大学材料化学复习要点中学教育中考_中学教育-中考.pdf

《大学材料化学复习要点中学教育中考_中学教育-中考.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学材料化学复习要点中学教育中考_中学教育-中考.pdf（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、材料化学复习要点 1.晶体：晶体是指一种内部粒子（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的固体。这种晶体结构的周期性是指一定数量和种类的粒子（或粒子集团）在空间排列时，在一定的方向上，相隔一定的距离重复出现的现象。这些重复的单位在化学组成、空间结构上完全相同。2.晶体周期性的结构，必然存在着两个重要的因素，即周期性重复的内容和周期性重复的方式。第一要素称为结构基元，第二要素叫重复周期的大小和方向。3.点阵：将晶体结构中的每个结构基元抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列，就构成了点阵。4.一维平移群表示为：Tm=m a(m=0,1，2,.)二维平移群：Tmn=m

2、 a+nb(m=0,1，2,.)三维平移群：Tmnp=m a+nb+pc(m=0,1，2,.)5.晶胞：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。6.晶胞参数：a，b，c，且=bc,=ac,=ab。7.晶胞所含内容则是指晶胞内原子的种类、数量及它们在晶胞中的位置，可用原子的坐标参数（x,y,z）表示。一般三个晶轴按右手定则安排。原子在晶胞中的坐标参数的意义是指由晶胞原点指向原子的矢量用单位矢量表示。如，晶胞内点 P处原子的位置表示为OP=xa+yb+zc。8.晶面指标：指平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比。9.晶体的缺陷：指偏离理想点阵结构的情况。10.晶体的缺陷

3、按几何形式分为：点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。11.点缺陷包括空位、杂质原子、间隙原子、错位原子和变价原子等。12.Frenkel 缺陷：任何晶体当处于一定的温度时，有些原子的振动能可能瞬间增大到可以克服其势垒，离开其平衡位置而挤入间隙，形成一对空位和间隙原子，这种方式形成的正离子空位和间隙正离子成为 Frenkel 缺陷。13.Schottky 缺陷:一对正、负离子同时离开其平衡位置而迁移到晶体表面，在原来的位置形成一对正、负离子空位，这种正、负离子空位并存的缺陷，叫做 Schottky缺陷。14.同质多晶现象：同一化合物存在两种或两种以上不同的晶体结构型式的现象。15.类质同晶现象：在两

4、个或多个化合物（或单质）中，如果化学式相似，晶体结构型式相同，并能互相置换，这种现象叫做类质同晶现象。16.对称轴轴次定理：晶体的点阵结构对于对称轴，包括旋转轴、反轴和螺旋轴的轴次也有一定的限制，即所有对称仅限于n=1,2,3,4,6。即晶体中不存在五次及高于六次的对称轴。17.晶体的宏观对称元素和对称操作：对称元素 对称操作 对称中心 倒反I 反映面（或镜面）反映M 一次旋转轴 旋转L(0)二次旋转轴 旋转L(180)三次旋转轴 旋转L(120)四次旋转轴 旋转L(90)六次旋转轴 旋转L(60)四次反轴 旋转倒反L(90)I 18.7 个晶系：晶系 特征对称元素 晶胞类型（特点）立方 4

5、个按立方体的对角线取向的三次旋转轴 a=b=c，=90 六方 六次对称轴 a=bc，=90，=120 四方 四次对称轴 a=bc，=90 三方 三次对称轴 菱面体晶胞：a=b=c，=12090；六方晶胞：a=b=c，=90，=120 正交 2 个互相垂直的对称面或3个互相垂直的二次对称轴 abc，=90 单斜 二次对称轴或对称面 abc，=90 三斜 无 abc，19.晶体的全部微观对称元素的对称操作、对称元素及操作特点：固体这种晶体结构的周期性是指一定数量和种类的粒子或粒子集团在空间排列时在一定的方向上相隔一定的距离重复出现的现象这些重复的单位在化学组成空间结构上完全相同晶体周期性的结构必然

6、存在着两个重要的因素即周期性个结构基元抽象成一个点将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵一维平移群表示为二维平移群三维平移群晶胞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晶胞参数且晶胞所含内容则是指晶胞标参数的意义是指由晶胞原点指向原子的矢量单位矢量表示如晶胞内点处原子的位置表示为晶面指标指平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比晶体的缺陷指偏离理想点阵结构的情况晶体的缺陷按几何形式分为点缺陷线缺陷面缺陷对称操作 对称元素 操作特点 倒反I 反映M 旋转L(a)旋转倒反L(a)I 对称中心 镜面 旋转轴 反轴 点操作 平移T 螺旋旋转L(a)T 滑移反映MT（点阵）螺旋

7、轴 滑移面 空间操作 20.晶体的特征：晶体是指一种内部粒子（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的固体。（1）晶体的均匀性：晶体的均匀性来源于晶体中原子排布的周期性规则。（2）晶体的各向异性：各向异性是晶体区别于非晶态固体的非常重要的一个特征。在晶体中不同的方向上具有不同的物理性质，就叫做晶体的各向异性。（3）晶体的自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出由晶面、晶棱等几何元素所围成的凸多面体外形，这一性质叫做晶体的自范性。（4）晶体的熔点：晶体具有一定的熔点。（5）晶体的对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。（6）晶体对 X射线的衍射：由

8、于内部结构具有周期性，晶体可以对 X射线、电子流、中子流等产生衍射。21.非整比化合物：晶体中出现空位或填隙原子，使化合物的成分偏离整比性是很普遍的现象，如Fe1-xO,Ni1-xO 等许多过渡金属氧化物和硫化物，这类化合物的组成中，各元素的原子（或离子）可以在一定的比例范围内波动，组成不符合化合价规则，不能用小的整数来表示，只能用小数描述，这类化合物叫做非整比化合物或非计量化合物。22.半导体玻璃的应用：答：（1）半导体玻璃又叫非晶态半导体，是非晶态功能材料的一个相当活跃的领域。（2）应用：应用最多的半导体玻璃是非晶态薄膜。半导体玻璃的应用已十分广泛，非晶态-Si:H 太阳能电池是人们最为关

9、注的非晶材料的应用之一。静电复印技术就是利用了非晶态硒的这种奇特的光电特性。除此之外，半导体玻璃还广泛地应用于其他光敏器件、发光器件、场效应器件、热敏器件、电子开关与光盘等方面。23.试述玻璃的结构特征及其通性？答：（1）玻璃是在高温下熔融，冷却过程中粘度逐渐增大、不析晶，室温下保持熔体结构的非晶固体。（2）结构特点：玻璃的内部结构无长程周期性，像液体一样，因此可以看作是是过冷液体；而晶子学说认为玻璃由无数“晶子”组成，带有点阵变形的有序排列区域，分散在无固体这种晶体结构的周期性是指一定数量和种类的粒子或粒子集团在空间排列时在一定的方向上相隔一定的距离重复出现的现象这些重复的单位在化学组成空间

10、结构上完全相同晶体周期性的结构必然存在着两个重要的因素即周期性个结构基元抽象成一个点将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵一维平移群表示为二维平移群三维平移群晶胞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晶胞参数且晶胞所含内容则是指晶胞标参数的意义是指由晶胞原点指向原子的矢量单位矢量表示如晶胞内点处原子的位置表示为晶面指标指平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比晶体的缺陷指偏离理想点阵结构的情况晶体的缺陷按几何形式分为点缺陷线缺陷面缺陷定形介质中，晶子区到无定形区无明显界限。（3）特性：没有固定的熔点；各向同性；热力学能高；没有晶界；无固定形态；性能可设计性。24.什

11、么是陶瓷？其有哪些特性？答：（1）陶瓷是指通过烧结包含有玻璃相和结晶相的特征的无机材料，一般由陶土或瓷土等硅酸盐，经过成型烧结，部分熔融成玻璃态，通过玻璃态物质将微小的石英和其它氧化物晶体包裹结合而成。（2）性能：力学性能：耐磨性、高强度难变形性、超高硬度；热学性能:耐热性、隔热性、导热性；光学性能：透光性、偏光透光性；电学和磁学性能：绝缘性、导电性、离子导电性、压电性、介电性、磁性；生物和化学性能：生物体相容性、耐化学腐蚀性。25.合金：指两种或两种以上的金属（或金属与某些非金属）经熔合后形成的宏观均匀体系。按合金的结构和相图等特点，合金一般可分为金属固溶体和金属化合物两种。26.金属固溶体

12、：指两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相，其中组分的比例可以改变而不破坏均匀性。少数非金属单质如 H,B,C,N 等也可溶于某些金属，生成的固溶体仍然具有金属特性，也属于金属固溶体。存在三种类型的固溶体，即置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体。27.轻质金属材料的应用：答：（1）铝、镁、钛等金属的密度小，通常称为轻金属，其相应的铝合金、镁合金、钛合金则称为轻金属合金。（2）应用：铝合金具有密度小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门，是轻合金中应用最广、用量最多的合金。镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，阻尼性、切削加工性、导热性好，电磁

13、屏蔽能力强，尺寸稳定，资源丰富，易回收，无污染等优点，因此，在汽车工业、通信电子工业和航天航空工业等领域正得到日益广发的应用。钛合金密度小、耐蚀性好、耐热性高、比刚度和比强度高，是航天航空、石油化工、生物医学等领域的理想材料，同时，钛的无磁性、钛铌合金的超导性、钛铁合金的储氢能力等特性，使得钛合金在尖端科学和高技术方面发挥着重要作用。28.什么是钢铁？答：指以铁和碳为基本元素的合金体系的总称。29.钢铁的相：固体这种晶体结构的周期性是指一定数量和种类的粒子或粒子集团在空间排列时在一定的方向上相隔一定的距离重复出现的现象这些重复的单位在化学组成空间结构上完全相同晶体周期性的结构必然存在着两个重要

14、的因素即周期性个结构基元抽象成一个点将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵一维平移群表示为二维平移群三维平移群晶胞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晶胞参数且晶胞所含内容则是指晶胞标参数的意义是指由晶胞原点指向原子的矢量单位矢量表示如晶胞内点处原子的位置表示为晶面指标指平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比晶体的缺陷指偏离理想点阵结构的情况晶体的缺陷按几何形式分为点缺陷线缺陷面缺陷答：组成钢铁的物相除石墨外主要有以下四种含铁物相：（1）奥氏体；（2）铁素体；（3）渗碳体；（4）马氏体。30.储氢合金的种类：答：（1）稀土储氢材料；（2）钛系储氢材料；（3）镁系

15、储氢合金材料。31.形状记忆合金的应用：答：（1）航天工业天线：（2）合金管接头：（3）热能转换装置：（4）热敏感驱动器：（5）医学应用：32.固溶体与溶液有何异同？固溶体有几种类型?答：金属固溶体指两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相，其中组分的比例可以改变而不破坏均匀性。溶液是指一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一的,稳定的混合物。固溶体的类型：置换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体。33.量子尺寸效应：答：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散的现象，以及纳米半导体微粒存在不连续的最高占据分子轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）能级而使能隙

16、变宽的现象，均叫做量子尺寸效应。34.小尺寸效应：答：纳米颗粒的小尺寸所引起的宏观物理性质的变化叫小尺寸效应。35.隧道效应：答：纳米材料中的粒子具有穿过势垒的能力叫隧道效应。36.宏观量子隧道效应：答：纳米材料中的粒子具有穿过势垒的能力叫隧道效应。宏观物理量在量子相干器件中的隧道效应叫宏观量子隧道效应。37.表面效应：答：球型颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这种现象叫做表面效应。38.超

17、导体：答：物质在超低温下，失去电阻的性质称为超导电性，相应的具有这种性质的物质叫做超导体。39.超导体的分类：答：（1）按成分分：元素超导体，合金和化合物超导体，有机高分子超导体三类。（2）按 Meissner 效应分：第一类超导体；第二类超导体。40.超导材料的应用：答：（1）低温超导材料的应用：低温超导材料的应用分为：强电应用和弱电应用，前者主要包括超导在强磁场中的固体这种晶体结构的周期性是指一定数量和种类的粒子或粒子集团在空间排列时在一定的方向上相隔一定的距离重复出现的现象这些重复的单位在化学组成空间结构上完全相同晶体周期性的结构必然存在着两个重要的因素即周期性个结构基元抽象成一个点将这

18、些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵一维平移群表示为二维平移群三维平移群晶胞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晶胞参数且晶胞所含内容则是指晶胞标参数的意义是指由晶胞原点指向原子的矢量单位矢量表示如晶胞内点处原子的位置表示为晶面指标指平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比晶体的缺陷指偏离理想点阵结构的情况晶体的缺陷按几何形式分为点缺陷线缺陷面缺陷应用和大电流输送，后者主要包括超导电性在微电子学和精密测量等方面的应用。强电方面超导材料的主要应用是超导磁体，它应用领域十分广泛，发展十分迅速。超导磁体还应用于核磁共振层析扫描和超导能量储存等。弱电方面，根据交流 Jose

19、phson效应，利用Josephson 结可以得到标准电压，而且数值精确，使用方便，在电压计量工作中具有重要意义。（2）高温超导体材料的应用与进展：目前，高温超导材料大量应用在磁体、电子器件、电力等方面。但仍有许多材料和技术方面的问题需要解决。41.光电材料的应用：、答：光电材料是能把光能转变为电能的一类能量转换功能材料。（1）光电子发射材料：可制成光电转换器微光管、光电倍增管、高灵敏度电视摄像管、图像倍增管等。（2）光电导材料：常用作光探测的光敏感器件的材料，如作可见光、红外光的半导体光电导型光敏元件的材料以及半导体光电二极管的材料。（3）光电动势材料：主要应用在光电池，其中最活泼的领域是太

20、阳能电池。42.电光材料：电光材料大部分是晶体，它们最重要的用途是用于制造光调制元件及用于光偏转、可变谐振滤波和电场的测定等方面。43.磁光效应：置于磁场中的物体，收磁场影响后其光学特性发生变化的现象。44.磁光材料的分类：答：分为：（1）磁光晶体材料；（2）磁光玻璃材料；（3）磁光液体材料。45.磁光材料的应用：答：磁光材料可以制成许多磁光器件如调制器、隔离器、旋转器、环行器、相移器、锁式开关、Q开关等快速控制激光参数器件，也可用于激光雷达、测距、光通信、激光陀螺、红外探测和激光放大器等系统的光路中。46.声光效应：答：声波作用于某些物质之后，该物质光学特性发生改变的现象。47.生物陶瓷材料

21、应用前景：答：近些年来，一些新的陶瓷及陶瓷基复合材料的研究和在医学临床上的应用研究发展很快，以下几个方面特别受到关注：（1）人工陶瓷关节；（2）骨骼填充陶瓷材料；（3）临床可以成型的人工骨；（4）用作放射治疗癌症的陶瓷；（5）热疗治癌的陶瓷。48.信息存储材料的种类及其应用：答：信息存储材料分为：磁存储材料、光存储材料、分子存储材料。（1）磁存储材料：主要应用磁盘记录磁盘。（2）光存储材料：应用光盘。固体这种晶体结构的周期性是指一定数量和种类的粒子或粒子集团在空间排列时在一定的方向上相隔一定的距离重复出现的现象这些重复的单位在化学组成空间结构上完全相同晶体周期性的结构必然存在着两个重要的因素即

22、周期性个结构基元抽象成一个点将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵一维平移群表示为二维平移群三维平移群晶胞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晶胞参数且晶胞所含内容则是指晶胞标参数的意义是指由晶胞原点指向原子的矢量单位矢量表示如晶胞内点处原子的位置表示为晶面指标指平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比晶体的缺陷指偏离理想点阵结构的情况晶体的缺陷按几何形式分为点缺陷线缺陷面缺陷（3）分子存储材料：有非生物分子和生物分子两种。49.超导体有哪些物理性质？有哪些临界参数，它们有什么内在联系？答：（1）物理性质：零电阻现象、完全抗磁性。（2）临界参数：临界温度Tc、临界

23、磁场Hc、临界电流Ic。（3）关系：要使超导体处于超导状态，必须将它置于三个临界值Tc，Hc和Ic之下。三者缺一不可，任何一个条件遭到破坏，超导状态随即消失。其中Tc，Hc只与材料的电子结构有关，是材料的本征参数。而Hc和Ic不是相互独立的，它们彼此有关并依赖于温度。50.准晶：同时具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相。固体这种晶体结构的周期性是指一定数量和种类的粒子或粒子集团在空间排列时在一定的方向上相隔一定的距离重复出现的现象这些重复的单位在化学组成空间结构上完全相同晶体周期性的结构必然存在着两个重要的因素即周期性个结构基元抽象成一个点将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵一维平移群表示为二维平移群三维平移群晶胞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晶胞参数且晶胞所含内容则是指晶胞标参数的意义是指由晶胞原点指向原子的矢量单位矢量表示如晶胞内点处原子的位置表示为晶面指标指平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比晶体的缺陷指偏离理想点阵结构的情况晶体的缺陷按几何形式分为点缺陷线缺陷面缺陷