材料化学第二版李奇李光巨主编课后习题答案精选

材料化学第一章5．试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。平面点阵有哪几种类型与型式?请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?答：划分正当点阵单位所依据的原则是：在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子：正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。（a）（b）（c）（d）（a）若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。（b）（c）分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。（d）如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。6．什么叫晶胞，什么叫正当晶胞，区别是什么?答：晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小，形状相等，包含等同内容的基本单位。在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位，相应的晶胞叫正当晶胞。9.什么叫晶面指标，标出下图所示点阵单位中各阴影面的晶面指标。答：晶面指标（hkl）是平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比，它是用来标记一组互相平行且间距相等的平面点阵面与晶轴的取向关系的参数。（001）（110）（111）（011）（111）（101）12、什么是晶体衍射的两个要素?它们与晶体结构有何对应关系？晶体衍射两要素在衍射图上有何反映?答：晶体衍射的两个要素：衍射方向和衍射强度关系：晶胞大小、形状衍射方向衍射（点、峰）的位置晶胞内原子种类和位置衍射强度衍射点（线）的黑度、宽度峰的高度、高度13、阐明劳埃方程各符号的物理意义，并说明为何摄取劳埃图时需用白色射线，而在用单色特征射线摄取单晶回转图时，需使晶体沿一晶轴旋转？a，b，c为空间点阵中三个互不平行的基本向量的大小αO，βO，γO分别为三个方向上的X射线入射角α，β，γ分别为三个方向上的衍射角h，k，l为一组整数，称为衍射指标，分别表示在三个晶轴方向上波程差所含的波数λ为波长α，β，γ三个角度不是彼此完全独立的，他们之间还存在一定的函数关系。这个关系连同劳埃方程共有4个方程，联系3个未知变量，一般得不到确定解。欲得确定解，即欲得衍射图，必须增加变数。两中途径可达到此目的：一是晶体不动，采用多种波长混合的“白色”X射线，即X射线的波长λ在一定范围内发生变化，摄取劳埃图的劳埃照相法就是采用此法；二是采用单色X射线而使晶体转动，即改变αO，βO，γO的一个或两个，回转晶体法就是采用这种方法。16.Laue方程和Bragg方程解决什么问题，它们在实质上是否相同？答：P44-49，晶体X射线衍射的方向问题，实质同第二章2、已知氧化铁Fex0(富士体)为氯化钠型结构，在实际晶体中，由于存在缺陷，x＜1。今有一批氧化铁，测得其密度为5.7g/cm3，用MoKα射线（λ=71.07pm）测得其面心立方晶胞衍射指标为200的衍射角θ=9.56°（sinθ=0.1661,Fe的相对原子质量为55.85）。（a）计算Fex0的面心立方晶胞参数。（b）求x值。（c）计算Fe2+和Fe3+各占总铁质量的质量分数。（d）写出表明铁的价态的化学式。第三章5、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体？参考：金属离子按点阵结构有规则的排列着，每一离子带有一定的正电荷。电子在其间运动时与正离子之间有吸引势能，而且电子所处的位置不同，与正离子之间的距离不同，势能的大小就不同。因此，电子实际是在一维周期性变化的电场中运动。电子除直线运动外，在正电荷附近还要做轻微的振动。当电子的deBroglie波在晶格中进行时，如果满足Bragg条件nλ=2dsinθ时，要受到晶面的反射，因而不能同过晶体，使原有能级一分为二，这种能级突然上升和下降时能带发生断裂。已充有电子，能带完全被电子所充满叫满带。带中无电子，叫空带。能带中有电子单位充满叫导带。各能带的间隙是电子不能存在的区域，叫禁带。在导体中，具有导带。在外电场作用下，导带中的电子改变了在该能带不同能级间的分布状况，产生了电子流。绝缘体的特征是只有满带和空带，而且禁带很宽。满带与空带的能级差大于5eV，一般的激发条件下，满带中的电子不能跃入空带，即不能形成导带。这就是绝缘体不能导电的原因。半导体的特征也是只有满带和空带，但满带与空带间的禁带距离很窄，一般小于3eV。在一般的激发条件下，满带中的电子较易跃入空带，使空带中有了电子，满带中有了空穴，都能参与导电。由于需克服禁带的能量间隙，电子跳跃不如导带那样容易，因而电阻率也比导体高得多。9、单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为632pm，密度ρ=7.26g/cm3，原子半径r=112pm，计算Mn晶胞中有几个原子，其空间占有率为多少？5章习题答案2.聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯哪一个较为柔顺.高聚物的玻璃化温度大小比较如下聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯8.比较以下两种聚合物的柔顺性，并说明为什么。解：聚氯丁二烯的柔顺性好于聚氯乙烯，所以前者用作橡胶而后者用作塑料。聚氯乙烯有极性的侧基Cl，有一定刚性。聚氯丁二烯虽然也的极性取代基Cl，但Cl的密度较小，极性较弱，另一方面主链上存在孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，因为：①键角较大（120°而不是109.5°）；②双键上只有一个H或取代基，而不是两个。11.列举出四种商业上最常见的热塑性塑料,并且说明他们的用途聚丙烯PP最轻的塑料,机械强度比PE高,电器,耐水常见制品：盆、桶、家具、薄膜、编织袋、瓶盖、汽车保险杠等。聚苯乙烯PS在未着色时透明。制品落地或敲打，有金属似的清脆声，光泽和透明很好，类似于玻璃，性脆易断裂，用手指甲可以在制品表面划出痕迹。改性聚苯乙烯为不透明。常见制品：文具、杯子、食品容器、家电外壳、电气配件等聚氯乙烯PVC强度好,电器绝缘性，耐热性高常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等聚对苯二甲酸乙二醇酯PET透明度很好，强度和韧性优于聚苯乙烯和聚氯乙烯，不易破碎。常见制品：常为瓶类制品如可乐、矿泉水瓶等6章习题答案7.说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。答：溶胶-凝胶法是一种新兴起的制备陶瓷、玻璃等无机材料的湿化学方法。其基本原理是：易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化，再经干燥烧结等后处理得到所需材料，基本反应有水解反应和聚合反应。这种方法可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单多组分混合物(分子级混合)，并可制备传统方法不能或难以制备的产物，特别适用于制备非晶态材料。溶胶-凝胶法制备过程中以金属有机化合物(主要是金属醇盐)和部分无机盐为前驱体，首先将前驱体溶于溶剂(水或有机溶剂)形成均匀的溶液，接着溶质在溶液中发生水解(或醇解)，水解产物缩合聚集成粒径为1nm左右的溶胶粒子(sol)，溶胶粒子进一步聚集生长形成凝胶(gel)。有人也将溶胶-凝胶法称为SSG法，即溶液-溶胶-凝胶法