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&2.1以NaCl晶胞为例，试说明面心立方紧密堆积中的八面体和四面体空隙的位置和数量。以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，它的正下方有1个八面体空隙（体心位置），与其对称，正上方也有1个八面体空隙；前后左右各有1个八面体空隙（棱心位置）。所以共有6个八面体空隙与其直接相邻，由于每个八面体空隙由6个球构成，所以属于这个球的八面体空隙数为6×1/6=1。在这个晶胞中，这个球还与另外2个面心、1个顶角上的球构成4个四面体空隙（即1/8小立方体的体心位置）；由于对称性，在上面的晶胞中，也有4个四面体空隙由这个参与构成。所以共有8个四面体空隙与其直接相邻，由于每个四面体空隙由4个球构成，所以属于这个球的四面体空隙数为8×1/4=2。#2.2试解释说明为什么在硅酸盐结硅酸盐晶体结构分类依据是什么？可分为哪几类，每类的结构特点是什么？（9分）答：硅酸盐晶体结构分类依据是：结构中硅氧四面体的连接方式。1.岛状：硅氧四面体孤立存在；2.组群状：硅氧四面体以两个、三个、四个或六个，通过共用氧相连成硅氧四面体群体，群体之间由其它阳离子连接；3.链状：硅氧四面体通过共用氧相连，在一维方向延伸成链状，链与链之间由其它阳离子连接；4.层状：硅氧四面体通过三个共用氧在两维平面内延伸成硅氧四面体层(高岭石1:1型，蒙脱石、滑石2：1)；5.架状：每个硅氧四面体的四个顶角都与相邻的硅氧四面体共顶，形成三维空间结构。#2.3鲍林规则：（1）配位体规则，围绕每个阳离子，形成一个阳离子配位多面体，阴、阳离子的距离决定了它们的半径之和，阳离子的配位数取决于它们的半径之比，与电价无关。（2）静电价规则，在一个稳定的离子化合物结构中，每一个阴离子的电价等于或者近似等于相邻阳离子分配给这个阴离子的静电价强度总和。3。阴离子配位数多面体的共顶，共棱和共面规则）在一个配位结构中，两个阴离子配位多面体共棱，特别是共面时，结构稳定会降低。（4）在一个含有不同阳离子的晶体结构中，电价高，配位数小的阳离子，趋向于不相互共享配位多面体要素。（5）节约规则，在同一个晶体结构中，本质上不同的结构单元的数目趋向于最小数目。@2.4MgO具有NaCl结构。根据O2-半径为0.140nm和Mg2+半径为0.072nm，计算球状离子所占据的体积分数和计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？(10分)解：在MgO晶体中，正负离子直接相邻，a0=2(r++r-)=0.424(nm)体积分数=4×(4π/3)×(0.143+0.0723)/0.4243=68.52%密度=4×(24.3+16)/[6.023×1023×(0.424×10-7)3]=3.5112(g/cm3)MgO体积分数小于74.05%，原因在于r+/r-=0.072/0.14=0.42350.414，正负离子紧密接触，而负离子之间不直接接触，即正离子将负离子形成的八面体空隙撑开了，负离子不再是紧密堆积，所以其体积分数小于等径球体紧密堆积的体积分数74.05%。2.5影响离子晶体结构的主要因素:1.化学式类型不同，2.阳、阴离子半径比值不同，3.极化性能影响配位数和晶体结构类型。@4.1试述晶体结构中点缺陷的类型。以通用的表示法写出晶体中各种点缺陷的表示符号。试举例写出CaCl2中Ca2+置换KCl中K+或进入到KCl间隙中去的两种点缺陷。答：晶体结构中的点缺陷类型共分为：间隙原子、空位和杂质原子等三种。在MX晶体中，间隙原子的表示符号为MI或XI；(2分)空位缺陷的表示符号为：VM或VX。(2分)如果进入MX晶体的杂质原子是A，则其表示符号可写成：AM或AX（取代式）以及Ai（间隙式）。#5.1试述影响置换型固溶体的固溶度的条件,和固溶体特点1.离子尺寸因素，|（r1-r2）/r1|15%才可形成连续固溶体2、离子的电价因素，离子价或离子价总和相同才可生成连续置换型固溶体3、晶体的结构类型，晶体结构相同是生成固溶体必要条件4、电负性因素，电负性相近的元素，固溶体才可能具有大的溶解度。固溶体的特点：1）是单一均匀相；2）晶体的结构类型仍保持基质（溶剂组分）结构特点；3）两组分的组成可在一定范围内变化，其性质随组成呈线性变化。固溶体性质:1.活化晶格，促进烧结。2.稳定晶形。3.催化剂。4.固溶体的电性能。5.透明陶瓷及人造宝石，达到透明度关键在于消除气孔，烧结过程中气孔消除主要靠扩散6.1硼反常现象：试述B2O3中加入Na2O后,结构发生的变化,答：B2O3中加入Na2O后,Na2O所提供的氧使[BO3]三角体变成[BO4]四面体，导致B2O3玻璃结构由两度空间的层状结构部分转变为三维的架状结构，从而加强了网络，并使玻璃的各种物理性质变好，这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性质随R2O或RO加入量的变化规律相反，出现硼酸盐玻璃的硼反常现象。##硼反常现象：硼酸玻璃随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数增大，热膨胀系数逐渐下降。当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始减少，热膨胀系数重新上升，。##原因:当数量不多的碱金属氧化物同B2O3一起熔融时，碱金属所提供的氧不像熔融SiO2玻璃中作为非桥氧出现在结构中，而是使硼转变为由桥氧组成的硼氧四面体。致使B2O3玻璃从原来二度空间层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络结构，并使玻璃的各种物理性能变好。这与相同条件下的硅酸盐玻璃性能随碱金属或碱土金属加入量的变化规律相反。双碱效应：当一种碱金属氧化物被另一种置换时电阻率不随置换量起直线变化6.2表面张力的影响因素:1.温度，随温度升高而降低2.化学键，具有金属键的熔体表面张力共价键离子键分子键3.与化学组成的关系，B2O3是陶瓷釉中降低表面张力的首选组分，4.离子晶体结构类型的影响，熔体内部质点之间的相互作用越大，表面张力越大。5.两种熔体混合时，表面张力不具加和性。6.3玻璃通性（特性）:1.各向同性，2.介稳性3.熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性4.物理化学性质变化的连续性6.4玻璃形成条件:1.热力学条件，随温度降低，熔体释放能量大小不同，可有三种冷却途径:结晶化、玻璃化、分相。2.动力学条件，成核速率与生长速率的极大值所处的温度范围很靠近，熔体易析晶不易形成玻璃；若玻璃形成温度附近粘度很大，易形成过冷液体而不易析晶；临界冷却速率大，则形成玻璃困难而析晶容易。3.结晶化学条件，氧化物的键强是决定它能否形成玻璃的重要条件；形成玻璃必须具有极性共价键或金属共价键型。ClKKKClClVCaCaCl2'2ClKiKClClVCaCaCl22'26.5晶子学说和无规则网络学说:晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。它们分在无定形介中质，晶子向无定形部分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。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，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）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，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。同:玻璃是具有近程有序、远程无序结构特点的无定形物质。异:无规则-强调离子与多面体相互间排列的均匀性、连续性及无序性，晶子-说明结构的不均匀性和有序性是所有硅酸盐玻璃的共性。7.1影响湿润的因素有那些？⑴固体表面粗糙度的影响当真实接触角θ小于90°时，粗糙度越大，表面接触角越小，就越容易湿润；当θ大于90°，则粗糙度越大，越不利于湿润。⑵吸附膜的影响吸附膜的存在使接触角增大，起着阻碍作用。7.2说明吸附的本质？吸附是固体表面力场与吸附分子发出的力场相互作用的结果，它是发生在固体上的。根据相互作用力的性质不同，可分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附：由分子间引力引起的，这时吸附物分子与吸附剂晶格可看作是两个分立的系统。化学吸附：伴随有电子转移的键合过程，这时应把吸附分子与吸附剂晶格作为一个统一的系统来处理。7.3黏附的表面化学具体条件:1.湿润性，2.黏附功，3.黏附面的界面张力4.相溶性或亲和性7.3、什么是润湿？改善润湿的方法有那些？（8分）润湿：固体与液体接触后，体系（固体+液体）的吉布斯自由能降低时，就称润湿。改善润湿的方法有：①降低γSLS、V两相组成尽量接近；（1.5分）②降低γLV在液相中加表面活性剂；（1.5分）③提高γSV去除固体表面吸附膜；（1.5分）④改变粗糙度。（1.5分）7.4简述固体表面粗糙度对湿润性的影响？当真实接触角小于90度时，粗糙度越大，表面接触角越小，就越容易湿润；当真实接触角大于90度，则粗糙度越大，越不利于湿润。什么是晶界结构？晶界结构是指晶界在多晶体中的形状、结构和分布。7.5氧化铝瓷件中需要被银，已知1000℃时γ(Al2O3(S))=1.0×10-3N/m,γ(Ag(L))=0.92×10-3N/m,γ(Ag(L)/Al2O3（S）)=1.77×10-3N/m、（10分）解：由于γSV=γSL+γLVcosθ∴cosθ=-0.84∴θ=147°﹥90°∴液态银不能湿润氧化铝瓷件表面，但可以通过降低γSL使其小于γSV，从而达到湿润目的。方法：加入一些金属降低γSL。必须现将陶瓷表面磨平并抛光。保持陶瓷表面清洁，去除吸附膜（2分）。胶体性质:泥浆流动性、稳定性，触变性，黏土膨胀性，可塑性8.1影响粘土可塑性的因素，采用什么措施来提高的可塑性：1）含水量的影响，2）电解质，3）颗粒大小和形状，4）黏土的矿物组成，5）泥料处理工艺，6）腐殖质含量，添加剂。工艺措施:泥料经过真空练泥排除气体；经过一定时间陈腐使水分均匀；适宜的腐殖质含量；添加塑化剂等方法提高瘠性物料的塑化。影响粘土触变性的因素:是泥浆静止不动时似凝固体，一经扰动或摇动，凝固的泥浆又重新获得流动性。如再静止又重新凝固，这样可以重复无数次。1.黏土泥浆含水量，2.粘土矿物组成，3.粘土胶粒大小与形状，4，电解质种类与数量，5.温度8.2粘土带负电的主要原因。①粘土层面上的负电荷，粘土晶格内离子的同晶置换。②吸附在粘土表面的腐殖质物质的解离，产生负电荷③粘土边面断裂，使得颗粒边面带负电，这是高岭石类粘土带负电的主要原因。4.粘土的负电荷一般都远大于正电荷。8.3用KCl和CaCl2分别稀释同一种黏土泥浆，当电解质加入量相同时，试比较两种泥浆下列性质的差异。（6分）（1）泥浆的流动性KClCaCl2（2）泥浆的触变性KClCaCl2（3）泥浆的可塑性KClCaCl2（4）坯体的致密度KClCaCl2（5）黏土的ζ电位KClCaCl2（6）泥浆的稳定性KClCaCl28.4黏土阳离子交换排列顺序：H+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+（1）离子置换能力大—（2）黏土的ζ-电位—（3）泥浆的流动性—（4）泥浆的稳定性—（5）黏土的结合水—8.5用Na2CO3和Na2SiO3分别稀释同一种粘土（以高岭石矿物为主）泥浆，试比较有何差别？由于阴离子作用Na2CO3的δ点位比Na2SiO3大，加Na2CO3的泥浆注浆速率和触变性大，加Na2siO3的泥浆流动性和坯体致密度大。8.6在粘土-水系统中，有哪几种形式的水存在？其在粘土胶团周围的分布如何？（10分）答：水在粘土胶粒的周围随着距离增大结合力的减弱而分成牢固结合水、疏松结合水和自由水，粘土颗粒吸附着完全定向的水分子层和水化阳离子，这部分与胶核形成一个整体，一起在介质中移动，其中的水称为牢固结合水，在牢固结合水周围一部分定向程度较差的水称疏松结合水，不能和粘土胶粒一起移动，在其之外的为自由水。影响结合水量的因素:黏土矿物组成，黏土分散度，黏土吸附阳离子种类等。8.7用实验方法鉴别晶体sio2、sio2玻璃、硅胶、sio2熔体。X-射线检测。晶体--质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。熔体--内部结构为架状，近程有序，远程无序。玻璃--各向同性。硅胶--疏松多孔。8.8黏土胶团：1.黏土晶粒表面上氧与氢氧