無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)教程(第二版)課后答案

1、第一章 晶體幾何根底1- 1 解釋概念：等同點(diǎn) ：晶體結(jié)構(gòu)中，在同一取向上幾何環(huán)境和物質(zhì)環(huán)境皆相同的點(diǎn)?？臻g點(diǎn)陣 ：概括地表示晶體結(jié)構(gòu)中等同點(diǎn)排列規(guī)律的幾何圖形。結(jié)點(diǎn) ：空間點(diǎn)陣中的點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。晶體 ：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體。對稱 ：物體相同局部作有規(guī)律的重復(fù)。對稱型 ：晶體結(jié)構(gòu)中所有點(diǎn)對稱要素對稱面、對稱中心、對稱軸和旋轉(zhuǎn)反伸軸的集合為 對稱型，也稱點(diǎn)群。晶類 ：將對稱型相同的晶體歸為一類，稱為晶類。晶體定向 ：為了用數(shù)字表示晶體中點(diǎn)、 線、 面的相對位置， 在晶體中引入一個坐標(biāo)系統(tǒng)的過 程?？臻g群 ：是指一個晶體結(jié)構(gòu)中所有對稱要素的集合。布拉菲格子 ：是指法國學(xué)者 A.

2、布拉菲根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的最高點(diǎn)群和平移群對稱及空間格子的 平行六面體原那么，將所有晶體結(jié)構(gòu)的空間點(diǎn)陣劃分成 14 種類型的空間格子。晶胞 ：能夠反響晶體結(jié)構(gòu)特征的最小單位。晶胞參數(shù)：表示晶胞的形狀和大小的6個參數(shù)a、b、c、a、B、丫 .1- 2 晶體結(jié)構(gòu)的兩個根本特征是什么？哪種幾何圖形可表示晶體的根本特征？解答：晶體結(jié)構(gòu)的根本特征： 晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間作周期性重復(fù)排列的固體。 晶體的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)呈對稱分布，即晶體具有對稱性。14 種布拉菲格子的平行六面體單位格子可以表示晶體的根本特征。1- 3 晶體中有哪些對稱要素，用國際符號表示。解答：對稱面一m對稱中心一1， n次對稱軸一n, n次旋轉(zhuǎn)反

3、伸軸一n螺旋軸 ns ，滑移面 a、 b、 c、 d1- 5 一個四方晶系的晶面，其上的截距分別為3a、4a、6c,求該晶面的晶面指數(shù)。解答：在 X、 Y、 Z 軸上的截距系數(shù)：3、 4、 6。截距系數(shù)的倒數(shù)比為： 1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指數(shù)為： 432補(bǔ)充：晶體的根本性質(zhì)是什么？與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？解答：自限性：晶體的多面體形態(tài)是其格子構(gòu)造在外形上的反映。 均一性和異向性 ：均一性是由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)周期性重復(fù)排列,晶體中的任何一局部在結(jié)構(gòu) 上是相同的。 異向性是由于同一晶體中的不同方向上, 質(zhì)點(diǎn)排列一般是不同的, 因而表現(xiàn)出 不同的性質(zhì)。 對稱性 ：是由于晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的對

4、稱。 最小內(nèi)能和最大穩(wěn)定性 ：在相同的熱力學(xué)條件下,較之同種化學(xué)成分的氣體、液體及非 晶質(zhì)體,晶體的內(nèi)能最小。這是規(guī)那么排列質(zhì)點(diǎn)間的引力和斥力到達(dá)平衡的原因。 晶體的穩(wěn)定性是指對于化學(xué)組成相同, 但處于不同物態(tài)下的物體而言, 晶體最為穩(wěn)定。 自然 界的非晶質(zhì)體自發(fā)向晶體轉(zhuǎn)變,但晶體不可能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌飸B(tài)。第二章晶體化學(xué)根底2- 1名詞解釋：配位數(shù)與配位體，同質(zhì)多晶與多晶轉(zhuǎn)變，位移性轉(zhuǎn)變與重建性轉(zhuǎn)變，晶體場理論與配位場理論。答：配位數(shù)：晶體結(jié)構(gòu)中與一個離子直接相鄰的異號離子數(shù)。配位體：晶體結(jié)構(gòu)中與某一個陽離子直接相鄰、形成配位關(guān)系的各個陰離子中心連線所構(gòu)成的多面體。同質(zhì)多晶：同一化學(xué)組成在不

5、同外界條件下溫度、壓力、pH值等，結(jié)晶成為兩種以上不同結(jié)構(gòu)晶體的現(xiàn)象。多晶轉(zhuǎn)變：當(dāng)外界條件改變到一定程度時，各種變體之間發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從一種變體轉(zhuǎn)變成為另一種變體的現(xiàn)象。位移性轉(zhuǎn)變：不翻開任何鍵，也不改變原子最鄰近的配位數(shù)，僅僅使結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，原子從原來位置發(fā)生少許位移，使次級配位有所改變的一種多晶轉(zhuǎn)變形式。重建性轉(zhuǎn)變：破壞原有原子間化學(xué)鍵，改變原子最鄰近配位數(shù)， 使晶體結(jié)構(gòu)完全改變原樣的種多晶轉(zhuǎn)變形式。晶體場理論：認(rèn)為在晶體結(jié)構(gòu)中，中心陽離子與配位體之間是離子鍵，不存在電子軌道的重迭，并將配位體作為點(diǎn)電荷來處理的理論。配位場理論：除了考慮到由配位體所引起的純靜電效應(yīng)以外，還考慮了共價成鍵的效

6、應(yīng)的理論。(100> 面(III)面110面圖2-1 MgO晶體中不同晶面的氧離子排布示意圖2- 2面排列密度的定義為：在平面上球體所占的面積分?jǐn)?shù)。a畫出MgO NaCI型晶體111、 110和100晶面上的原子排布圖; b計算這三個晶面的面排列密度。解：MgO晶體中02-做緊密堆積，Mg2+填充在八面體空隙中。a 111、 110和100晶面上的氧離子排布情況如圖2-1所示。b在面心立方緊密堆積的單位晶胞中，111 丨面：面排列密度=| p ：' .-'-.110面：面排列密度=:'''1 h :'-100面：面排列密度- ' -

7、I2- 3試證明等徑球體六方緊密堆積的六方晶胞的軸比c/a疋1.633。證明：六方緊密堆積的晶胞中，a軸上兩個球直接相鄰，a0=2r; c軸方向上，中間的一個球圖2-2六方緊密堆積晶胞中 有關(guān)尺寸關(guān)系示意圖分別與上、下各三個球緊密接觸，形成四面體，如圖2-2所示：6 / 2加_3® =戈何示C訂處/ 2r 2213 1.6332- 4設(shè)原子半徑為 R試計算體心立方堆積結(jié)構(gòu)的100、 110、 111面的面排列 密度和晶面族的面間距。解：在體心立方堆積結(jié)構(gòu)中：100面：面排列密度=:J L' ' m. I面間距=,7, ： - ： ' 匚卜-：1.1-110面：

8、面排列密度=- T :- I面間距=.'- -111面：面排列密度=' I ;-' 面間距=一*2-5以NaCI晶胞為例，試說明面心立方緊密堆積中的八面體和四面體空隙的位置和數(shù)量。答：以NaCI晶胞中001丨面心的一個球CI-離子為例，它的正下方有1個八面體空隙體心位置，與其對稱，正上方也有 1個八面體空隙；前后左右各有 1個八面體空隙棱 心位置。所以共有6個八面體空隙與其直接相鄰，由于每個八面體空隙由6個球構(gòu)成，所以屬于這個球的八面體空隙數(shù)為6X 1/6=1。在這個晶胞中，這個球還與另外2個面心、1個頂角上的球構(gòu)成 4個四面體空隙即1/8小立方體的體心位置；由于對稱性

9、，在上面的晶胞中，也有4個四面體空隙由這個參與構(gòu)成。所以共有8個四面體空隙與其直接相鄰，由于每個四面體空隙由 4個球構(gòu)成，所以屬于這個球的四面體空隙數(shù)為 8X 1/4=2。2-6臨界半徑比的定義是： 緊密堆積的陰離子恰好互相接觸，并與中心的陽離子也恰好接觸的條件下，陽離子半徑與陰離子半徑之比。即每種配位體的陽、陰離子半徑比的下限。計算以下配位的臨界半徑比：a立方體配位；b八面體配位；c四面體配位；d三 角形配位。解：1立方體配位在立方體的對角線上正、負(fù)離子相互接觸，在立方體的棱上兩個負(fù)離子相互接觸。因此：r+ =(再-1) = 0 7222八面體配位在八面體中，中心對稱的一對陰離子中心連線上正

10、、負(fù)離子相互接觸，棱上兩個負(fù)離子相互接觸。因此：(2匸尸+匚匸尸珂"_十&+尸rjr_ = (72-1) = 0.4143四面體配位在四面體中中心正離子與四個負(fù)離子直接接觸，四個負(fù)離子之間相互接觸中心角 : -： -/ -f'：!-11."。因此：底面上對角中心線長為：'廠;(r_+r+)2-(2r_/73)3 辰歹五只喬_ (匕 + 匚) 什 / r_ -K-O - * L用+-功-Q寸川？4三角體配位三個負(fù)離子之間相互接觸。在三角體中，在同一個平面上中心正離子與三個負(fù)離子直接接觸， 因此：(2/0：二寸* (巴 + “ + 譏尸.+-寸2-7 一

11、個面心立方緊密堆積的金屬晶體，其原子量為M,密度是8.94g/cm3。試計算其晶格常數(shù)和原子間距。解：根據(jù)密度定義，晶格常數(shù)-?J4M/(6.023x1023x8.94 - 0.906氣亡哄) 0.0906A/l/3原子間距=L J L.2-8試根據(jù)原子半徑 R計算面心立方晶胞、六方晶胞、體心立方晶胞的體積。解：面心立方晶胞：卩|:匸. h六方晶胞1/3 丨：'- ,.J<-體心立方晶胞：；: -1 .廠;2-9 MgO具有NaCI結(jié)構(gòu)。根據(jù)02-半徑為0.140nm和Mg2+半徑為0.072nm,計算球狀離子所占據(jù)的體積分?jǐn)?shù)和計算MgO的密度。并說明為什么其體積分?jǐn)?shù)小于74.0

12、5%?解：在MgO晶體中，正負(fù)離子直接相鄰，a0=2(r+r-)=0.424(nm)體積分?jǐn)?shù)=4X (4 n /3) X (0.143+0.0723)/0.4243=68.52%密度=4X (24.3+16)/6.023 X 1023X (0.424 X 10-7)3=3.5112(g/cm3)MgO體積分?jǐn)?shù)小于74.05%,原因在于r+/r-=0.072/0.14=0.4235>0.414，正負(fù)離子緊密接觸，而負(fù)離子之間不直接接觸，即正離子將負(fù)離子形成的八面體空隙撐開了，負(fù)離子不再是緊密堆積，所以其體積分?jǐn)?shù)小于等徑球體緊密堆積的體積分?jǐn)?shù)74.05%。2-10半徑為R的球，相互接觸排列成

13、體心立方結(jié)構(gòu)，試計算能填入其空隙中的最大小球半 徑r。體心立方結(jié)構(gòu)晶胞中最大的空隙的坐標(biāo)為0,1/2 , 1/4丨。解：在體心立方結(jié)構(gòu)中，同樣存在八面體和四面體空隙，但是其形狀、大小和位置與面心立方緊密堆積略有不同如圖 2-3所示。設(shè)：大球半徑為 R,小球半徑為r。那么位于立方體面心、棱心位置的八面體空隙能夠填充的 最大的小球尺寸為：位于立方體0.5,0.25,0丨位置的四面體空隙能夠填充的最大的小球尺寸為：r=0.2912-11純鐵在912 C由體心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成面心立方，體積隨之減小1.06%。根據(jù)面心立方結(jié)構(gòu)的原子半徑 R面心計算體心立方結(jié)構(gòu)的原子半徑R體心。解：因?yàn)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu)中，單位

14、晶胞4個原子，：- .：',;而體心立方結(jié)構(gòu)中，單位晶胞2個原子，- - -所以，：'：1''I：'：'-'' ' 7第三章晶體結(jié)構(gòu)3- 1名詞解釋a螢石型和反螢石型b類質(zhì)同晶和同質(zhì)多晶c二八面體型與三八面體型d同晶取代與陽離子交換e尖晶石與反尖晶石答：a螢石型：CaF2型結(jié)構(gòu)中，Ca2+按面心立方緊密排列，F(xiàn)-占據(jù)晶胞中全部四面體空隙。反螢石型：陽離子和陰離子的位置與CaF2型結(jié)構(gòu)完全相反，即堿金屬離子占據(jù)F-的位置，02-占據(jù)Ca2+勺位置。b類質(zhì)同象：物質(zhì)結(jié)晶時，其晶體結(jié)構(gòu)中局部原有的離子或原子位置被性質(zhì)相似的其它

15、離子或原子所占有，共同組成均勻的、呈單一相的晶體，不引起鍵性和晶體結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)象。 同質(zhì)多晶：同一化學(xué)組成在不同熱力學(xué)條件下形成結(jié)構(gòu)不同的晶體的現(xiàn)象。c二八面體型：在層狀硅酸鹽礦物中，假設(shè)有三分之二的八面體空隙被陽離子所填充稱 為二八面體型結(jié)構(gòu)三八面體型：在層狀硅酸鹽礦物中，假設(shè)全部的八面體空隙被陽離子所填充稱為三八面體型 結(jié)構(gòu)。d同晶取代：雜質(zhì)離子取代晶體結(jié)構(gòu)中某一結(jié)點(diǎn)上的離子而不改變晶體結(jié)構(gòu)類型的現(xiàn)象。陽離子交換：在粘土礦物中，當(dāng)結(jié)構(gòu)中的同晶取代主要發(fā)生在鋁氧層時，一些電價低、半徑大的陽離子如 K+、Na+等將進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)來平衡多余的負(fù)電荷，它們與晶體的結(jié)合不很 牢固，在一定條件下可以被其

16、它陽離子交換。e正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)中， 假設(shè)A2+分布在四面體空隙、而 B3+分布于八面體空隙，稱為正尖 晶石；反尖晶石：假設(shè) A2+分布在八面體空隙、而 B3+半分布 于四面體空隙另一半分布于八面體空隙，通式為 B(AB)04,稱為反尖晶石。3- 2 a在氧離子面心立方密堆積的晶胞中，畫出適合氧離子位置的間隙類型及位置，八面體間隙位置數(shù)與氧離子數(shù)之比為假設(shè)干？四面體間隙位置數(shù)與氧離子數(shù)之比 又為假設(shè)干？b在氧離子面心立方密堆積結(jié)構(gòu)中，對于獲得穩(wěn)定結(jié)構(gòu)各需何種價離子，其中：1所有八面體間隙位置均填滿；2所有四面體間隙位置均填滿；3填滿一半八面體間隙位置；4填滿一半四面體間隙

17、位置。并對每一種堆積方式舉一晶體實(shí)例說明之。解：a參見2-5題解答。b對于氧離子緊密堆積的晶體，獲得穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)所需電價離子及實(shí)例如下：1填滿所有的八面體空隙，2價陽離子，MgO2填滿所有的四面體空隙，1價陽離子，Li2O ；3填滿-半的八面體空隙，4價陽離子，TiO2 ；4填滿半的四面體空隙，2價陽離子，ZnO3- 3 MgO晶體結(jié)構(gòu)，Mg2+半徑為0.072nm, 02-半徑為0.140nm，計算MgO晶體中離子堆積系數(shù)球狀離子所占據(jù)晶胞的體積分?jǐn)?shù)；計算MgO的密度。解：參見2-9題。3- 4 Li2O晶體，Li+的半徑為 0.074nm, 02-的半徑為0.140nm,其密度為1.646g

18、/cm3，求晶 胞常數(shù)a0；晶胞中Li2O的分子數(shù)。解：按照密度計算：盤=< (2 > 6.94V16) 1(6 023 x 1035Vl.M6) = 4一94 ><10 腳)=(1494(加0根據(jù)離子半徑計算：LiO4的棱為小立方體的面對角線。從圖3-1所示尺寸關(guān)系知道：將數(shù)值代入上式并解方程得:砌三一厲十尸-0.5074(k)3-5試解釋a在AX型晶體結(jié)構(gòu)中，NaCI型結(jié)構(gòu)最多；bMgAl2O4晶體結(jié)構(gòu)中，按r+/r-與CN關(guān)系，Mg2+ Al3+都填充八面體空隙，但在該結(jié) 構(gòu)中Mg2+進(jìn)入四面體空隙，Al3+填充八面體空隙；而在MgFe2O4結(jié)構(gòu)中，Mg2+填充八

19、面體空隙，而一半Fe3+填充四面體空隙。c綠寶石和透輝石中 Si:O都為1:3，前者為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，后者為鏈狀結(jié)構(gòu)。答：a在AX型晶體結(jié)構(gòu)中，一般陰離子X的半徑較大，而陽離子A的半徑較小，所以 X做緊密堆積，A填充在其空隙中。大多數(shù)AX型化合物的r+/r-在0.4140.732之間，應(yīng)該填充在八面體空隙，即具有 NaCI型結(jié)構(gòu)；并且 NaCI型晶體結(jié)構(gòu)的對稱性較高，所以AX型化合物大多具有NaCI型結(jié)構(gòu)。b按照陽、陰離子半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系，Al3+與Mg2啲配位數(shù)均應(yīng)該為 6,填入八面體空隙。但是，根據(jù)鮑林規(guī)那么，高電價離子填充于低配位的四面體空隙時，排斥力要比 填充八面體空隙中較大，穩(wěn)定性

20、較差，所以Al3+填入八面體空隙，而Mg2+填入四面體空隙。而在MgFe2O4吉構(gòu)中，由于Fe3+的八面體擇位能為 0,可以進(jìn)入四面體或八面體空隙，當(dāng)配位數(shù)為4時，F(xiàn)e3+離子半徑0.049nm, Mg2+離子半徑0.057nm, Fe3+在四面體空隙中更加穩(wěn) 定，所以Mg2填充八面體空隙、一半Fe3+填充四面體空隙。c綠寶石和透輝石中 Si:O都為1:3。但是，綠寶石中的其它陽離子Be2+和 Al3+的離子半徑較小，配位數(shù)較小4或6，相互間斥力較大，所以綠寶石通過SiO4頂角相連形成六節(jié)環(huán)，再通過 Be2+和 Al3+將六節(jié)環(huán)連接起來，離子堆積結(jié)合狀態(tài)不太緊密，這樣晶體結(jié) 構(gòu)較穩(wěn)定。透輝石中

21、是 Mg2+和Ca2+,離子半徑較大，配位數(shù)較大分別為6和8，相互間斥力較小，所以透輝石通過SiO4頂角相連形成單鏈，離子堆積結(jié)合狀態(tài)比擬緊密。3-6表達(dá)硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類原那么及各種類型的特點(diǎn)，并舉一例說明之。解：硅酸鹽礦物按照硅氧四面體的連接方式進(jìn)行分類，具體類型見表3-1。表3-1硅酸鹽礦物的結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型共用氧數(shù) 形狀 絡(luò)陰離子 氧硅比實(shí)例島狀0四面體SiO 44-4鎂橄欖石 MgSiO4組群狀12六節(jié)環(huán)Si 6O8 12-3綠寶石 BesAI 2Si 6。8鏈狀23單鏈4-Si 2C64-3 2.5透輝石 CaMgSi2O6層狀3平面層Si 4Oo2.5滑石 MgSi 4Oo(OH

22、)架狀4骨架SiO 22石英 SiO23-7堇青石與綠寶石有相同結(jié)構(gòu)，分析其有顯著的離子電導(dǎo)，較小的熱膨脹系數(shù)的原因。 答：堇青石 Mg2AI3AISi5O18具有綠寶石結(jié)構(gòu)，以3AI3+2Mg2+置換綠寶石中的3Be2+2AI3+丨。6個SiO4通過頂角相連形成六節(jié)環(huán)，沿c軸方向上下迭置的六節(jié)環(huán)內(nèi)形成了一個空腔，成為離子遷移的通道，因而具有顯著的離子電導(dǎo)；另外離子受熱后，振幅增大，但由于能夠向結(jié)構(gòu)空隙中膨脹，所以不發(fā)生明顯的體積膨脹，因而熱膨脹系數(shù)較小。3-8 a什么叫陽離子交換？b從結(jié)構(gòu)上說明高嶺石、蒙脫石陽離子交換容量差異的原因。c比擬蒙脫石、伊利石同晶取代的不同，說明在平衡負(fù)電荷時為什

23、么前者以水化陽離子 形式進(jìn)入結(jié)構(gòu)單元層，而后者以配位陽離子形式進(jìn)入結(jié)構(gòu)單元層。答：a在粘土礦物中，如果AIO6層中局部AI3+被Mg2+ Fe2+代替時，一些水化陽離子如Na+、Ca2+等進(jìn)入層間，來平衡多余的負(fù)電荷，在一定條件下這些陽離子可以被其它 陽離子交換，這種現(xiàn)象稱為陽離子交換。b高嶺石的陽離子交換容量較小，而蒙脫石的陽離子交換容量較大。因?yàn)楦邘X石是1:1型結(jié)構(gòu)，單網(wǎng)層與單網(wǎng)層之間以氫鍵相連，氫鍵強(qiáng)于范氏鍵，水化陽離子不易進(jìn)入層間，因此陽離子交換容量較小。而蒙脫石是為2:1型結(jié)構(gòu)，復(fù)網(wǎng)層間以范氏鍵相連，層間聯(lián)系較弱， 水化陽離子容易進(jìn)入復(fù)網(wǎng)層間以平衡多余的負(fù)電荷，因此蒙脫石的陽離子交換

24、容量較大。c蒙脫石和伊利石均為2:1型結(jié)構(gòu)。但是，蒙脫石的鋁氧八面體層中大約有1/3的AI3+被Mg2+所取代，平衡電荷的水化陽離子半徑大，而且水化陽離子與負(fù)電荷之間距離遠(yuǎn)，覆 網(wǎng)層之間的結(jié)合力弱，所以進(jìn)入層間位置。伊利石的硅氧四面體層中約1/6的Si4+被AI3+所取代，K+進(jìn)入復(fù)網(wǎng)層間以平衡多余的負(fù)電荷，K+位于上下二層硅氧層的六邊形網(wǎng)絡(luò)的中心，構(gòu)成KO12，K+與硅氧層中的負(fù)電荷距離近，結(jié)合力較強(qiáng)，因此以配位離子形式進(jìn)入結(jié)構(gòu)單丿元。3-9在透輝石CaMgSi2O6晶體結(jié)構(gòu)中，O2-與陽離子Ca2+、Mg2+Si4+配位型式有哪幾種， 符合鮑林靜電價規(guī)那么嗎？為什么？答：透輝石 CaMgS

25、i2O6，O2-與陽離子 Ca2+、Mg2+ Si4+配位型式有三種，即 2個橋氧和 2個非橋氧形成SiO4，6個非橋氧形成MgO6，4個橋氧和4個非橋氧形成CaO8。在教材的圖3-22b中，同時與1個Si4+、2個Mg2n和1個Ca2+配位的非橋氧，其靜電價強(qiáng) 度總和為 4X 1/4+2 X 2X 1/6+2 X 1/8=23/12，而同時與 1 個 Si4+、1 個 Mg2n和 1 個 Ca2+配 位的非橋氧，其靜電價強(qiáng)度總和為 4X 1/4+2 X 1/6+2 X 1/8=19/12 ,小于其負(fù)電價；同時與2 個Si4+、2個Ca2+配位的橋氧，其靜電價強(qiáng)度總和為 4X 2X 1/4+2

26、 X 2X 1/8=5/2 ,大于其負(fù) 電價。所以不完全符合鮑林靜電價規(guī)那么。但是其總體電價仍然平衡的，晶體結(jié)構(gòu)仍然是穩(wěn)定的。原因在于Mg24和Ca2+兩種離子的離子半徑不同、配位數(shù)不同、配位氧離子不同橋氧或非 橋氧。3-10同為堿土金屬陽離子 Be2+、Mg2+ Ca2+,其鹵化物 BeF2和SiO2結(jié)構(gòu)同，MgF2與TiO2 金紅石型結(jié)構(gòu)同，CaF2那么有螢石型結(jié)構(gòu)，分析其原因。答：堿土金屬離子 Be2+、Mg2+ Ca2+,隨著原子序數(shù)的增大，離子半徑逐漸增大，極化性 能變化不大。當(dāng)陰離子同為F-時，使得其r+/r-增大，配位數(shù)增大，由BeF2的4配位到MgF2 的6配位，再到 CaF2

27、的8配位。3-11金剛石結(jié)構(gòu)中C原子按面心立方排列，為什么其堆積系數(shù)僅為34%答：為了分析晶體結(jié)構(gòu)方便起見，金剛石結(jié)構(gòu)中C原子可以看成按面心立方排列。但實(shí)際上由于C原子之間是共價鍵， 具有方向性和飽和性， 每個C原子只與4個C原子形成價鍵緊 密相鄰，所以并沒有到達(dá)緊密堆積緊密堆積時每個原子同時與12個原子緊密相鄰，其晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在很多空隙。所以其堆積系數(shù)僅為34%遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于緊密堆積的 74.05%。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷習(xí)題與解答4.1名詞解釋a弗倫克爾缺陷與肖特基缺陷； b刃型位錯和螺型位錯解：a當(dāng)晶體熱振動時，一些能量足夠大的原子離開平衡位置而擠到晶格點(diǎn)的間隙中， 形成間隙原子，而原來位置上形

28、成空位，這種缺陷稱為弗倫克爾缺陷。 如果正常格點(diǎn)上原子， 熱起伏后獲得能量離開平衡位置，躍遷到晶體的外表，在原正常格點(diǎn)上留下空位，這種缺陷稱為肖特基缺陷。b滑移方向與位錯線垂直的位錯稱為刃型位錯。位錯線與滑移方向相 互平行的位錯稱為螺型位錯。4.2試述晶體結(jié)構(gòu)中點(diǎn)缺陷的類型。以通用的表示法寫出晶體中各種點(diǎn)缺陷的表示符號。試 舉例寫出CaCI2中Ca2+置換KCI中K+或進(jìn)入到KCI間隙中去的兩種點(diǎn)缺陷反響表示式。解：晶體結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)缺陷類型共分：間隙原子、空位和雜質(zhì)原子等三種。在MX晶體中，間隙原子的表示符號為 Ml或XI ;空位缺陷的表示符號為： VM或VX。如果進(jìn)入MX晶體的雜質(zhì) 原子是A,

29、那么其表示符號可寫成： AM或AX取代式以及 Ai間隙式。當(dāng)CaCI2中Ca2+置換KCI中K+而出現(xiàn)點(diǎn)缺陷，其缺陷反響式如下：CaCl2+2CI ciCaCI2中Ca2+進(jìn)入到KCI間隙中而形成點(diǎn)缺陷的反響式為:CaCl2+2CI ci4.3在缺陷反響方程式中，所謂位置平衡、電中性、質(zhì)量平衡是指什么？解:位置平衡是指在化合物MaXb中，M格點(diǎn)數(shù)與X格點(diǎn)數(shù)保持正確的比例關(guān)系，即M： X=a：b。電中性是指在方程式兩邊應(yīng)具有相同的有效電荷。質(zhì)量平衡是指方程式兩邊應(yīng)保持物質(zhì) 質(zhì)量的守恒。a在MgO晶體中，肖特基缺陷的生成能為6ev,計算在25C和1600C時熱缺陷的濃度。b如果MgC晶體中，含有百

30、萬分之一 mol的AI2O3雜質(zhì)，那么在1600C時，MgO晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢？說明原因。解：a根據(jù)熱缺陷濃度公式：竺' exp由題意 G=6ev=6X 1.602 X 10 -19=9.612 XI 0-19JK=1.38X 10-23 J/KT1=25+273=298K T2=1600+273=1873KX 10-51n298K：N1873K：茴explE如曠5如二*汕b在MgC中參加百萬分之一的 AI2O3雜質(zhì)，缺陷反響方程為:此時產(chǎn)生的缺陷為心雜質(zhì)。而由上式可知：AI2O3=雜質(zhì)當(dāng)參加10-6 AI2O3時，雜質(zhì)缺陷的濃度為V"6雜質(zhì)=Al2Q=1

31、0-由a計算結(jié)果可知：在1873 K，嘰熱=8X 10-9顯然：'九雜質(zhì) 匕熱，所以在1873 K時雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢。4.5對某晶體的缺陷測定生成能為84KJ/mol，計算該晶體在1000K和1500K時的缺陷濃度。解：根據(jù)熱缺陷濃度公式:t i _"! exp一 _=由題意 G=84KJ/mol=84000J/moln_ _M那么exp丄 其中 Kn當(dāng)=1000K時，exp=expS40002x8.3L4m100Qx 10-3fl當(dāng) T2=1500K 時，朗 exp=exp生成置換式雜質(zhì)原子點(diǎn)缺陷。其缺陷濃度為:0.01%x=0.004%= 4X 10-3 %-2x 10以下

32、二種情況，生成什么缺陷？缺陷濃度是多少？ a在Al2O3中，添加0.01mol%的Cr2O3,生成淡紅寶石b在Al2O3中，添加0.5mol%的NiO,生成黃寶石。解：a在Al2O3中，添加0.01mol%的Cr2O3,生成淡紅寶石的缺陷反響式為：Cr2O3+ 2Oo生成置換式的空位點(diǎn)缺陷。其缺陷濃度為:0.5%x0.3 %b當(dāng)添加0.5mol%的NiO在Al2O3中，生成黃寶石的缺陷反響式為:2NiO2FeFe+£Q(g) t 2F+Q4.7非化學(xué)計量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質(zhì)、壓力大小相關(guān)，如果增大周圍氧氣的分壓, 非化學(xué)計量化合物 Fe1-xO及Zn 1+xO的密度將發(fā)生怎樣變

33、化？增大？減少？為什么？解：a非化學(xué)計量化合物Fe1-x O,是由于正離子空位，引起負(fù)離子過剩:1伸-Q(g) f Q + V - +按質(zhì)量作用定律，平衡常數(shù)由此可得V 譏& P亠1/6o2鐵空位濃度增加，晶即：鐵空位的濃度和氧分壓的1/6次方成正比，故當(dāng)周圍分壓增大時,體質(zhì)量減小，那么 Fei-xO的密度也將減小。b非化學(xué)計量化合物 Zni+<0,由于正離子填隙，使金屬離子過剩：ZnO = - +2e，+ : O(g)根據(jù)質(zhì)量作用定律K=H e ' 2一得|科I" Po； -1/6即：間隙離子的濃度與氧分壓的1/6次方成反比，故增大周圍氧分壓，間隙離子濃度減小

34、,晶體質(zhì)量減小，那么 Zni+x 0的密度也將減小。4.8非化學(xué)計量化合物 FexO中，F(xiàn)e3+/Fe2+=0.1 ,求Fex0中的空位濃度及 x值。 解：非化學(xué)計量化合物 FexO,可認(rèn)為是a (mol)的FezQ溶入FeO中，缺陷反響式為：FiO-“Fe2Q' 2Fe二 + V+30oa 2 a a此非化學(xué)計量化合物的組成為：Fe 加0：Fe3+/Fe2+貝廿： I 1_ xIII又： V ： 3+正常格點(diǎn)數(shù)N= 1+x空位濃度為V 瓷0.044-N1衛(wèi)56=2.25 x 104.9非化學(xué)計量氧化物 TiO2-x的制備強(qiáng)烈依賴于氧分壓和溫度：a試列出其缺陷反響式。 b求其缺陷濃度表

35、達(dá)式。解：非化學(xué)計量氧化物 TiO2-x，其晶格缺陷屬于負(fù)離子缺位而使金屬離子過剩的類型。a缺陷反響式為：2Ti 寸？/FONT>I O22+3CO1Of T：+2e' + C2fb缺陷濃度表達(dá)式：V 丁 片'1-4.10試比擬刃型位錯和螺型位錯的異同點(diǎn)。解：刃型位錯和螺型位錯的異同點(diǎn)見表4-1所示。表4-1刃型位錯和螺型 位錯的異同點(diǎn)刃型位錯螺型位錯與柏格斯矢量E的位置關(guān)系柏格斯矢量E與刃性位錯線垂直柏格斯矢量E與螺型位錯線平行位錯分類刃性位錯有正負(fù)之分螺形位錯分為左旋和右 旋位錯是否引起晶 體畸變和形成應(yīng) 力場引起晶體畸變和形成應(yīng) 力場，且離位錯線越遠(yuǎn)， 晶格畸變越小

36、引起晶體畸變和形成應(yīng) 力場，且離位錯線越遠(yuǎn)， 晶格畸變越小位錯類型只有幾個原子間距的線 缺陷只有幾個原子間距的線 缺陷第五章固溶體習(xí)題與解答5.1試述影響置換型固溶體的固溶度的條件。解：1. 離子尺寸因素從晶體穩(wěn)定性考慮，相互替代的離子尺寸愈相近，那么固溶體愈穩(wěn)定。假設(shè)以n和2分別代表半徑大和半徑小的兩種離子的半徑。當(dāng)它們半徑差1< 15%寸，形成連續(xù)置換型固溶體。假設(shè)此值在1530%寸，可以形成有限置換型固溶體。而此值>30%時，不能形成固溶體。2、晶體的結(jié)構(gòu)類型形成連續(xù)固溶體的兩個組分必須具有完全相同的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)不同最多只能生成有限固溶體。3、離子的電價因素只有離子價相同或

37、復(fù)合替代離子價總和相同時，才可能形成連續(xù)置換型固溶體。4、電負(fù)性因素電負(fù)性相近，有利于固溶體的生成。5.2從化學(xué)組成、相組成考慮，試比擬固溶體與化合物、機(jī)械混合物的差異。解：從化學(xué)組成、相組成考慮，固溶體、化合物和機(jī)械混合物的區(qū)別列下表5-1比擬之表5-1固溶體、化合物和機(jī)械混合物比擬以A0溶質(zhì)溶解在B2C3溶劑中為例比擬項(xiàng)固溶體化合物機(jī)械混合物化學(xué)組成3詩BzxAO 2 x =0 2AB04AO+B03相組成均勻單相單相兩相有界面5.3試說明固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計量化合物三者之間的異同點(diǎn)。列出簡明表格比擬。 解：固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計量化合物都屬晶體結(jié)構(gòu)缺陷，但它們又各有不同，現(xiàn)列表

38、 5-2比擬之。表5-2固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計量化合物比擬分類形成 原因形成條件缺陷反響固溶式溶解度執(zhí) 八、 缺 陷肖特基缺陷晶格熱振動0K以上oOMX只受溫度控制弗倫克爾缺陷MM =X<= 1XiAXi噸MX固 溶 體無限置 換型固 溶體摻 雜 溶 解<如-rE< 15% ,亡電價=b2+電價，AC結(jié)構(gòu)同B0電負(fù)性相近ao AE + Oa1Bi-xAxO受溫度控制x=01有 限間 隙間隙離子 半徑小，摻雜量 <固溶度，受溫度 控制YF3j固溶體晶體結(jié)構(gòu)開放，空隙大組分缺陷< 30% ,Ca2+電價 工Zr4+電2CaOCaO摻雜量 固溶度，受溫度 控制非化學(xué)

39、計量化合物子離隙陰間子離隙陽間子離位陰缺環(huán)境中氣氛性質(zhì)和壓力變化變價元素 氧化物在 氧化氣氛 中變價元素 氧化物在 復(fù)原氣氛 中>XrA1 + 3OoQ(g)(2屜ZnOOt02(g)h 弘P o1°iS>XrA1 + 3OQV2Q中和少量YR摻雜到CaH中的缺陷方程。a判斷方程的合理性。b寫出每一方程 對應(yīng)的固溶式。解：3MgOMg；*+300 1邑9 兀加+ 30。+2Q2YF3Y +F、+2Ff 32YF3+6Ff 4a書寫缺陷方程首先考慮電價平衡，如方程1和4。在不等價置換時，3Mcj+ t2Al3+ ;2Y"+ t 3Csi+。這樣即可寫出一組缺陷方程

40、。其次考慮不等價離子等量置換，如方程2和32Mt2Al3+ ; Y3+ tCa2+。這樣又可寫出一組缺陷方程。在這兩組方程中，從結(jié)晶化 學(xué)的晶體穩(wěn)定性考慮，在離子晶體中除螢石型晶體結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生間隙型固溶體以外，由于離子晶體中陰離子緊密堆積，間隙陰離子或陽離子都會破壞晶體的穩(wěn)定性。因而間隙型缺陷在離子晶體中除螢石型較少見。上述四個方程以2和3較合理。當(dāng)然正確的判斷必須用固溶體密度測定法來決定。(1)售0弓! K5.5CdO。試寫出缺陷反響方程置換型及化學(xué)式。 解：NiO和CrzQ固溶入AI2Q的缺陷反響為：一塊金黃色的人造黃玉， 化學(xué)分析結(jié)果認(rèn)為，是在AI2Q中添加了 0.5mol%NiO和0.

41、02mol%2Ni0+2OoCaO固溶體分子式為：'- 取1mol試樣為基準(zhǔn)，那么CLm-丄-=0.005; m=0.0002 ; m=1/ 2NiO t2Al2 QC2 Q t Al 2 C3取代前AI2Q所占晶格為：+ + = 0.9975mol (Al 2Q) 取代后各組分所占晶格分別為:Al 2 0 :0 PQ75mol取代后，固溶體的分子式為：0.9973 Al 2Q3 0.005 NiQ 0.0002 Cr 2 Q 或 AINi Cr 0.0004 Q x1.9946=2 0.0004=2 x y1x0.005=3-12.9975=3 5.6 ZnO是六方晶系，a=0.32

42、42nm , c=0.5195nm ,每個晶胞中含 2個ZnO分子，測得晶體密度分別為5.74 , 5.606 g/cm 3，求這兩種情況下各產(chǎn)生什么型式的固溶體？解：六方晶系的晶胞體積V=X3.2422 x 5 195xL0_a42xio-333 cm在兩種密度下晶胞的重量分別為2322W=d1 X 4.73 X 10- =2.72 X 10- (g)2322W=d2 X 4.73 X 10- =2.65 X 10- (g)理論上單位晶胞重W=(g)d2時為置換型固溶體。負(fù)離子半徑比分別為(b)密度是d1時為間隙型固溶體，是5.7 對于 MgO AI2Q和 Cr2C3,其正、形成連續(xù)固溶體。

43、(a)這個結(jié)果可能嗎？為什么？ 固溶度是有限還是很大？為什么？解：aAI2Q與有可能形成連續(xù)固溶體。因?yàn)?0.47、0.36 和 0.40。Al 2O 和 CaO試預(yù)計，在MgO- 62Q系統(tǒng)中的R1 -R20.40-D.36艮=040 |=10%< 15%結(jié)構(gòu)類型相同，均屬剛玉型結(jié)構(gòu)。b對于Mgd CrzQ系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)類型相差較大，前者為NaCI 型,后者為剛玉型。雖然0,47-0.4比 =0.47=14.89%V 15%也不可能形成完全互溶的固溶體,而只能是有限固溶。5.8 Al 2O在MgO中將形成有限固溶體，在低共熔溫度1995C時，約有18wt% Al 2Q溶入MgO中，Mg

44、O單位晶胞尺寸減小。試預(yù)計以下情況下密度的變化。a Al3+為間隙離子，b Al3+為置換離子。Mg 31-4解：a Al 3+為間隙離子：缺陷反響為：心6十叫卞。盹 1 33固溶式分子式：與A1丄陀“3 2bAl3為置換離子：缺陷反響為：血6盤1雌+ %!官 + 30q1固溶式分子式：取100g試樣為基準(zhǔn)：為摩爾數(shù)mMgg=.3 = MgO中固溶18%wt的AI2Q后的分子式為: 2.035 MgO 0.176 Al 2Q3或 MgAIO 55式各項(xiàng)除以得 MgAIO 66式得x代入2 4式，旬 0.13?a有MgAl"b有 MgAI設(shè)：固溶前后晶胞體積不變，那么密度變化為:P-b

45、2.535M0.176x102 + 2.035x40.3 =_匸n 矗PMgO2.5(53 > 40 3唄心，匸分別代表固溶前后密度所以，固溶后的密度小于固溶前的密度。5.9用0.2mol YF 3參加CaF23，試計算說明固溶體的類型？ 解：YR參加CaF的缺陷反響方程如下：YF3二 丫1一 +F 丄 +2Ff 2YF32丫怯 +v d +6Ff (2)方程1和2的固溶式： Cai-xYxF2+xCa “糾YXF2按題意代入上述固溶式得：間隙型固溶體分子式為CaYF.2置換型固溶體分子式為 CaYF;它們的密度分別設(shè)為pi和p 2。CaFz是螢石型晶體，單位晶胞內(nèi)含有4個螢石分子。P

46、1P 2由P 1與p 2計算值與實(shí)測密度P 3比擬，P 1值接近3,因此0.2mol YF 3參加CaH中形成間隙 型固溶體。第六章熔體和非晶態(tài)固體6-1說明熔體中聚合物形成過程？答：聚合物的形成是以硅氧四面體為根底單位，組成大小不同的聚合體?？煞譃槿齻€階段 初期：石英的分化；中期：縮聚并伴隨變形；后期：在一定時間和一定溫度下，聚合和解聚到達(dá)平衡。6-2簡述影響熔體粘度的因素？答：影響熔體粘度的主要因素：溫度和熔體的組成。堿性氧化物含量增加，劇烈降低粘度。隨溫度降低，熔體粘度按指數(shù)關(guān)系遞增。6-3名詞解釋并比擬其異同晶子學(xué)說和無規(guī)那么網(wǎng)絡(luò)學(xué)說單鍵強(qiáng)分化和縮聚網(wǎng)絡(luò)形成劑和網(wǎng)絡(luò)變性劑答：晶子學(xué)說：

47、玻璃內(nèi)部是由無數(shù)“晶子組成，微晶子是帶有晶格變形的有序區(qū)域。它們分散在無定形介中質(zhì)，晶子向無定形局部過渡是逐漸完成時，二者沒有明顯界限。無規(guī)那么網(wǎng)絡(luò)學(xué)說：但凡成為玻璃態(tài)的物質(zhì)和相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)一樣，也是由一個三度空間網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。這種網(wǎng)絡(luò)是由離子多面體三角體或四面體 構(gòu)筑起來的。晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)是由多面體無數(shù)次有規(guī)律重復(fù)構(gòu)成，而玻璃中結(jié)構(gòu)多面體的重復(fù)沒有規(guī)律性。單鍵強(qiáng)：單鍵強(qiáng)即為各種化合物分解能與該種化合物配位數(shù)的商。分化過程：架狀SiO 4斷裂稱為熔融石英的分化過程?？s聚過程：分化過程產(chǎn)生的低聚化合物相互發(fā)生作用，形成級次較高的聚合物， 次過程為縮聚過程。網(wǎng)絡(luò)形成劑：正離子是網(wǎng)絡(luò)形成離子，對應(yīng)氧化物能

48、單獨(dú)形成玻璃。即凡氧化物的 單鍵能/熔點(diǎn) .k者稱為網(wǎng)絡(luò)形成劑。網(wǎng)絡(luò)變性劑：這類氧化物不能形成玻璃，但能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使玻璃性質(zhì)改變，即單鍵強(qiáng)/熔點(diǎn) .k者稱為網(wǎng)絡(luò)變形劑。6-4試用實(shí)驗(yàn)方法鑒別晶體 SiO2、SQ2玻璃、硅膠和SiO2熔體。它們的結(jié)構(gòu)有什么不同？ 答：利用X射線檢測。晶體SiO2質(zhì)點(diǎn)在三維空間做有規(guī)律的排列，各向異性。SiO 2熔體一內(nèi)部結(jié)構(gòu)為架狀，近程有序，遠(yuǎn)程無序。SiO2玻璃一各向同性。硅膠一疏松多孔。6-5玻璃的組成是 13wt%NaO 13wt%CaO 74wt%SiQ，計算橋氧分?jǐn)?shù)？解：NaaOCaOSiO2wt%131374mol0.210.231.23mo

49、l%12.613.873.6R=(12.6+13.8+73.6X 2)/ 73.6=2.39/ Z=4 X=2R- Z=2.39 X 2 - 4=0.72Y=Z - X= 4 - 0.72=3.28=69.5%6-6有兩種不同配比的玻璃，其組成如下：序號Na>O(wt%)Al 2Q(wt%)SiO2(wt%)181280212880試用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)說明兩種玻璃高溫下粘度的大小？解：對于 1 : Z=4 R 1=O/Si=2.55 X1=2R - 4=1.1 Y i=Z- Xi= 4 - 1.1=2.9對于 2: Ra= O/Si=2.45 X2=2Rz 4=0.9 Y 2= 4 X?=

50、4 0.9=3.1 Y1 丫2序號1的玻璃組成的粘度比序號2的玻璃小。6-7在SiO2中應(yīng)參加多少N&0,使玻璃的O/Si=2.5，此時析晶能力是增強(qiáng)還是削弱? 解：設(shè)參加 x mol的NazO,而SiO2的量為y mol。那么 O/Si=x+2y/ y =2.5 x=y/2即二者的物質(zhì)量比為1:2時，O/Si=2.5。因?yàn)镺/Si增加了，粘度下降，析晶能力增強(qiáng)了。6-8 有一種平板玻璃組成為 14N&O- 13CaO-73SiO2wt%重量百分比計算玻璃的原子堆積系數(shù)AFP為多少？計算該玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)值?解：該玻璃的平均分子量GM=0.14X 62+0.13 X 56+0.7

51、3 X 60.02=59.77 在1?3中原子數(shù)為-24233n=p No/GM=2.5X 10 X 6.02 X 10在1?3原子所占體積3333+ 0.14+0.13+0.73 X 2=0.4685 AFP=0.46結(jié)構(gòu)參數(shù):NstOCaOSiO2wt%141373mol0.230.231.22mol%13.713.772.6R=(13.7+13.7+72.6X 2)/ 72.6=2.38/ Z=4 X=2R- Z=2.38 X 2 - 4=0.76Y=Z - X= 4 - 0.76=3.246-9試比擬硅酸鹽玻璃與硼酸鹽玻璃在結(jié)構(gòu)與性能上的差異。答：結(jié)構(gòu)差異：硅酸鹽玻璃：石英玻璃是硅酸鹽

52、玻璃的根底。石英玻璃是硅氧四面體SiO 4 以頂角相連而組成的三維架狀結(jié)構(gòu)。由于Si O-Si鍵角變動范圍大，使石英玻璃中SiO 4四面體排列成無規(guī)那么網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)。SiO2是硅酸鹽玻璃中的主要氧化物。硼酸鹽玻璃：B和O交替排列的平面六角環(huán)的BO集團(tuán)是硼酸鹽玻璃的重要基元，這些環(huán)通過 B C B鏈連成三維網(wǎng)絡(luò)。B2Q是網(wǎng) 絡(luò)形成劑。這種連環(huán)結(jié)構(gòu)與石英玻璃硅氧四面體的不規(guī)那么網(wǎng) 絡(luò)不同，任何CB三角體的周圍空間并不完全被臨接的三 角體所填充，兩個原子接近的可能性較小。性能差異：硅酸鹽玻璃：試劑和氣體介質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高、生產(chǎn)方法簡單等優(yōu)點(diǎn)。硼酸鹽玻璃：硼酸鹽玻璃有某些優(yōu)異的特性。例如：硼酐是唯

53、一能用以制造有吸收慢中子的氧化物玻璃；氧化硼玻璃的轉(zhuǎn)化溫度比硅酸鹽玻璃低得多；硼對中子射線的靈敏度高，硼酸鹽玻璃作 為原子反響堆的窗口對材料起屏蔽中子射線的作用。6-10解釋硼酸鹽玻璃的硼反?，F(xiàn)象？答：硼反?，F(xiàn)象：隨著NaaO RaO含量的增加，橋氧數(shù)增大，熱膨脹系數(shù)逐漸下降。當(dāng)N&O含量到達(dá)15%16%寸，橋氧又開始減少， 熱膨脹系數(shù)重新上 升，這種反常現(xiàn)象就是硼反?，F(xiàn)象。硼反?，F(xiàn)象原因：當(dāng)數(shù)量不多的堿金屬氧化物同起熔融時，堿金屬所提供的氧不像熔融SiO2玻璃中作為非橋氧出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中，而是使硼轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓸蜓踅M成的硼氧四 面體。致使玻璃從原來二度空間層狀結(jié)構(gòu)局部轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并使玻璃的