一經(jīng)擾動(dòng)或搖動(dòng)，凝固的泥漿又重新獲得流動(dòng)性。是一個(gè)介于流動(dòng)狀態(tài)和凝聚狀態(tài)之間的中間狀態(tài)，泥漿從流動(dòng)狀態(tài)過渡到觸變狀態(tài)是逐漸的、非突變的并伴隨著粘度的增高。形成條件：(1)粘土泥漿含水量：泥漿愈稀，粘土膠粒間距離愈遠(yuǎn)，邊-面靜電引力小，膠粒定向性弱，不易形成觸變結(jié)構(gòu)。(2)粘土礦物組成，粘土觸變效應(yīng)與礦物結(jié)構(gòu)遇水膨脹有關(guān)。蒙脫石比高嶺石易具有

30、觸變性。(3)粘土膠粒大小與形狀：粘土顆粒愈細(xì)，活性邊表面愈多，易形成觸變結(jié)構(gòu)。呈平板狀、條狀等顆粒形狀不對(duì)稱，形成“卡片結(jié)構(gòu)”所需的膠粒數(shù)目愈小，即形成觸變結(jié)構(gòu)濃度愈小。(4)電解質(zhì)種類與數(shù)量：觸變效應(yīng)與吸附的陽離子及吸附離子的水化密切相關(guān)。(5)溫度的影響：溫度升高，質(zhì)點(diǎn)熱運(yùn)動(dòng)劇烈，顆粒間聯(lián)系減弱，觸變不易建立。一、 術(shù)語解釋考試范圍晶體與非晶體 對(duì)稱軸與螺旋軸、結(jié)晶軸 晶胞與平行六面體 六方緊密堆積與立方緊密堆積 面心格子、底心格子、體心格子與原始格子 同質(zhì)多相與類質(zhì)同像 螢石型與反螢石型 （正尖晶石型與反尖晶石型 ）（橋氧與非橋氧）1：1型層狀結(jié)構(gòu)與2：1型層狀結(jié)構(gòu)二八面體與三八面體位移性轉(zhuǎn)變與重組性轉(zhuǎn)變 肖特基缺陷與弗倫克爾缺陷 弗倫克爾缺陷是能量足夠大的質(zhì)點(diǎn)離開正常格點(diǎn)后擠入晶格間隙位置，形成間隙質(zhì)點(diǎn)，而原來位置上形成空位。肖特基缺陷是由于晶體表面附近的原子熱運(yùn)動(dòng)到新表面，在晶體表面形成新的一層，同時(shí)在晶體內(nèi)部正常格點(diǎn)上留下空位。顯然，對(duì)于離子晶體，陰陽離子空位總是成對(duì)出現(xiàn)；但若是單質(zhì)，則無這種情況。弗倫克爾缺陷：間隙原子和空位是成對(duì)出現(xiàn)的。肖特基缺陷：只在晶體內(nèi)形成空位而無間隙原子