【正文】 目 錄 第 1章 緒論 第 2章 固體中的化學鍵 第 3章 晶體缺陷化學 第 4章 缺陷的類化學平衡 第 5章 固相反應(yīng) 第 6章 固熔體 第 7章 固體中的擴散 第 8章 相平衡和晶體的制備 第 9章 固體化學中的實驗方法 第一章 緒 論 167。 11 固體化學的任務(wù) 固體化學 是研究固體物質(zhì) (包括材料 )的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學 。 固體化學發(fā)展歷史是同現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展和需要密切相關(guān)的。 材料是人類社會賴以生存和發(fā)展、征服自然和改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，材料是社會進步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導，是人類社會進步的里程碑?？v觀人們利用材料的歷史，可以清楚地看到，每一種重要的新材料的發(fā)展和應(yīng)用，都把人類支配自然的能力提高到一個新水平。材料科學技術(shù)的每一次重大突破都會引起生產(chǎn)技術(shù)的革命，大大加速社會發(fā)展的進程，給社會生產(chǎn)和人們生活帶來巨大的變化，把人類物質(zhì)文明推向前進。 ⑴ 材料的使用程度是人類社會發(fā)展的里程碑 從人類社會發(fā)展來看 ， 使用材料經(jīng)歷了三大里程碑： 石器時代：以石頭制造工具 。 可以劃分為舊石器時代 （ 公元前 2~3百萬年至約 1萬年 ） ， 從原始部落到母系社會；中石器時代 （ 公元前約 1萬年至 7~8千年 ） ；新石器時代 （ 公元前 7~8千年至 6千年 ） 。 這期間 ，我們的祖先以石器為主要工具 ， 在尋找石器的過程中認識了礦石 ， 發(fā)明了火 ， 制造了第 1種人造材料 ——陶 ， 并在燒陶過程中發(fā)展了冶銅術(shù) ， 開創(chuàng)了冶金技術(shù) 。 銅器時代：人類大量制造和使用第 2種人造材料 ——“紅銅 ” 和 “ 青銅 ” 。 “ 紅銅 ” 時代約在公元前 4~5前年 ， 即原始社會到奴隸社會初期；“ 青銅 ” 時代約在我國商周時代和私有制建立的前夜 。 鐵器時代：人類制造和使用第 3種人造材料 ——鑄鐵 ， 嗣后是鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展 ,成為 18世紀產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ) 。 人類社會發(fā)展到 20世紀中葉以來 ， 科學技術(shù)突飛猛進 ， 日新月異 ， 作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料研制更是異?；钴S ， 出現(xiàn)了稱之為聚合物時代 、 半導體時代 、 先進陶瓷時代和復(fù)合材料時代等種種提法 。 在當前新技術(shù)革命涉及整個國際社會的浪潮沖擊下 ， 人類進入了一個材料革命的新時代 。 ⑵ 材料的發(fā)展過程 第一代為天然材料 在原始社會生產(chǎn)技術(shù)水平低下 ， 人類使用的材料只能是自然界的動物 、 植物和礦物 ， 主要的工具是棍棒 ， 用石料加工的磨制石器； 第二代為燒煉材料 燒煉材料是燒結(jié)材料和冶煉材料的總稱 。 人類用天然的礦土燒結(jié)磚瓦和陶瓷 ， 制出了玻璃和水泥 ， 這些都屬于燒結(jié)材料；從各種天然的礦石中提煉銅 、 鐵等金屬 ， 則屬于冶煉材料； 第三代材料為合成材料 在 20世紀初期出現(xiàn)了化工合成產(chǎn)品 ， 其中合成塑料 、 合成橡膠和合成纖維已廣泛地適用于生產(chǎn)和生活中 。 從 1907年第一個小型酚醛樹脂廠建立 ， 到 1927年第一個熱塑性聚氯乙烯塑料的生產(chǎn)實現(xiàn)商品化 ， 1930年建立了聚合物概念后 ， 聚合物工業(yè)迅猛發(fā)展起來 ， 這一領(lǐng)域的進展經(jīng)歷了新型塑料和合成纖維的深入研究 （ 19501970年 ） 、 工程塑料 、 聚合物合金 、 功能聚合物材料的工業(yè)化 （ 19701980年 ） 、 分子設(shè)計 、高性能 、 高功能聚合物的合成 （ 1990年 ） 等幾個發(fā)展進程； 第四代為可設(shè)計的材料 該技術(shù)發(fā)展并不滿足于現(xiàn)有的材料 ， 近代出現(xiàn)了根據(jù)實際需要去設(shè)計特殊性能的材料 ， 金屬陶瓷 、 鋁塑薄膜等復(fù)合材料屬于這一類 。 第五代為智能材料 智能材料是近三四十年來研制的一類新型功能材料 ， 它們隨時間 、 環(huán)境的變化改變自己的性能或形狀 ， 好像具有智能 。例如形狀記憶合金就屬于這一類 。 ⑶ 材料與新技術(shù)革命 新材料的每次使用都引起人類社會的巨大變革和生產(chǎn)力革命 。 18世紀以來世界范圍內(nèi)的生產(chǎn)力變革和技術(shù)革命都以新材料使用為龍頭： 第一次技術(shù)革命 ——產(chǎn)業(yè)革命 始于 18世紀的英國產(chǎn)業(yè)革命，使得以手工技術(shù)為基礎(chǔ)的資本主義工場手工業(yè)過渡到采用機器大生產(chǎn)的資本主義工廠制度。這場工業(yè)革命的物質(zhì)基礎(chǔ)是鋼鐵材料，而伴隨的新技術(shù)則是蒸汽機的發(fā)明； 第二次技術(shù)革命 ——電氣革命 1879年愛迪生發(fā)明了電燈，把電力革命的曙光帶給了人類，一系列電氣材料相繼誕生與廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的生產(chǎn)力變革； 第三次技術(shù)革命 ——電子革命 20世紀中葉，新導電、導磁材料和半導體材料的發(fā)明和應(yīng)用，使大規(guī)模集成塊問世，帶來了計算機的廣泛應(yīng)用，以及原子能的利用，大大發(fā)展了生產(chǎn)力和科學技術(shù)； 第四次技術(shù)革命 有人說目前正處在第四次技術(shù)革命的前夜。這次技術(shù)革命以信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)和生物工程技術(shù)為基礎(chǔ)。亦有人把材料、能源和信息科學看作是現(xiàn)代科學技術(shù)的三大支柱，而材料科學技術(shù)稱為三大科學技術(shù)支柱之首。 ．材料科學與材料化學 材料，包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料，絕大多數(shù)屬于固體狀態(tài)，因而材料科學也就是固體科學。它是研究材料的成分、結(jié)構(gòu)、加工成性和性能及其轉(zhuǎn)化之間相互關(guān)系的一門科學。材料的推出過程如下： 送至 送至 送至 材料制備 品質(zhì)鑒定 性能測試 應(yīng)用 為工藝控制提供數(shù)據(jù) 為品質(zhì)鑒定提供數(shù)據(jù) 提供性能的要求 從材料的推出過程可以看到 ， 新材料的研制和商品化涉及到許多科學門類 ， 其中最基礎(chǔ)的學科有 3個： 固體物理學： 研究構(gòu)成材料的固體的原子 、 離子及電子運動和相互作用的一般共性規(guī)律 ， 提出各種模型和理論 ，以闡明固體的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系； 固體化學 : 著重研究實際固體物質(zhì)的化學反應(yīng) 、 合成方法 、晶體生長 、 化學組成和晶體結(jié)構(gòu)；研究固體中缺陷及其對物質(zhì)的物理及化學性質(zhì)的影響等；探索固體物質(zhì)作為材料實際應(yīng)用的可能性 。 材料工程學： 解決如何將固體物質(zhì)制成可以使用的結(jié)構(gòu)材料和器件，使之具有指定的形態(tài) (如纖維、薄膜、陶瓷體、集成塊等 )和規(guī)定各種結(jié)構(gòu)和性能，如具有特定的熱、力、光、電、聲、磁、化 (學 )和生 (物 )功能。 固體化學是以固體物理的成就基礎(chǔ)而發(fā)展起來的，兩門學科的研究內(nèi)容 有許多交叉，但是他們的任務(wù)又有明確的分工。 固體化學或材料化學是新材料誕生的搖籃，是材料科學中的中間鏈節(jié)?；瘜W是自然科學中唯一一門創(chuàng)造新物質(zhì)的科學。在過去的一個世紀之中，化學家以結(jié)構(gòu) —— 功能關(guān)系研究為主線，設(shè)計、合成了許多具有各種功能的分子和物質(zhì)。隨著化學的發(fā)展，較為完備的合成化學理論和方法、精確的定性和定量分析，尤其是各類結(jié)構(gòu)分析儀器的發(fā)展和應(yīng)用，使得材料化學科學發(fā)展到一個新的水平，對新材料的研制和推出起到重要的作用。 固體物理： 強調(diào)各類物質(zhì)的共同規(guī)律性 研究固體中性質(zhì)的連續(xù)變化 關(guān)心的是由于化學反應(yīng)而產(chǎn)生的突變 探索固體性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系； 著重于