材料科學基礎名詞解釋

2021-03-04 02:23:46 字數 4320 閱讀 8128

第二章1.定性描述晶體結構的參量有哪些?定量描述晶體結構的參量又有哪些?

定性:對稱軸、對稱中心、晶系、點陣、晶胞定量:晶胞引數,晶向指數

1.依據結合力的本質不同,晶體的鍵合作用分為哪幾類?其特點是什麼?

共價鍵、離子鍵、金屬鍵、范德華鍵、氫鍵。

離子鍵:沒有方向性和飽和性,結合力很大。

共價鍵:具有方向性和飽和性,結合力也很大,一般大於離子鍵。

金屬鍵:沒有方向性和飽和性的共價鍵,結合力是原子實和電子雲之間的庫侖力。

范德華鍵:是通過分子力而產生的鍵合,結合力很弱

氫鍵:是指氫原子與半徑較小,電負性很大的原子相結合所形成的鍵。

2.等徑球最緊密堆積的空隙有哪兩種?乙個球的周圍有多少個四面體空隙、多少個八面體空隙?

六方最密堆積、麵心立方緊密堆積,8個四面體空隙,6個八面體空隙

3.n個等徑球作最緊密堆積時可形成多少個四面體空隙、多少個八面體空隙?不等徑球是如何進行堆積的?

2n個四面體空隙,n個八面體空隙。

不等徑球堆積時,較大球體作等徑球的緊密堆積,較小的球填充在大球緊密堆積形成的空隙中。其中稍小的球體填充在四面體空隙,稍大的則填充在八面體空隙,如果更大,則會使堆積方式稍加改變,以產生較大的空隙滿足填充的要求。

4.解釋下列概念

晶體:是內部質點在三維空間有週期性和對稱性排列的固體。

晶系:晶體根據其在晶體理想外形或綜合巨集觀物理性質中呈現的特徵對稱元素可劃分為立方、六方、三方、四方、正交、單斜、三斜等7類,是為7個晶系。(六三四立方,單三斜正交)

晶包:是從晶體取出反映其週期性和對稱性的結構的最小重複單元。

晶胞引數:晶胞的形狀和大小可以用6個引數來表示,此即晶胞引數,它們是三條稜邊的長度a,b,c和三條稜邊的夾角a,b,r.

空間點陣:空間點陣是一種表示晶體內部質點排列規律的幾何圖形。

公尺勒指數:是晶體的常數之一,是晶面在3個結晶軸上的截距係數的倒數比,當化為最簡單的整數比後,所得出的3個整數稱為該晶面的公尺勒指數。

離子晶體的晶格能:晶格能又叫點陣能。它是在ok時1mol離子化合物中的正、負離子從相互分離的氣態結合成離子晶體時所放出的能量。

配位數:配位數是中心離子的重要特徵。直接同中心離子(或原子)配位的原子數目叫中心離子(或原子)的配位數。

離子極化:離子極化指的是在離子化合物中,正、負離子的電子雲分布在對方離子的電場作用下,發生變形的現象。離子極化能對金屬化合物性質產生影響。

主要表現為離子間距離縮短,離子配位數降低,同時變形電子雲相互重合,使鍵性由離子鍵向共價鍵過渡,最終使晶體結構型別發生變化。

同質多晶和類質同晶:同質多晶是一種物質在不同熱力學條件下形成兩種或兩種以上不同結構的現象,由此所產生的每一種化學組成相同但結構不同的晶體,稱為變體。類質同晶:

化學組成相似的物質,在相同的熱力學條件下,形成的晶體具有相同的結構,這種結構稱為類質同晶現象。

正尖晶石與反正尖晶石:在尖晶石結構中,如果a離子佔據四面體空隙,b離子佔據八面體空隙,則稱為正尖晶石。反之,如果半數的b離子佔據四面體空隙,a離子和另外半數的b離子佔據八面體空隙,則稱為反尖晶石。

鐵電效應:有自發極化且在外電場作用下具有電滯迴線的晶體。

壓電效應:某些晶體在機械力作用下發生形變,使晶體內正負電荷中心相對位移而極化,致使晶體兩端表面表面出現符合相反的束縛電荷,其電荷密度與應力成比例,這種由「壓力」產生的「電」的現象稱為正壓電效應。反之,如果具有壓電效應的晶體置於外電場中,電場使晶體內部正負電荷中心位移,導致晶體產生形變。

這種由「電」產生的「機械形變」的現象稱為逆壓電效應。

鮑林規則:1.配位體多面規則:在離子晶體中,在正離子周圍形成乙個負離子多面體,正負離子之間的距離取決於離子半徑之和,正離子配位數取決於離子半徑之比。

2.電價規則:在乙個穩定的離子晶體結構中,每乙個負離子電荷數等於或近似等於相鄰正離子分配給這個負離子的靜電強度的總和。

3.多面體共頂、共稜、共面規則:在乙個配位結構中,共用稜,特別是共用面的存在會降低這個結構的穩定性。

其中高電價、低配位的正離子的這種效應更為明顯。因為共用會縮短原子之間的距離,庫倫斥力增加,結構穩定性降低。

4.不同配位多面體連線規則:若晶體結構中含有一種以上的正離子,則高電價、低配位的多面體之間有盡可能彼此互不連線的趨勢。

5.節約規則:在同一晶體中,組成不同的結構基元的數目趨向於最少。

第三章1.解釋下列基本概念:

結構缺陷:通常把晶體點陣結構中週期性勢場的畸變稱為晶體的結構缺陷。

點缺陷:點缺陷亦稱為零維缺陷,缺陷尺寸處於原子大小的數量級上,即三維方向上缺陷的尺寸都很小.(點缺陷包括空位,間隙雜質,雜質質點,色心)

線缺陷:線缺陷也稱一維缺陷,是指一維方向上偏離理想晶體中的週期性,規則性排列所產生的缺陷,即缺陷尺寸在一維方向較長,另外二維方向上很短。(如位錯的產生)

面缺陷:又稱二維缺陷,是指在二維方向上偏離理想晶體中的週期性,規則性排列而產生的缺陷,即缺陷尺寸在二維方向上延伸,在第三維方向上很小。(晶界,表面,堆積層錯,鑲嵌結構)

固溶體:將外來組元引入晶體結構,佔據基質晶體質點位置或間隙位置的一部分,仍保持乙個晶相,這種晶體稱為固溶體。

非化學計量缺陷:是指組成上偏離化學中的定比定律所形成的缺陷。它是由基質晶體與介質中的某些組分發生交換而產生,如fe1-xo,zn1+xo等晶體中的缺陷。

色心:是指透明晶體中由點缺陷、點缺陷對或點缺陷群捕獲電子或空穴而構成的一種可導致可見光譜區的光吸收的缺陷。

2.試述位錯的基本型別及其特點。

基本型別:刃位錯,螺位錯,混合位錯。

特點參照:p110

3.非計量化學化合物有何特點?為什麼非化學計量化合物都是n型或p型半導體材料?

特點:1.非化學計量化合物的產生及其缺陷濃度與氣氛性質、分壓大小有關,這有別於其他缺陷。

2、這種化合物可以看作是**化合物與低價化合物的固溶體,即不等價置換是發生在同一種離子中的**態與低價態間的相互置換。

3、缺陷濃度與溫度有關,這點可以從平衡常數看出。

原因:非化學計量化合物都是半導體。由於負離子缺位和間隙正離子使金屬離子過剩產生金屬離子過剩n型半導體,正離子缺位和間隙負離子使負離子過剩產生負離子過剩p型半導體。

4.影響置換型固溶體和間隙型固溶體形成的因素有哪些?

置換型固溶體:1、原子或離子尺寸的影響2.晶體結構型別的影響3、離子型別和鍵性

間隙型固溶體:1、雜質質點的大小2.晶體結構3、電價因素

5、試分析形成固溶體後對晶體性質的影響

1.穩定晶格,阻止晶型轉變的發生

2.活化晶格,晶格結構有一定的畸變,處於高能量的活化狀態,有利於進行化學反應

第四章1.名詞解釋

1熔體,玻璃體。

熔體:熔體或液體是介於氣體和固體之間的一種物質狀態

玻璃體:是由熔體過冷而形成的一種無定形固體,因此在結構上與熔體有相似之處。

玻璃的特性:⒈具有各向同性⒉無固定熔點⒊具有介穩性⒋具有漸變性和可逆性

2.分化,縮聚。

分化:架狀[sio4]斷裂稱為熔融石英的分化過程,分化的結構,在熔體中形成了各種聚合程度的聚合物。

縮聚:分化過程產生的低聚化合物相互發生作用,形成級次較高的聚合物,同時釋放出部分氧化鈉。

3,網路形成體,網路中間體、網路改變體。

網路形成體:其單鍵強度大於335kj/mol,這類氧化物能單獨形成玻璃。

網路中間體:其單鍵強度介於250-335kj/mol,這類氧化物作用介於玻璃形成體和網路改變體之間

網路改變體:其單鍵強度小於250kj/mol,這類氧化物不能形成玻璃,但能改變網路結構,從而使玻璃性質改變。

4.橋氧,非橋氧

橋氧:玻璃網路中作為兩個成網多面體所共有頂角的氧離子,即起"橋梁"作用的氧離子

非橋氧:僅與乙個成網離子相鍵連,而不被兩個成網多面體所共的氧離子則為非橋氧.

硼反常現象:單純含有b2o3和sio2成分的熔體,由於它們的結構不同(前者是層狀結構,後者是架狀結構),因此難以形成均勻一致的熔體,是不可混溶的。從高溫冷卻過程中,將各自富集成乙個體系,形成互不溶解的兩層玻璃(分相)。

當加入na2o後,硼的結構發生變化通過na2o提供的游離氧,由硼氧三角體[bo3]轉變為硼氧四面體[bo4],使硼的結構從層狀結構向架狀結構轉變,為b2o3與sio2形成均勻一致的玻璃創造條件。在鈉矽酸鹽玻璃中加入氧化硼時,往往在性質變化曲線中產生極大值和極小值,這現象也稱為硼反常性。

6.單鍵強度:元素與氧結合的單鍵強度

7.晶子學說和無規則網路學說

晶子學說:「晶子」不同於一般微晶,而是帶有晶格極度變形的微小有序區域,在「晶子」中心質點排列較有規律,愈遠離中心則變形程度愈大;從「晶子」部分到無定形部分的過渡是逐步完成的,二者之間無明顯的界線。

無規則網路學說:凡是成為玻璃態的物質和相應的晶體結構一樣,也是由乙個三維空間網路所構成。這種網路是由離子多面體構築起來的。

晶體結構網是由多面體無數次有規律重複構成,而玻璃種結構多面體的重複沒有規律性。

祝大家考試順利!-明哥哥

材料科學基礎名詞解釋

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