材料科学基础名词解释

第二章1.定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵、晶胞定量：晶胞参数，晶向指数1.依据结合力的本质不同，晶体的键合作用分为哪几类？其特点是什么？共价键、离子键、金属键、范德华键、氢键。离子键：没有方向性和饱和性，结合力很大。共价键：具有方向性和饱和性，结合力也很大，一般大于离子键。金属键：没有方向性和饱和性的共价键，结合力是原子实和电子云之间的库仑力。范德华键：是通过分子力而产生的键合，结合力很弱氢键：是指氢原子与半径较小，电负性很大的原子相结合所形成的键。2.等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？六方最密堆积、面心立方紧密堆积，8个四面体空隙，6个八面体空隙3.n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？2n个四面体空隙，n个八面体空隙。不等径球堆积时，较大球体作等径球的紧密堆积，较小的球填充在大球紧密堆积形成的空隙中。其中稍小的球体填充在四面体空隙，稍大的则填充在八面体空隙，如果更大，则会使堆积方式稍加改变，以产生较大的空隙满足填充的要求。4.解释下列概念晶体：是内部质点在三维空间有周期性和对称性排列的固体。晶系：晶体根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可划分为立方、六方、三方、四方、正交、单斜、三斜等7类，是为7个晶系。（六三四立方，单三斜正交）晶包：是从晶体取出反映其周期性和对称性的结构的最小重复单元。晶胞参数：晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，此即晶胞参数，它们是三条棱边的长度a,b,c和三条棱边的夹角a,B,r.空间点阵：空间点阵是一种表示晶体内部质点排列规律的几何图形。米勒指数：是晶体的常数之一，是晶面在3个结晶轴上的截距系数的倒数比，当化为最简单的整数比后，所得出的3个整数称为该晶面的米勒指数。离子晶体的晶格能：晶格能又叫点阵能。它是在OK时1mol离子化合物中的正、负离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量。配位数：配位数是中心离子的重要特征。直接同中心离子(或原子)配位的原子数目叫中心离子(或原子)的配位数。离子极化：离子极化指的是在离子化合物中，正、负离子的电子云分布在对方离子的电场作用下，发生变形的现象。离子极化能对金属化合物性质产生影响。主要表现为离子间距离缩短，离子配位数降低，同时变形电子云相互重合，使键性由离子键向共价键过渡，最终使晶体结构类型发生变化。同质多晶和类质同晶：同质多晶是一种物质在不同热力学条件下形成两种或两种以上不同结构的现象，由此所产生的每一种化学组成相同但结构不同的晶体，称为变体。类质同晶：化学组成相似的物质，在相同的热力学条件下，形成的晶体具有相同的结构，这种结构称为类质同晶现象。正尖晶石与反正尖晶石：在尖晶石结构中，如果A离子占据四面体空隙，B离子占据八面体空隙，则称为正尖晶石。反之，如果半数的B离子占据四面体空隙，A离子和另外半数的B离子占据八面体空隙，则称为反尖晶石。铁电效应：有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。压电效应：某些晶体在机械力作用下发生形变，使晶体内正负电荷中心相对位移而极化，致使晶体两端表面表面出现符合相反的束缚电荷，其电荷密度与应力成比例，这种由“压力”产生的“电”的现象称为正压电效应。反之，如果具有压电效应的晶体置于外电场中，电场使晶体内部正负电荷中心位移，导致晶体产生形变。这种由“电”产生的“机械形变”的现象称为逆压电效应。鲍林规则：1.配位体多面规则：在离子晶体中，在正离子周围形成一个负离子多面体，正负离子之间的距离取决于离子半径之和，正离子配位数取决于离子半径之比。2.电价规则：在一个稳定的离子晶体结构中，每一个负离子电荷数等于或近似等于相邻正离子分配给这个负离子的静电强度的总和。3.多面体共顶、共棱、共面规则：在一个配位结构中，共用棱，特别是共用面的存在会降低这个结构的稳定性。其中高电价、低配位的正离子的这种效应更为明显。因为共用会缩短原子之间的距离，库伦斥力增加，结构稳定性降低。4.不同配位多面体连接规则：若晶体结构中含有一种以上的正离子，则高电价、低配位的多面体之间有尽可能彼此互不连接的趋势。5.节约规则：在同一晶体中，组成不同的结构基元的数目趋向于最少。第三章1.解释下列基本概念：结构缺陷：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。点缺陷：点缺陷亦称为零维缺陷，缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小.(点缺陷包括空位，间隙杂质，杂质质点，色心)线缺陷：线缺陷也称一维缺陷，是指一维方向上偏离理想晶体中的周期性，规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺寸在一维方向较长，另外二维方向上很短。（如位错的产生）面缺陷：又称二维缺陷，是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性，规则性排列而产生的缺陷，即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维方向上很小。（晶界，表面，堆积层错，镶嵌结构）固溶体：将外来组元引入晶体结构，占据基质晶体质点位置或间隙位置的一部分，仍保持一个晶相，这种晶体称为固溶体。非化学计量缺陷：是指组成上偏离化学中的定比定律所形成的缺陷。它是由基质晶体与介质中的某些组分发生交换而产生，如Fe1-xO,Zn1+xO等晶体中的缺陷。色心：是指透明晶体中由点缺陷、点缺陷对或点缺陷群捕获电子或空穴而构成的一种可导致可见光谱区的光吸收的缺陷。2.试述位错的基本类型及其特点。基本类型：刃位错，螺位错，混合位错。特点参照：p1103.非计量化学化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？特点：1.非化学计量化合物的产生及其缺陷浓度与气氛性质、分压大小有关，这有别于其他缺陷。2、这种化合物可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体，即不等价置换是发生在同一种离子中的高价态与低价态间的相互置换。3、缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出。原因：非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩n型半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩p型半导体。4.影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？置换型固溶体：1、原子或离子尺寸的影响2.晶体结构类型的影响3、离子类型和键性间隙型固溶体：1、杂质质点的大小2.晶体结构3、电价因素5、试分析形成固溶体后对晶体性质的影响1.稳定晶格，阻止晶型转变的发生2.活化晶格，晶格结构有一定的畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应第四章1.名词解释1熔体，玻璃体。熔体：熔体或液体是介于气体和固体之间的一种物质状态玻璃体：是由熔体过冷而形成的一种无定形固体，因此在结构上与熔体有相似之处。玻璃的特性：⒈具有各向同性⒉无固定熔点⒊具有介稳性⒋具有渐变性和可逆性2.分化，缩聚。分化：架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程，分化的结构，在熔体中形成了各种聚合程度的聚合物。缩聚：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，同时释放出部分氧化钠。3，网络形成体，网络中间体、网络改变体。网络形成体：其单键强度大于335kJ/mol,这类氧化物能单独形成玻璃。网络中间体：其单键强度介于250-335kJ/mol,这类氧化物作用介于玻璃形成体和网络改变体之间网络改变体：其单键强度小于250kJ/mol,这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变。4.桥氧，非桥氧桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起桥梁作用的氧离子非桥氧：仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧.硼反常现象：单纯含有B2O3和SiO2成分的熔体，由于它们的结构不同(前者是层状结构，后者是架状结构)，因此难以形成均匀一致的熔体，是不可混溶的。从高温冷却过程中，将各自富集成一个体系，形成互不溶解的两层玻璃(分相)。当加入Na2O后，硼的结构发生变化通过Na2O提供的游离氧，由硼氧三角体[BO3]转变为硼氧四面体[BO4]，使硼的结构从层状结构向架状结构转变，为B2O3与SiO2形成均匀一致的玻璃创造条件。在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，这现象也称为硼反常性。6.单键强度：元素与氧结合的单键强度7.晶子学说和无规则网络学说晶子学说：“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格极度变形的微小有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大；从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，二者之间无明显的界线。无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三维空间网络所构成。这种网络是由离子多面体构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃种结构多面体的重复没有规律性。祝大家考试顺利！-明哥哥