無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案

1、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基礎(chǔ)單位，組成大小不同的聚合體。可分為三個(gè)階段初期：石英的分化；中期：縮聚并伴隨變形；后期：在一定時(shí)間和一定溫度下，聚合和解聚達(dá)到平衡。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（并比較其異同）晶子學(xué)說和無規(guī)則網(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：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)，晶子向無定形部分過渡是逐漸完成時(shí)，二者沒有明顯界限。無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說

2、：凡是成為玻璃態(tài)的物質(zhì)和相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)一樣，也是由一個(gè)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SiO4斷裂稱為熔融石英的分化過程。縮聚過程：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)氧化物能單獨(dú)形成玻璃。即凡氧化物的單鍵能/熔點(diǎn)>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)&

3、lt;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、SiO2玻璃、硅膠和SiO2熔體。它們的結(jié)構(gòu)有什么不同答：利用X一射線檢測。晶體SiO2一質(zhì)點(diǎn)在三維空間做有規(guī)律的排列，各向異性。SiO2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%Ni2a13wt%CaO74wt%SiQ,計(jì)算橋氧分?jǐn)?shù)解:NaOCaOSiO2wt%131374molmol%R=+X2)/=,.Z=4.X=2R-Z=X2-4=Y=ZX=4-=氧橋%=(x+)=%6-6有兩種不同配比的玻璃，其組成如下:序號NaO(wt%)Al2c3(wt%)SiO2(wt

4、%)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=4Ri=O/Si=對于2:R=O/Si=，X2=2R4=丫2=4-X2=4-=Yi<Y2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)加入多少NaO,使玻璃的O/Si=,此時(shí)析晶能力是增強(qiáng)還是削弱解：設(shè)加入xmol的NaO,而SiO2的量為ymol。則O/Si=（x+2y）/y=x=y/2即二者的物質(zhì)量比為1:2時(shí)，O/Si=。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14NaO-13CaO-73SiO2（wt%重量百分比），其密度為cm3,計(jì)算玻璃的原子堆

5、積系數(shù)（AFP為多少計(jì)算該玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)值解：該玻璃的平均分子量GM=62+X56+X=在1?3中原子數(shù)為n=pNo/GM=K10'24xx1023/=個(gè)在1?3原子所占體積V=X4/3兀X2X+X+X+(+X2)XAFP=結(jié)構(gòu)參數(shù):NaOCaOSiO2wt%141373molmol%R=+X2)/=,.Z=4.X=2R-Z=X2-4=Y=ZX=4-=6-9試比較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：石英玻璃是硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)。石英玻璃是硅氧四面體SiO4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SiO4四面體排列成無規(guī)

6、則網(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B-O集團(tuán)是硼酸鹽玻璃的重要基元，這些環(huán)通過B-O-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)則網(wǎng)絡(luò)不同，任何O-B三角體的周圍空間并不完全被臨接的三角體所填充，兩個(gè)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：硼酊是唯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應(yīng)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常現(xiàn)象答：硼反?，F(xiàn)象：隨著NaO(QO)含量的增加，橋氧數(shù)增大，熱膨脹系數(shù)逐漸下降。當(dāng)NaO含量達(dá)到15316%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住Q一起熔融時(shí)，堿金屬所提供的氧不像熔融SiQ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)?/p>