材料化学复习归纳.doc

材料化学复习提要
第一章 晶体学基础
一、名词解释
1.晶体：是一个内部粒子（原子、分子、离子）或粒子集团在空间按一定规律周期性重复排列而成固体。
2.周期性：一定数量和种类粒子（或粒子集团）在空间排列时，在一定方向上，相隔一定距离重复出现现象。
3.晶胞：空间格子将晶体结构截成一个个大小、形状相等，包含等同内容基本单位。
4.同质多晶：同一化合物存在两种或两种以上结构型式。
5.类质同晶：在两个或多个化合物（或单质）中，假如化学式相同，晶体结构型式相同，并能相互置换。
6.晶体衍射：晶体中各原子散射电磁波相互干涉、相互叠加，从而在某一方向得到加强现象。
7.系统消光：因为晶胞中一些特定位置上原子散射X射线间相互干涉，使得许多衍射点有规律系统不出现现象。
二、填空题
1.点阵是反应结构周期性几何形式，平移群反应结构周期性代数形式。
2.组成点阵两个必要条件为点数无限多和各点所处环境完全相同。
3.晶体缺点按几何形式分为点缺点、线缺点、面缺点和体缺点。
三、简答题
1. 点阵和平移群之间关系？
答：连接任意两点阵点所得向量必属于平移群；属于平移群任一向量一端落在与其对应点阵中任一点阵点时，其另一端落在此点阵另一点阵点上。
2. Laue方程与Bragg方程区分与联络。
答：1）都是反应X射线在晶体中发生衍射在衍射方向这一要素上客观规律，都是联络衍射方向与晶体结构参数主要方程。
2)它们本质上是一样，但表示方式不一样，前者是基本关系式，后者在形式上更为简单。
3）Laue方程多用于单晶X射线衍射，Bragg方程则为多晶粉末法提供了理论基础。
3. 物相判定主要步骤包含？P59
答：1）搜集衍射数据，分析计算图谱，得到一组d（hkl）/n---I/I（max）数据；
2）选取8个强度最大衍射对应d（hkl），利用索引查找与试验数据相近卡片号码；
3）按照卡片号码找到对应卡片，将卡片值与试验值一一对照确定物相。
4. 什么是晶体衍射两个要素？他们与晶体结构有何对应关系？P59
答：（（晶体衍射两个要素是衍射方向和衍射强度。
关系：对衍射方向测定，可得到晶胞大小和形状信息；对各衍射方向衍射程度进行测量和分析，可取得晶胞中原子排列方式信息。））

第二章 非整比化合物材料与亚稳态材料
一、名词解释
1.液晶：是先融化失去平移对称性，深入升高温度后产生转动。
2.非整比化合物：化合物中某一原子短缺或过多和层状结构夹层之间嵌入一些中性分子或金属原子。
3.玻璃：（高温下熔融、冷却过程中黏度逐步增大，不析晶，室温下保持熔体结构非晶固体。）
4.陶瓷：指经过烧结包含有玻璃相和结晶相特征无机材料，通常由陶土或瓷土等硅酸盐，经过成型烧结，部分熔融成玻璃态，经过玻璃态物质将微小石英和其余氧化物晶体包裹结合而成。
二、填空题
1. 热致性液晶是温度改变时形成液晶态物质。依照结构形态不一样，热致性液晶可分为类似细火柴棒状向列相液晶，类似黏土状近晶相液晶和类似胆固醇状胆甾相液晶。
三、简答题
1. 晶体通常性特点是什么？点阵和晶体结构有何关系？
答：（1）晶体通常特点是：
a. 均匀性:指在宏观观察中，晶体表现为各部分形状相同物体
b. 各向异性：晶体在不一样方向上具备不一样物理性质
c. 自范性：晶体物质在适宜外界条件下能自发生长出晶面，晶棱等几何元素所组成凸多面体外形
d.固定熔点：晶体具备固定熔点
e.对称性：晶体理想外形，宏观性质以及微观结构都具备一定对称性
（2）晶体结构中每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复方式排列就组成了点阵。点阵是反应点阵结构周期性科学抽象，点阵结构是点阵理论实践依据和详细研究对象，它们之间存在这么一个关系：
点阵结构=点阵+结构基元
点阵=点阵结构+结构基元
2. 压电效应
答：指晶体受到压缩或扭转而能诱发产生偶极矩现象。
3. 组成液晶分子应该满足哪三个基本条件？P83
答：分子结构形状为棒状或平面形，分子有一定极性，适当长宽百分比。
4. 液晶显示器是一个液晶材料制造，利用电场调制受光型显示器件，它有三大优点？P84
答：（（液晶显示器三大优点：液晶本身不发光，只是反射环境光。所以白天光线越强，它反射图像越清楚，不像电视荧光屏那样，必须在暗处才能看清楚；用于显示液晶厚度通常在几十微米以下，加上电极板也只有几毫米。电器元件薄而轻，十分方便；液晶显示器耗电量通常极低。））
5.简述玻璃无规则网络学说。P97
答：（（玻璃无规则网络学说：玻璃内部结构无长程周期性，像液体一样，所以能够看作是过冷液体。通常公认玻璃SiO2结构是1932年由Zachariase提出无规则网络学说，该理论认为玻璃结构中包含许多小结构单位。（由中心硅和四角4个氧经过共价键结合而成SiO4（4-）四面体），这些小结构单位彼此之间能够键合成链状，或由其余金属离子沿顶角键合，联结成很不规则三维结构。此结构缺乏对称性或长程有序性，为保持电中性，每个角顶氧原子仅在两个四面体之间共用，因而该结构是颇为敞开。））
6. 玻璃特征主要表现在哪几个方面？P97
答：（（玻璃特征主要表现在：没有固定熔点、各向异性、热力学性能高、没有晶界、无固定形态、性能可设计性。））
7. 哪些是玻璃改性剂。P99（PbO2、Al2O3）
答：（（玻璃改性剂：像PbO2、Al2O3等具备较低键能氧化物。比如：碱金属和碱土金属氧化物即属于该类。））

第三章 金属材料
一、填空题
1. 能带中完全被电子所充满叫满带，能带中没有电子叫空带，能带中有电子但未充满叫导带。各种带间隙是电子不能存在区域叫禁带。
2. 在密置双层结构中存在两种空隙，一个由三个相邻A球与一个B球或三个相邻B球与一个A球所组成空隙叫正四面体空隙，另一个是由三个A球与三个B球所组成空隙称为正八面体空隙。
3. 由N个等径球组成堆积中，平都有2N个正四面体空隙，可容纳半径为0.225R小球，还有N个正八面体空隙，可容纳0.414R小球。
二、名词解释
1.金属固溶体：两种或多个金属或金属化合物相互溶解组成均匀物相，其中组分百分比能够改变而不破坏均匀性。
2.间隙固溶体：原子半径较小非金属原子(H、B、N、C…)统计地渗透过滤金属结构间隙中形成间隙固溶体。
3.金属化合物：各种元素发生相互作用而形成一个具备金属特征物质。
三、简答题
1. 请简述组成无限互溶置换型固溶体必要条件？
答：1)组成A和B具备相同结构型式；
2)组成金属和原子半径相近，二者相差不能超出15%；
3)组分金属电正性不能相差太多，不然倾向于生成金属化合物。
四、判断
1.铝合金中，Mn主要起抗腐蚀能力，细化晶粒，提升强度作用，但过多Mn含量会使塑性下降。
2.黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，而白铜是以镍为主要添加元素铜基合金。
3.氢在储氢合金中以原子状态存在，处于合金八面体和四面体空隙位置上。

第四章 无机非金属材料
一、名词解释
1.离子晶体：((指由正、负离子结合在一起形成晶体，它通常由电负性较小金属元素与电负性较大非金属元素组成。))P157
2.离子键：离子静电吸引力与电子短程排斥力平衡结果。离子键强弱能够用晶格能表示。
3.晶格能：0K时，1mol离子化合物中离子从相互远离气态结合成离子晶体所释放能量。P162
4.有效离子半径：((以Pauling提出配位数为6O（2-）半径为140pm，F（-）半径为133pm作为出发点，用Goldschmidt方法将离子间距划分为离子半径，日后经过数次修正，提出了一套较完整离子半径数据，称为有效离子半径。))P168
5.正离子配位数：((将于正离子连接最邻近负离子称为正离子配位数。用符号CN+表示。))P172
6.配位多面体：将与正离子相配位各负离子中心相连得到多面体。P172
7.离子极化现象：离子在相互电场作用下，使电子分布中心偏离原子核而发生电子云变形现象。P174
8.三种分子间作用力：静电力、诱导力、色散力。P179
9.范德华半径：代表相邻分子中原子之间最小接触距离平均值。
10.超分子化学：研究凭借分子间作用力组装分子聚集体。聚集体组装过程及其结构与性能关联学科。P185
11.超分子：((由两种或两种以上分子以非共价键分子间作用力结合在一起而形成，较复杂、有组织缔合体，并能保持确定完整性，具备特定相行为和比较明确微观结构和宏观特征。))P185
12.分子识别:((是指不一样分子间一个特殊、专一相互作用。))P186
13.超分子自组装:((是指一个或多个分子，依靠分子间相互作用，自发地结合起来，形成份立或伸展超分子。))
14.晶体工程：((经过分子堆积了解分子间相互作用，用以设计具备特定物理性质和化学性质新晶体。))P188
二、简答题
1. 离子晶体堆积方式?
答：离子间作用力主要是以库伦静电引力为基础，故离子晶体中离子要以正、负离子相间形式排列，即能够看作半径较小正离子以一定百分比填入负离子堆积形成空隙中，所以，对于简单二元离子晶体能够用不等径球密堆积，大球（负离子）密堆积，小球（正离子）填空隙模型来表示他们结构。
2. 简述中性有机分子中，官能团间氢键形成规则？P183
答：1）全部强给体和受体位置全部利用；
2）能形成六圆环分子内氢键，优先于分子间氢键；
3）在规则上没有用上质子给体和受体将彼此形成份子间氢键。
三、判断题
1. 离子半径改变规律：P170
1）同族元素离子半径随原子系数增大而增大；
2）同一周期，核外电子数相同正离子系列中，离子半径随核电荷数增大而减小；
3）就同一元素各种价态离子，电子数越多，离子半径越大；
4）核外电子数相同负离子，伴随负电价增加，半径略有增加。

第五章 有机高分子材料
一、填空题
1.依照高分子材料使用性质能够分为：塑料、橡胶、纤维、黏合剂与密封材料和涂料五大类。
2.高密度聚乙烯（HDPE)结构为-（-CH2—CH2-）n-是高分子结构最为简单一个，它单体是乙烯，重复单元为—CH2—CH2—,称为链节，n为链节数，也称聚合度P。
3.高分子链结构是指单个高分子链结构和形态，包含近程结构和远程结构。前者属于化学结构，也称一级结构；后者是指分子尺寸、形态，链柔顺性以及分子在环境中构象，也称二级结构。
4.聚合反应能顺利进行，采取适当聚合反应实施方法是非常必要，聚合物反应实施方法有：本体聚合、溶液聚合、乳汁聚合、悬浮聚合等。
5.涂料组成：成膜物质（固着剂）、颜料、稀料和各种辅料。
二、名词解释
1.高分子材料：以高分子化合物为基本组分，加入适当助剂，经过一定加工制成材料。P228
2.高分子链构型：分子中由化学键所固定原子或取代基在空间几何排列。P234
3.高分子链柔顺性：由单链内旋转引发原子在空间占据不一样位置所组成分子链各种现象，称为高分子链构象，由构象改变取得不一样卷曲程度特征称为高分子链柔顺性。P236
4.聚合物球晶生长过程：((球晶生长以非均相晶核为中心，从初级晶核生长片晶，在结晶缺点点发生改变，形成新片晶，它们在生长时发生弯曲和扭转，并深入分支成新片晶，如此重复，最终形成以晶核为中心，三维向外发散球形对称结构。))P240
5.配位聚合：单位分子首先在活性空位上配位，形成某种形式向络合物。随即单位分子相继插入过滤金属一烷基键中进行增加。P253
6.自由基聚合：聚合反应活性中心为自由基链式聚合反应。P250
三、简答题
1. 高分子化合物和小分子化合物区分？P243
（（答：相对分子质量显著不一样；高分子化合物相对分子质量和分子链尺寸存在多分散性；分子间作用力不一样；高分子化合物具备线链状和交联结构。））
四、判断题
1. 氯丁橡胶有“万能橡胶”之称。

六 纳米材料
一、选择题
1. 溶解-凝胶法中凝胶颗粒尺寸范围（B）
A >1um B1-100nm C <10nm D 0.1nm
2. 原子半径通常在（D）范围之内。
A >1um B10um C <1nm D 0.1nm
3. 纳米粉体特征为（ ）
A熔点低 B表面积大 C反应速度快 D以上都是
4. 研究表明，纳米粒子粒径从100nm减小至1nm,其表面原子占颗粒中原子总数百分比将（D）
A减小 B不变 C不确定 D增大
二、填空题
1. 纳米材料具备颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占百分比大等特点，纳米材料具备传统材料所不具备奇异或反常物理、化学特征，即纳米材料显现出纳米效应，现为三大效应，分别是表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
三、简答题
1. 扫描隧道显微镜工作原理？
答：是依照量子力学中隧道效应原理，经过探测质体表面原子中电子隧道电流来分辨固体表面形貌新型显微装置。
四、判断题
1.当金（Au）被细分到小于光波波长尺寸时，即失去了原有富贵光泽而呈黑色，这是纳米材料小尺寸效应造成。
2.纳米材料中粒子具备穿过势垒能力叫隧道效应。
3.纳米陶瓷具备较小晶粒及快速扩展路径，有望实现温室超塑性。
4.陶瓷具备超塑性应该具备两条件：一是较小粒径，二是快速扩散路径。（增强晶格，晶界扩散能力）。
5.下述所列纳米材料制备技术或方法中，属于液相制备方法是：
1）激光诱导化学气相反应法；2）电子束加热法；3）高能球磨法；4）溶胶-凝胶法。

第七章 新型功效材料
一、名词解释
1.常导体零电阻现象和超导体零电阻现象在实质上截然不一样，电子运动通畅无阻，所以没有电阻。P352
2.正电压现象：材料受到机械应力时，会引发电极化，其极化值与机械应力成正比，其符号决定于应力方向。
3.生物材料：也称生物医学材料，是用以和生物系统结合，以诊疗、治疗或替换机体中组织、器官或促进其功效材料。
5.光电材料：能把光能转变成为电能一类能量转化功效材料。
6.相变储能材料：在其物相改变过程中，可从环境中吸收热（冷）量或向环境中放出热量，从而达成能量储存和释放及调整能量需求和供给失配目标。
二、填空题
1.物质因为受到光照而引发一些电学性质改变现象称为光电效应，光电效应主要有光导效应，光生效应和光电子效应三种。利用光生伏特效应原理不但能够制作光电转化材料，还能够知道太阳能电池。
2.超导态具备两大基本属性，即零电阻现象和Meissner（迈斯纳）效应，它们是相互独立、有联络。单纯零电阻并不能确保Meissner效应，但零电阻是Meissner效应必要条件。
三、简答题
1. 简述二流体模型。P355
答：1）超导态时传导电子分为两部分，一部分为超导电子，另一部分为超流电子，两种电子占据同一体积，彼此独立运动，在空间上相互渗透；
2） 超导电子导电规律受晶格振动而散射，而产生电阻，对热力学熵有贡献，超流子处于某种凝聚态，不受晶格振动而散射，对熵没有贡献，电阻为零，在晶格中妨碍地流动；
3） 这两种电子相对数目与温度关于，T>Tc时，没有凝聚，T=Tc时，开始凝聚，T=0时，超流子占100%。
2. 何为光电效应？主要有哪些光电效应？
答：1）光电效应：物质因为受到光照而引发其一些电性质改变现象。
2）光电效应主要有光导效应，光生伏特效应和光电子发射效应三种。前两种效应在物体内部发生，统称为内光电效应。光电子发射产生于物体表面，又称外光电效应。
3.何为压电效应和逆压电效应？
答：1）压电材料受到机械压力时，会引发电极化，其极化值与机械应力成正比，其符号则取决于应力方向，这种现象叫正压电效应；
2）材料在电场作用下，产生了一个在数量上与电场强度成正比应变，叫逆压电效应。

第八章 固体能带理论和晶体轨道介绍

一、判断
1.在晶格中运动电子，因为受周期势场作用，其有效质量依赖于所处能带位置，不但数值能够不一样，而且能够是正值，也能够是负值。
2.对于金属，不考虑温度影响，电子最高占据能级就是Fermi能级Ef。

课后作业总结
1. 请说明空穴含义？
答：（（空穴，又称电洞，是一个科技名词。在固体物理学中它是指共价键上流失一个电子，最终在共价键上留下空位现像。该现象主要用于研究怎样制造能量。
共价键中一些价电子因为热运动取得一些能量，从而摆脱共价键约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴 ））

2. 一维绝缘体为何通常不会发生绝缘体-金属相变？

一、 判断题
1. 材料化学特点是跨学科性和多样性。(F)
2. 在周期表中同周期从左到右电正性逐步减小，同族由下到上逐步减小。（T)
3. 在周期表中同周期从左到右原子半径逐步减小，同族由下到上逐步增大。（F）
4. 氢键作用力强弱介于化学键与范德华力之间。（T）
5. 范德华健不具备方向性和饱和性，而离子键现有方向性又有饱和性。（F）
6. 通常晶体都有规则几何外形和固定熔点。（T）
7. 对于具备缺点晶体是不完美，通常在制备材料上要防止。（F）
8. 以二氧化硅为主体材料在酸性条件下是稳定存在。（T）
9. 热性能与材料中原子震动相关，通常表现为热传导、热膨胀和热辐射。（F）
10. 衡量材料介电性能指标为介电损耗，其值越小绝缘性能越好。（F）
11. 含有Ⅱ共轭基团材料通常为无色透明材料。（F）
12. 金属因为对全部光波吸收后又释放，所以展现金属光泽。（T）
13. 埃灵罕姆图中位于△G-T上方点氧化物能够使下方元素氧化。（T）
14. 固态反应中颗粒尺寸越小，比表面积越大、反应速度越快。（T）
15. 在热力学上，非晶态是一个稳定状态。（F）
16. 在铁碳和金中马氏体塑性最好而奥氏体硬度最高。（F）
17. 淬火处理能够减低合金脆性提升韧性和切削性能。（F）
18. 水泥标号越高硬化后强度也越高。（T）
19. 现在产量最高用途最广泛玻璃是有机玻璃。（F）
20. 玻璃钢和钢化玻璃是同一个物质。（F）
21. 陶瓷材料与玻璃材料区分是：玻璃透明而陶瓷不透明。（F）
22. 塑料材料玻璃化转变温度通常要比橡胶材料要高。（T）
23. PVC通常有悬浮聚合与乳液聚合两种产品，其中悬浮聚合分子量分布窄。（F）
24. 应用最广泛复合材料是聚合物基复合材料。（T）
25. 金属纳米颗粒对可见光具备很好反光性，全部都有金属光泽。（F）
26. 纳米颗粒通常需要采取一定保护方法来预防团聚。（T）
27. 超导材料迈斯纳效应就是指超导体零电阻现象。（F）
28. 饱和性和无定向性是离子键特点。（T）
29. 制非晶态材料，最根本条件是使熔体快速冷却到材料再结晶温度以下。（T）
30. 组元是材料性能决定性原因。（T）
31. 假如只形成空位而不形成等量空隙原子，这么形成缺点称为弗仑克尔缺点。（F）
32. 在晶态聚合物中，通常可能同时存在晶态和非晶态两种结构。（T）
33. 非晶态金属材料不存在长久有序性，但能观察到晶体存在，存在近程有序性。（F）
34. 空位缺点存在会增高离子晶体电阻率和金属晶体电导率。（F）
35. 纳米微粒熔点和烧结温度比常规粉体要高。（F）
36. 定向凝固和粉末冶金技术能够提升合金高温强度。（T）
二、 填空题
1. 材料种类繁多，性能千差万别，应用领域也十分广泛。若按照材料使用性能能够将分为结构材料和功效材料两大类，前者主要利用材料力学性能，后者则主要利用材料物理和化学性能。
2. 材料结构通常可分为微观结构、介观结构和宏观结构三个层次来研究。
3. 材料化学是关于材料结构、性能、制备和应用化学。
4. 范德华力有三种起源分别取向力、诱导力和色散力。
5. 金属通常可分为黑色金属和有色金属；黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们合金。
6. 铁碳合金形态包含有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体、与珠光体等。
7. 聚合实施方法可分为本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。
8. 纳米材料独特效应包含小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子效应。
9. 无机非金属材料通常为一些元素氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫化物和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐、等含氧酸盐组成。
10. 晶体包含有金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体。
11. 晶体缺点按几何维度可划分为点缺点、线缺点、面缺点和体缺点。其中点缺点又可分为热缺点和杂质缺点。
三、 选择题
1. 立方最紧密堆积中最紧密排列层为（A）；而六方最紧密堆积中最紧密排列曾为（A）。
A（111），（0001） B（110），（1000） C（100），（0001） D（111），（1000）
2. NaCl单位晶胞中“分子数”为4，Na+填充在Cl-所组成（B）空隙中。
A：全部四面体 B：全部八面体 C：1/2四面体 D：1/2八面体
3. CsCl单位晶胞中“分子数”为1，Cs+填充在Cl-所组成（C）空隙中。
A：全部四面体 B：全部八面体 C：全部立方体 D：1/2八面体
4. 依照鲍林（Pauling）规则，离子晶体MX2中二价阳离子配位数为8时，一价阴离子配尾数为（B）。
A:2 B:4 C:6 D:8
5. 低碳钢含碳量为（A）。
A. Wc<0.25% B.Wc<0.6% C.Wc<0.02% D.Wc<0.45%
6. 以下哪一个点排列方式为点阵（C）。
. . . . . .. .. .. . . . . .
. . . .. .. .. . . . . .
. . . . . .. .. .. . . . . .
. . . .. .. .. . . . . .
. . . . . .. .. .. . . . . .
A . . . B .. .. .. C . . . . .
7. 多晶样品可采取X射线衍射方法是（A）。
(A)德拜-谢乐法, (B)劳厄法, (C)周转晶体法, (D)A和B
8.石英SiO2属于（D）结构。
(A)组群状 (B)链状 (C)层状 (D)架状
9.不属于阴离子型聚合机理特点是（C。
A快引发 B快增加 C无终止 D有终止
10. 以下不属于超硬材料中碳及其相关化合物是：（C）。
A:金刚砂 B：金刚石 C：刚玉 D氮化硼
11. 纳米材料物理本质不包含以下哪一项（D）。
A小尺寸效应 B表面和界面效应 C宏观量子轨道效应 D光学效应
12. 具备立方面心立方结构、晶格间隙较大，碳容量较多是：（B）。
A、α-Fe B、γ-Fe C、δ-Fe D、FeC
13. 以下光纤材料中抗弯曲和冲击性能最好是：（D）。
A、 石英光纤 B、多元氧化物光纤 C、晶体光纤 D、聚合物光纤
14. 享受“第三金属”和“未来金属”称号是：（C)。
A、 铝合金 B、铁锰铝合金钢 C、钛合金 D、奥氏体不锈钢
15. 以下陶瓷中，硬度最大是：（A）。
A、 BN B、Al2O3 C、ZrO2 D、ZnO2
16. 以下哪种检测仪器创造首先为人类直接观察和操纵原子和分子提供了有力工具：（D）。
A、TEM B、SEM C、STM D、AFM