无机材料科学基础答案.doc

1、熔体的概念：不同聚合程度的各种聚合物的混合物硅酸盐熔体的粘度与组成的关系（决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素是硅氧四面体网络连接程度）在熔体中加入LiO2、Na2O、K2O和BaO、PbO等，随加入量增加，粘度显著下降。在含碱金属的硅酸盐熔体中，当Al2O3/Na2O≤1时，用Al2O3代替SiO2可以起“补网”作用，从而提高粘度。一般加入Al2O3、SiO2和ZrO2有类似的效果。流动度为粘度的倒数，Φ＝粘度的理论解释：绝对速度理论η＝η０exp(ΔE/kT)自由体积理论＝Bexp［］＝Ａexp()过剩熵理论＝Cexp［］＝Cexp（）2、非晶态物质的特点：近程有序，远程无序3、玻璃的通性(1)各向同性（若有应力，为各向异性）（2）介稳性（3）熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性(4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性4、Tg、Tf,相对应的粘度和特点钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明：熔融温度范围内，粘度为50~500dPa·s。工作温度范围粘度较高，约103~107dPa·s。退火温度范围粘度更高，约~dPa·s。Tg-脆性温度、退火温度，Tf-软化温度、可拉丝的最低温度5、单键强度>335kJ/mol(或80kcal/mol)的氧化物——网络形成体。单键强度<250kJ/mol(或60kcal/mol)的氧化物——网络变性体。在250～335kJ/mol为——中间体，其作用介于玻璃的网络形成体和网络变性体之间。6、玻璃形成的热力学观点：熔体是物质在TM以上存在的一种高能状态。据随温度降低，熔体释放能量大小不同，冷却途径分为结晶化,玻璃化，分相ΔGv越大析晶动力越大，越不容易形成玻璃。ΔGv越小析晶动力越小，越容易形成玻璃。玻璃形成的动力学观点：过冷度增大，熔体质点动能降低，有利于质点相互吸引而聚结和吸附在晶核表面，有利于成核。过冷度增大，熔体粘度增加，使质点移动困难，难于从熔体中扩散到晶核表面，不利于晶核长大。过冷度与成核速率Iv和晶体生长速率u必有一个极值。玻璃形成的结晶化学观点:（1）、键强（孙光汉理论）熔点低的氧化物易于形成玻璃（2）、键型三种纯键型在一定条件下都不能形成玻璃。离子共价混合键，金属共价混合键（重要因素:共价因素和强的极化作用）当离子键向共价键过渡，离子共价混合键，主要在于有SP电子形成的杂化轨道，并构成σ键和π键，通过强烈的极化作用，这种混合键既具有离子键易改变键角、易形成无对称变形的趋势，有利于造成玻璃的远程无序；又有共价键的方向性和饱和性，不易改变键长和键角的倾向，造成玻璃的近程有序，因此容易形成玻璃。7、玻璃的结构学说（二种玻璃结构学说的共同之处和不同之处）晶子学说的要点：意义：揭示了玻璃的微不均匀性，描述了玻璃结构近程有序的特点。不足之处：晶子尺寸太小，无法用X射线检测，晶子的含量、组成也无法确知。无规则网络学说要点：意义：说明了玻璃结构宏观上是均匀的。解释了结构上是远程无序的，揭示了玻璃各向同性等性质。不足之处：对分相研究不利，不能完满解释玻璃的微观不均匀性和分相现象两种假说各具优缺点，两种观点正在逐步靠近。统一的看法为玻璃是具有近程有序、远程无序结构特点的无定形物质。晶子假说着重于玻璃结构的微不均匀和有序性。无规则网络学说着重于玻璃结构的无序、连续、均匀和统计性。8、玻璃的结构参数根据玻璃类型确定：Z；先计算：R；再计算：X、Y（注意网络中间体Al2O3在其中的作用，以及比较复杂成分的结构参数计算）描述硅酸盐玻璃结构有四个基本参数X－每个多面体中Onb平均数，Y－每个多面体中Ob平均数，Z－每个多面体中O总数，R－玻璃中O总数／网络形成离子总数。X+Y=ZX+1/2Y=R或X=2R-ZY=2Z-2R每个多面体中的O2-总数Z往往已知(硅酸盐和磷酸盐玻璃Z=4、硼酸盐玻璃Z=3)。R为O/Si比，能描述硅酸盐玻璃的网络连接特点，可据玻璃组成计算出；之后可确定X和Y值。9、硼的反常现象在硅酸盐Na2O－SiO2系统中：1）当B2O3含量较少时，Na2O/B2O3>1，结构中“游离”氧充足，B3＋以[BO4]四面体状态加入到[SiO4]四面体网络，将断开的网络重新连接起来，结构趋于紧密，粘度随含量升高而增加；2）当Na2O/B2O3约为1时(B2O3含量约为15％)，B3＋形成[BO4]四面体最多，粘度达到最高点。3）B2O3含量继续增加，较多量的B2O3引入使Na2O/B2O3<1，“游离”氧不足，B3＋开始处于层状[BO3]中，使结构趋于疏松，粘度又逐步下降。热力学在凝聚态体系中应用的特点：化学反应过程的方向性，过程产物的稳定性和生成序，经典热力学应用的局限性2.热力学应用计算方法：1）经典法2）函数法3.纯固相参与的固相反应：给定原料配比条件下，各反应自由能G与