【正文】 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。所以不完全符合鮑林靜電價規(guī)則。但是，蒙脫石的鋁氧八面體層中大約有1/3的Al3+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電荷之間距離遠，覆網(wǎng)層之間的結(jié)合力弱，所以進入層間位置。（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。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；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。36敘述硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類原則及各種類型的特點，并舉一例說明之。而在MgFe2O4結(jié)構(gòu)中，由于Fe3+的八面體擇位能為0，可以進入四面體或八面體空隙，當配位數(shù)為4時，F(xiàn)e3+，Mg2+，F(xiàn)e3+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。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。%？解：在MgO晶體中，正負離子直接相鄰，a0=2(r++r)=(nm)體積分數(shù)=4(4π/3)(+)/=%密度=4(+16)/[1023(107)3]=(g/cm3)%，原因在于r+/r=，正負離子緊密接觸，而負離子之間不直接接觸，即正離子將負離子形成的八面體空隙撐開了，負離子不再是緊密堆積，%34 Li2O晶體，Li+，求晶胞常數(shù)a0；晶胞中Li2O的分子數(shù)。并對每一種堆積方式舉一晶體實例說明之。（d）同晶取代：雜質(zhì)離子取代晶體結(jié)構(gòu)中某一結(jié)點上的離子而不改變晶體結(jié)構(gòu)類型的現(xiàn)象。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，O2占據(jù)Ca2+的位置。（b）類質(zhì)同象：物質(zhì)結(jié)晶時，其晶體結(jié)構(gòu)中部分原有的離子或原子位置被性質(zhì)相似的其它離子或原子所占有，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。陽離子交換：在粘土礦物中，當結(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）將進入晶體結(jié)構(gòu)來平衡多余的負電荷，它們與晶體的結(jié)合不很牢固，在一定條件下可以被其它陽離子交換。解：（a）參見25題解答。解：按照已知密度計算（反螢石結(jié)構(gòu)，Li2O的結(jié)構(gòu)是O2作面心立方堆積,Li+占據(jù)所有四面體空隙位置.）：根據(jù)已知離子半徑計算：[LiO4]的棱為小立方體的面對角線。大多數(shù)AX型化合物的r+/～，應(yīng)該填充在八面體空隙，即具有NaCl型結(jié)構(gòu)；并且NaCl型晶體結(jié)構(gòu)的對稱性較高，所以AX型化合物大多具有NaCl型結(jié)構(gòu)。（c）綠寶石和透輝石中Si:O都為1:3。解：硅酸鹽礦物按照硅氧四面體的連接方式進行分類，具體類型見表31。38 （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。因為高嶺石是1:1型結(jié)構(gòu)，單網(wǎng)層與單網(wǎng)層之間以氫鍵相連，氫鍵強于范氏鍵，水化陽離子不易進入層間，因此陽離子交換容量較小。伊利石的硅氧四面體層中約1/6的Si4+被Al3+所取代，K+進入復網(wǎng)層間以平衡多余的負電荷，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+與硅氧層中的負電荷距離近，結(jié)合力較強，因此以配位離子形式進入結(jié)構(gòu)單元。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。當陰離子同為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的8配位。所以其堆積系數(shù)僅為34%，%第四章 晶體結(jié)構(gòu)缺陷習題與解答 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的間隙中，形成間隙原子，而原來位置上形成空位，這種缺陷稱為弗倫克爾缺陷。在MX晶體中，間隙原子的表示符號為MI或XI；空位缺陷的表示符號為：VM或VX。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。而由上式可知：[Al2O3]=[ ]雜質(zhì)∴當加入106 Al2O3時，雜質(zhì)缺陷的濃度為[ ]雜質(zhì)=[Al2O3]=106由（a）計算結(jié)果可知：在1873 K，[ ]熱=8109顯然： [ ]雜質(zhì)＞[ ]熱，所以在1873 K時雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢。解：（a）在Al2O3中，%的Cr2O3，生成淡紅寶石的缺陷反應(yīng)式為：Cr2O3生成置換式雜質(zhì)原子點缺陷。，F(xiàn)e3+/Fe2+=，求FexO中的空位濃度及x值。（a）缺陷反應(yīng)式為：2Ti Ti?/FONTO2↑→2++3OOOO→+2e′+O2↑（b）缺陷濃度表達式：[ V] 。若以r1和r2分別代表半徑大和半徑小的兩種離子的半徑。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)。 從化學組成、相組成考慮，試比較固溶體與化合物、機械混合物的差別。解：固溶體、晶格缺陷和非化學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52比較之。解： 3MgO2+ +3OO （1）2MgO2+ Vo+OO （2）YF3Y +F+2FF （3）2YF32Y ++6FF （4）（a） 書寫缺陷方程首先考慮電價平衡，如方程（1）和（4）。這樣又可寫出一組缺陷方程。當然正確的判斷必須用固溶體密度測定法來決定。 NiO (a) 這個結(jié)果可能嗎？為什么？ (b) 試預計，在MgO－Cr2O3系統(tǒng)中的固溶度是有限還是很大？為什么？解：（a）Al2O3與Cr2O3有可能形成連續(xù)固溶體。 Al2O3在MgO中將形成有限固溶體，在低共熔溫度1995℃時，約有18wt% Al2O3溶入MgO中，MgO單位晶胞尺寸減小。 (5)（5） (6)由（6）式得x=（2）（4）式，對（a）有（b）設(shè)：固溶前后晶胞體積不變，則密度變化為： （，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。第六章 熔體和非晶態(tài)固體 61 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。 隨溫度降低，熔體粘度按指數(shù)關(guān)系遞增。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。 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。 SiO2熔體—內(nèi)部結(jié)構(gòu)為架狀，近程有序，遠程無序。 Na2O CaO SiO2 wt% 13 13 74 mol mol% R=(++ 2)/ = ∵Z=4 ∴X=2R﹣Z=2﹣4= Y=Z﹣X= 4﹣= 氧橋%=（+） =% 3原子所占體積 V=4/3π[2+++（++2）] = ∴ AFP= 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)。 硼酸鹽玻璃：B和O交替排列的平面六角環(huán)的B—O集團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)。 硼酸鹽玻璃：硼酸鹽玻璃有某些優(yōu)異的特性。 硼反常現(xiàn)象原因：當數(shù)量不多的堿金屬氧化物同B2O3一起熔融時，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。 求Si3N4的晶界能？ 解：⑴已知γLV=900103N/m γSL=600103N/m θ=176。﹥90176。時，粗糙度越大，表面接觸角越小，就越容易濕潤；當θ大于90176。 75 說明吸附的本質(zhì)？ 答：吸附是固體表面力場與吸附分子發(fā)出的力場相互作用的結(jié)果，它是發(fā)生在固體上的。 晶界中的應(yīng)力大則有可能在晶界上出現(xiàn)裂紋，甚至使多晶體破裂，小則保持在晶界內(nèi)。（約30水分子層）時朔性最好82黏土膠粒分散在水中時，因吸附層與擴散層各帶有相反的電荷，所以相對移動時兩者之間就存在著電位差，這個電位差稱電動電位或ζ電位。泥漿從流動狀態(tài)到觸變狀態(tài)是逐漸的，非突變的，并伴隨著黏度的增高。87 黏土層面上的負電荷：黏土晶格內(nèi)離子的同晶置換造成電價不平衡使之面板上帶負電；在一定條件下，黏土的邊棱由于從介質(zhì)中接受質(zhì)子而使邊棱帶正電荷。有機朔化劑：聚乙烯醇，羥甲基纖維素，聚醋酸乙烯脂等。生，298（千卡/摩爾）△G。生，298）產(chǎn)物∑（△H。生，298）反應(yīng)物=103+103=103卡/摩爾因為△a=+=△b=103+103=2103△c=105+105=105△H.=△△a〈0時，CaCO3自發(fā)分解，所以，△G。T=0 解得方程得T=1123K　2．碳酸鈣的加熱分解：。T卡/摩爾由以上數(shù)據(jù)作△?/FONTT圖當△G。查表可知化合物abcSi3N40SiN20