【正文】 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)。由于Si—O—Si鍵角變動(dòng)范圍大，使石英玻璃中[SiO4]四面體排列成無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 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)。結(jié)構(gòu)參數(shù)： 3原子所占體積 V=4/3π[2+++（++2）] = ∴ AFP= 解：該玻璃的平均分子量 GM=62+56+= 在1197。 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=。 Na2O CaO SiO2 wt% 13 13 74 mol mol% R=(++ 2)/ = ∵Z=4 ∴X=2R﹣Z=2﹣4= Y=Z﹣X= 4﹣= 氧橋%=（+） =% 硅膠—疏松多孔。 SiO2熔體—內(nèi)部結(jié)構(gòu)為架狀，近程有序，遠(yuǎn)程無序。它們的結(jié)構(gòu)有什么不同？ 答：利用X—射線檢測(cè)。 即凡氧化物的單鍵能/熔點(diǎn)﹥。 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(jí)次較高的聚合物，次過程為縮聚過程。 ⑵單鍵強(qiáng)：?jiǎn)捂I強(qiáng)即為各種化合物分解能與該種化合物配位數(shù)的商。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。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。 隨溫度降低，熔體粘度按指數(shù)關(guān)系遞增。 62 簡(jiǎn)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。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。CaF2是螢石型晶體，單位晶胞內(nèi)含有4個(gè)螢石分子。 (5)（5） (6)由（6）式得x=（2）（4）式，對(duì)（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。(a) Al3+為間隙離子， (b) Al3+為置換離子。 Al2O3在MgO中將形成有限固溶體，在低共熔溫度1995℃時(shí)，約有18wt% Al2O3溶入MgO中，MgO單位晶胞尺寸減小。（b）對(duì)于MgO－Cr2O3系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)類型相差較大，前者為NaCl型，后者為剛玉型。 (a) 這個(gè)結(jié)果可能嗎？為什么？ (b) 試預(yù)計(jì)，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和Cr2O3，其正、。 NiO 試寫出缺陷反應(yīng)方程（置換型）及化學(xué)式。當(dāng)然正確的判斷必須用固溶體密度測(cè)定法來決定。因而間隙型缺陷在離子晶體中（除螢石型）較少見。這樣又可寫出一組缺陷方程。這樣即可寫出一組缺陷方程。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(jià)平衡，如方程（1）和（4）。（a）判斷方程的合理性。解：固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計(jì)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。表51 固溶體、化合物和機(jī)械混合物比較（以AO溶質(zhì)溶解在B2O3溶劑中為例）比 較 項(xiàng)固 溶 體化 合 物機(jī) 械 混 合 物化學(xué)組成B2xAxO(x =0～2)AB2O4AO+B2O3相組成均勻單相單相兩相有界面、晶格缺陷和非化學(xué)計(jì)量化合物三者之間的異同點(diǎn)。 從化學(xué)組成、相組成考慮，試比較固溶體與化合物、機(jī)械混合物的差別。離子的電價(jià)因素只有離子價(jià)相同或復(fù)合替代離子價(jià)總和相同時(shí)，才可能形成連續(xù)置換型固溶體。晶體的結(jié)構(gòu)類型形成連續(xù)固溶體的兩個(gè)組分必須具有完全相同的晶體結(jié)構(gòu)。若此值在15～30%時(shí)，可以形成有限置換型固溶體。若以r1和r2分別代表半徑大和半徑小的兩種離子的半徑。 表41 刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的異同點(diǎn)　刃型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)與柏格斯矢量的位置關(guān)系柏格斯矢量與刃性位錯(cuò)線垂直柏格斯矢量與螺型位錯(cuò)線平行位錯(cuò)分類刃性位錯(cuò)有正負(fù)之分螺形位錯(cuò)分為左旋和右旋位錯(cuò)是否引起晶體畸變和形成應(yīng)力場(chǎng)引起晶體畸變和形成應(yīng)力場(chǎng)，且離位錯(cuò)線越遠(yuǎn)，晶格畸變?cè)叫∫鹁w畸變和形成應(yīng)力場(chǎng)，且離位錯(cuò)線越遠(yuǎn)，晶格畸變?cè)叫∥诲e(cuò)類型只有幾個(gè)原子間距的線缺陷只有幾個(gè)原子間距的線缺陷第五章 固溶體習(xí)題與解答。（a）缺陷反應(yīng)式為：2Ti Ti?/FONTO2↑→2++3OOOO→+2e′+O2↑（b）缺陷濃度表達(dá)式：[ V] 。（b）求其缺陷濃度表達(dá)式。，F(xiàn)e3+/Fe2+=，求FexO中的空位濃度及x值。其缺陷濃度為：%＝ %、壓力大小相關(guān)，如果增大周圍氧氣的分壓，非化學(xué)計(jì)量化合物Fe1xO及Zn1+xO的密度將發(fā)生怎樣變化？增大？減少？為什么？解：（a）非化學(xué)計(jì)量化合物Fe1xO，是由于正離子空位，引起負(fù)離子過剩：2Fe Fe+ O2(g)→2Fe+ V+OOO2(g)→OO + V+2h按質(zhì)量作用定律，平衡常數(shù)K=由此可得[V]﹠ PO1/6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(shí)，鐵空位濃度增加，晶體質(zhì)量減小，則Fe1xO的密度也將減小。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(diǎn)缺陷。解：根據(jù)熱缺陷濃度公式：exp（－）由題意 △G=84KJ/mol=84000J/mol則 exp（）其中R=而由上式可知：[Al2O3]=[ ]雜質(zhì)∴當(dāng)加入106 Al2O3時(shí)，雜質(zhì)缺陷的濃度為[ ]雜質(zhì)=[Al2O3]=106由（a）計(jì)算結(jié)果可知：在1873 K，[ ]熱=8109顯然： [ ]雜質(zhì)＞[ ]熱，所以在1873 K時(shí)雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì)。 （b）如果MgO晶體中，含有百萬分之一mol的Al2O3雜質(zhì)，則在1600℃時(shí)，MgO晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢(shì)還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì)？說明原因。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。當(dāng)CaCl2中Ca2+置換KCl中K+而出現(xiàn)點(diǎn)缺陷，其缺陷反應(yīng)式如下：CaCl2++2ClClCaCl2中Ca2+進(jìn)入到KCl間隙中而形成點(diǎn)缺陷的反應(yīng)式為：CaCl2+2 +2ClCl，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。在MX晶體中，間隙原子的表示符號(hào)為MI或XI；空位缺陷的表示符號(hào)為：VM或VX。試舉例寫出CaCl2中Ca2+置換KCl中K+或進(jìn)入到KCl間隙中去的兩種點(diǎn)缺陷反應(yīng)表示式。（b）滑移方向與位錯(cuò)線垂直的位錯(cuò)稱為刃型位錯(cuò)。所以其堆積系數(shù)僅為34%，%第四章 晶體結(jié)構(gòu)缺陷習(xí)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(cuò)和螺型位錯(cuò)解：（a）當(dāng)晶體熱振動(dòng)時(shí)，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，而原來位置上形成空位，這種缺陷稱為弗倫克爾缺陷。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。當(dāng)陰離子同為F時(shí)，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。310 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則有螢石型結(jié)構(gòu)，分析其原因。但是其總體電價(jià)仍然平衡的，晶體結(jié)構(gòu)仍然是穩(wěn)定的。在教材的圖322b中，同時(shí)與1個(gè)Si4+、2個(gè)Mg2+和1個(gè)Ca2+配位的非橋氧，其靜電價(jià)強(qiáng)度總和為41/4+221/6+21/8=23/12，而同時(shí)與1個(gè)Si4+、1個(gè)Mg2+和1個(gè)Ca2+配位的非橋氧，其靜電價(jià)強(qiáng)度總和為41/4+21/6+21/8=19/12，小于其負(fù)電價(jià)；同時(shí)與2個(gè)Si4+、2個(gè)Ca2+配位的橋氧，其靜電價(jià)強(qiáng)度總和為421/4+221/8=5/2，大于其負(fù)電價(jià)。伊利石的硅氧四面體層中約1/6的Si4+被Al3+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)單元。（c）蒙脫石和伊利石均為2:1型結(jié)構(gòu)。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。答：（a）在粘土礦物中，如果[AlO6]層中部分Al3+被Mg2+、Fe2+代替時(shí)，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