【正文】 ，凹面為負(fù)。52何謂表面張力和表面能？在固態(tài)和液態(tài)這兩者有何差別？解：表面張力：垂直作用在單位長(zhǎng)度線段上的表面緊縮力或?qū)⑽矬w表面增大一個(gè)單位所需作的功；σ=力/總長(zhǎng)度（N/m）表面能：恒溫、恒壓、恒組成情況下，可逆地增加物系表面積須對(duì)物質(zhì)所做的非體積功稱為表面能；J/m2=N/m液體：不能承受剪應(yīng)力，外力所做的功表現(xiàn)為表面積的擴(kuò)展，因?yàn)楸砻鎻埩εc表面能數(shù)量是相同的；固體：能承受剪切應(yīng)力，外力的作用表現(xiàn)為表面積的增加和部分的塑性形變，表面張力與表面能不等。429試分析：（1）假如要求在800℃時(shí)得到一種具有最高的SiO2摩爾百分?jǐn)?shù)的熔體，而且只能在SiO2中加入一種別的氧化物，那么應(yīng)選擇什么氧化物作外加劑？加入量多少為宜？說明理由。對(duì)于硅酸鹽玻璃來說，Y2時(shí)不可能構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗拿骟w間公有的橋氧數(shù)少于2，結(jié)構(gòu)多半是不同長(zhǎng)度的四面體鏈。SiO2玻璃，Y越大，網(wǎng)絡(luò)連接越緊密，強(qiáng)度越大；反之，Y愈小，網(wǎng)絡(luò)空間上的聚集也愈小，結(jié)構(gòu)也變得較松，并隨之出現(xiàn)較大的空隙，結(jié)果使網(wǎng)絡(luò)改變離子的運(yùn)動(dòng)，不論在本身位置振動(dòng)或從一位置通過網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)隙躍遷到另一位置都比較容易。結(jié)構(gòu)參數(shù)Y對(duì)玻璃性質(zhì)有重要意義。428個(gè)別網(wǎng)絡(luò)改變體（如Na2O）加到石英玻璃中，使氧硅比增加。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=。當(dāng)加入50mol%Na2O時(shí)，連續(xù)網(wǎng)狀SiO2骨架雖然松弛化，但依然是三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以形成玻璃。423若將10mol％Na2O加入到SiO2中去，計(jì)算O∶Si比例是多少？這樣一種配比有形成玻璃趨向嗎？為什么？解：，這種配比有形成玻璃的趨向，因?yàn)榇藭r(shí)結(jié)構(gòu)維持三維架狀結(jié)構(gòu)，玻璃的粘度還較大，容易形成玻璃。SiO2氣相沉積在0℃SiO2基板上；（3）金屬金氣相沉積在0℃銅基板上；（4）A12O3氣相沉積在0℃A12O3基板上；（5）液態(tài)硫以1℃/s冷卻；（6）液態(tài)金以106℃/s冷卻；（7）氣態(tài)NaCl在0℃A12O3基板上冷卻；（8）液態(tài)ZnCl2以100℃/s冷卻。（1）GeO2經(jīng)計(jì)算可知R1=，R2=3，Y1=3，Y2=2Y1Y2，高溫下（1）粘度大，容易形成玻璃，NaCl不具備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為典型的離子晶體很難形成玻璃。2SiO2；（2）Na2O因此產(chǎn)生均勻的內(nèi)應(yīng)力，從而使玻璃表面產(chǎn)生預(yù)加壓應(yīng)力，增加了抗彎、抗沖擊的抗扭曲變形的能力。420試簡(jiǎn)述淬火玻璃與退火玻璃在結(jié)構(gòu)與性能上有何差異？解：消除和均衡由溫度梯度產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的玻璃為退火玻璃，這類玻璃不易碎裂且切割方便。3原子所占體積V=4/3π[2+++（++2）]=∴AFP=結(jié)構(gòu)參數(shù)：Na2OCaOSiO2wt%141373molmol%R=(++2)/=∵Z=4∴X=2RZ=24=Y=ZX==（2）石英砂為1000kg，則需要純堿（Na2CO3）：需要石灰石（CaCO3）：419試簡(jiǎn)述哪些物質(zhì)可以形成非晶態(tài)固體（NCS）？形成（NCS）的手段有哪些？可以用什么實(shí)驗(yàn)方法研究NCS結(jié)構(gòu)？解：熔體和玻璃體可以形成非晶態(tài)固體。（1）計(jì)算該玻璃的原子堆積系數(shù)（AFP）及結(jié)構(gòu)參數(shù)值？（2）若用純堿、石灰石和石英砂作原料，用1000kg石英砂熔制該玻璃，問其他兩種原料各需多少？解：（1）該玻璃的平均分子量GM=62+56+=在1197。417有兩種不同配比的玻璃其組成（wt％）如下，試用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)說明兩種玻璃高溫下粘度的大?。啃蛱?hào)Na2OA12O3SiO2181280212880解：序號(hào)Na2OA12O3SiO2wt%mol%wt%mol%wt%mol%181280212880對(duì)于1：Z=4，Al2O3被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子X1=2RZ=，Y1=4X=對(duì)于2：Z=4，Al2O3被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子X2=2RZ=，Y2=4X=Y1Y2，故1號(hào)在高溫下的粘度大。10CaO1/3Al2O3Al2O3SiO2；（2）Na2O415試計(jì)算下列玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)及非橋氧分?jǐn)?shù)。解：影響玻璃形成的關(guān)鍵是熔體的冷卻速率，熔體是析晶還是形成玻璃與過冷度、粘度、成核速率、晶體生長(zhǎng)速率有關(guān)。s時(shí)，T==℃當(dāng)η=100Pas時(shí)，T==℃當(dāng)η=107Pas，T=780+273=1053K,②聯(lián)立（1），（2）式解得：1012Pa解：（1）根據(jù)公式：退火點(diǎn)544℃，η=1012Pa413一種用于密封照明燈的硼硅酸鹽玻璃，它的退火點(diǎn)是544℃，軟化點(diǎn)是780℃。解：（1）粘度的差別對(duì)釉式1：Al3+按網(wǎng)絡(luò)形成離子，對(duì)于釉式2：Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)改變離子即：釉式1Y1釉式2Y2，所以在高溫下釉式1粘度釉式2粘度。s，=當(dāng)η=1012Pas，T=870+273=1143K,①1300℃時(shí)，η=s），估計(jì)它的退火點(diǎn)（η＝1012Pas時(shí)，105=解得t=℃411一種玻璃的工作范圍是870℃（η＝106Pas，T=840+273=1113K,②聯(lián)立（1），（2）式解得：s的粘度時(shí)約要多高的溫度？解：（1）根據(jù)公式：1400℃時(shí)，η=109Pas。兩種熔體常數(shù)如下：序號(hào)ABT01422921924690216解：根據(jù)公式：對(duì)于熔體1：當(dāng)t=500℃時(shí)，T=500+273=773K,當(dāng)t=700℃時(shí)，T=700+273=973K,當(dāng)t=900℃時(shí)，T=900+273=1173K,當(dāng)t=1100℃時(shí)，T=1100+273=1373K,當(dāng)t=1350℃時(shí)，T=1350+273=1623K,對(duì)于熔體2：當(dāng)t=500℃時(shí)，T=500+273=773K,當(dāng)t=700℃時(shí)，T=700+273=973K,當(dāng)t=900℃時(shí)，T=900+273=1173K,當(dāng)t=1100℃時(shí)，T=1100+273=1373K,當(dāng)t=1350℃時(shí)，T=1350+273=1623K,熔體在1350~500℃間的粘度曲線410派來克斯（Pyrex）玻璃的粘度在1400℃時(shí)是109Pa（2）在此溫度下，極冷能形成玻璃。s，由公式得：②聯(lián)立（1），（2）式解得∴A=，B=當(dāng)t=1050℃時(shí)，解得η=s，在1050℃時(shí)其粘度為多少？在此溫度下急冷能否形成玻璃？解：（1）根據(jù)1300℃時(shí)，η=310Pa48一種熔體在1300℃的粘度是310Pa因?yàn)榛罨苁且后w質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)所必需的能量。s，T=1400+273=1673K,②聯(lián)立（1），（2）式解得：1016PaSiO2玻璃粘滯流動(dòng)的活化能是多少？上述數(shù)據(jù)為恒壓下取得，若在恒容下獲得，你認(rèn)為活化能會(huì)改變嗎？為什么？解：（1）根據(jù)公式：1000℃時(shí)，η=1014Pas，在1400℃時(shí)為107Pa2SiO2熔體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的區(qū)別。s時(shí)，解得t=℃。s，由公式得：（1）1156℃時(shí)，η=103Pas，在什么溫度下它是106Pa45熔體粘度在727℃時(shí)是107Pa（2）通常堿金屬氧化物（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）能降低熔體粘度。堿性氧化物含量增加，劇烈降低粘度。44影響熔體粘度的因素有哪些？試分析一價(jià)堿金屬氧化物降低硅酸鹽熔體粘度的原因。SiO2玻璃——各向同性。晶體SiO2——質(zhì)點(diǎn)在三維空間做有規(guī)律的排列，各向異性。43試用實(shí)驗(yàn)方法鑒別晶體SiOSiO2玻璃、硅膠和SiO2熔體?！　SiO4]Na4+[Si2O7]Na6——[Si3O10]Na8+Na2O（短鍵）　　3[Si3O10]Na8——[Si6O18]Na12+2Na2O（六節(jié)環(huán)）后期：在一定時(shí)間和溫度范圍內(nèi)，聚合和解聚達(dá)到平衡?？煞譃槿齻€(gè)階段：初期：石英的分化，架狀[SiO4]斷裂，在熔體中形成了各種聚合程度的聚合物。42試簡(jiǎn)述硅酸鹽熔體聚合物結(jié)構(gòu)形成的過程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。有因?yàn)镃eO2屬于螢石結(jié)構(gòu)，晶胞分子數(shù)Z=4，晶胞中有Ca2+、Ce4+、O2三種質(zhì)點(diǎn)。327CeO2為螢石結(jié)構(gòu)，其中加入15mol%CaO形成固溶體，測(cè)得固溶體密度d＝，晶胞參數(shù)a＝，試通過計(jì)算判斷生成的是哪一種類型固溶體。325某種NiO是非化學(xué)計(jì)量的，如果NiO中Ni3+／Ni2+＝10－4，問每1m3中有多少載流子？解：設(shè)非化學(xué)計(jì)量化合物為NixO，Ni2O32+3+y2yyNi3+2yNi2+13yONi3+/Ni2+=2y/（13y）=10x則y=5105，x=1y=，每m3中有多少載流子即為空位濃度：[]=y/（1+x）=105。2）（2）MgO與Cr2O3的固溶度為有限原因:結(jié)構(gòu)類型不同MgO屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，Cr2O3屬剛玉結(jié)構(gòu)。324對(duì)于MgO、Al2O3和Cr2O3，其正、則Al2O3和Al2O3形成連續(xù)固溶體。323說明為什么只有置換型固溶體的兩個(gè)組分之間才能相互完全溶解，而填隙型固溶體則不能。設(shè)想用一種實(shí)驗(yàn)方法以確定該礦物究竟屬哪一類成分？解：Fe1xS中存在Fe空位，非化學(xué)計(jì)量，存在h（4）（4）（5）由（5）式得x=（2）（3）式，對(duì)（a）有即（b）有設(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。1）Al3+為填隙離子；2）Al3+為置換離子。321Al2O3在MgO中形成有限固溶體，在低共熔溫度1995℃時(shí)．約有18wt％Al2O3溶入MgO中，假設(shè)MgO單位晶胞尺寸變化可忽略不計(jì)。]∝[]∝[]∝[]∝320在面心立方空間點(diǎn)陣中，面心位置的原子數(shù)比立方體項(xiàng)角位置的原子數(shù)多三倍。解：固溶體、晶格缺陷、非化學(xué)計(jì)量化合物都是點(diǎn)缺陷，是晶體結(jié)構(gòu)缺陷，都是單相均勻的固體，結(jié)構(gòu)同主晶相。318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。316晶界對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生怎么樣的影響？能預(yù)計(jì)嗎？解：晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。（1）圍繞兩個(gè)位錯(cuò)伯格斯回路，最后得伯格斯矢量若干？（2）圍繞每個(gè)位錯(cuò)分別作伯氏回路，其結(jié)果又怎樣？解：略。解：刃位錯(cuò)：位錯(cuò)線垂直于位錯(cuò)線垂直于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向；螺位錯(cuò)：位錯(cuò)線平行于位錯(cuò)線平行于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向。k=[OO][VFe’’][h+e’+1/2O2ZnO[ZnO]=[e’]∴PO2[Zni+3OO+VFe’’ y 2y yFe3+2yFe2+13yO，X=1y==,[VFe’’]===102312非化學(xué)計(jì)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(jì)量化合物Fe1xO及Zn1+xO的密度將發(fā)生怎么樣的變化？增大還是減?。繛槭裁?？解：Zn（g）Zni311非化學(xué)計(jì)量化合物FexO中，F(xiàn)e3+／Fe2+＝，求FexO中的空位濃度及x值。310MgO晶體的肖特基缺陷生成能為84kJ/mol，計(jì)算該晶體1000K和1500K的缺陷濃度。39MgO（NaCl型結(jié)構(gòu)）和Li2O（反螢石型結(jié)構(gòu)）均以氧的立方密堆為基礎(chǔ)，而且陽離子都在這種排列的間隙中，但在MgO中主要的點(diǎn)缺陷是肖特基缺陷，而在Li2O中是弗倫克爾型，請(qǐng)解釋原因。，計(jì)算單位晶胞MgO的肖特基缺陷數(shù)。+2ClCl+VNa’（3）OVNa’+VCl解：（1）NaClNaCa’+ClCl+VClVCl˙），CaK˙，CaCa，Cai˙˙解：鈉原子空位；鈉離子空位，帶一個(gè)單位負(fù)電荷；氯離子空位，帶一個(gè)單位正電荷；最鄰近的Na+空位、Cl空位形成的締合中心；Ca2+，帶一個(gè)單位正電荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+處于晶格間隙位置。固溶體的強(qiáng)度與硬度往往高于各組元，而塑性則較低36說明下列符號(hào)的含義：VNa，VNa39。35試分析形成固溶體后對(duì)晶體性質(zhì)的影響。一般晶體中空隙愈大，結(jié)構(gòu)愈疏松，易形成固溶體。影響形成間隙型固溶體影響因素：（1）雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)大?。杭刺砑拥脑佑?，易形成固溶體，反之亦然。（5）電負(fù)性：差值小，形成固熔體。（3）晶體結(jié)構(gòu)因素：基質(zhì)，雜質(zhì)結(jié)構(gòu)相同，形成連續(xù)固熔體。3.40%不能形成固熔體。34影響置換型固溶體和間隙型固溶體形成的因素有哪些？解：影響形成置換型固溶體影響因素：（1）離子尺寸：15%規(guī)律：1.（R1R2）/R115%不連續(xù)。33非化學(xué)計(jì)量化合物有何特點(diǎn)？為什么非化學(xué)計(jì)量化合物都是n型或p型半導(dǎo)體材料？解：非化學(xué)計(jì)量化合物的特點(diǎn)：非化學(xué)計(jì)量化合物產(chǎn)生及缺陷濃度與氣氛性質(zhì)、壓力有關(guān)；可以看作是高價(jià)化合物與低價(jià)化合物的固溶體；缺陷濃度與溫度有關(guān)，這點(diǎn)可以從平衡常數(shù)看出；非化學(xué)計(jì)量化合物都是半導(dǎo)體。刃型位錯(cuò)特點(diǎn)：滑移方向與位錯(cuò)線垂直，符號(hào)⊥，有多余半片原子面。32試述位錯(cuò)的基本類型及其特點(diǎn)。解：（1）Al3+可與O2形成[AlO4]5；Al3+與Si4+處于第二周期，性質(zhì)類似，易于進(jìn)入硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中與Si4+發(fā)生同晶取代，由于遵循鮑林規(guī)則，所以只能部分取代；（2）Al3+置換Si4+是部分取代，Al3+取代Si4+時(shí)，結(jié)構(gòu)單元[AlSiO4][ASiO5]，失去了電中性，有過剩的負(fù)電荷，為了保持電中性，將有一些半徑較大而電荷較低的陽離子如K+、Ca2+、Ba2+進(jìn)入結(jié)構(gòu)中；（3）設(shè)Al3+置換了一半的Si4+，則O2與一個(gè)Si4+一個(gè)Al3+相連，陽離子靜電鍵強(qiáng)度=3/41+4/41=7/4，O2電荷數(shù)為2，二者相差為1/4，若取代超過一半，二者相差必然1/4，造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。由于間隙較大，電子可在同層中運(yùn)動(dòng)，可以導(dǎo)電，層間分子間力作用，所以石墨比較軟。231石墨、滑石和高嶺石具有層