材料科学基础半期考试试题及答案

一名词解释：1材料科学与工程定义5分2同素异构转变，并举例说明5分3空间点阵5分4配位数5分5晶面指数5分二问答题：1材料密度与结合键类型有关，分析讨论和比较金属、陶瓷材料和聚合物三者密度的差异及其原因。（10分）2比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。(15分)1材料密度与结合键类型有关，分析讨论和比较金属、陶瓷材料和聚合物三者密度的差异及其原因。金属密度高的两个原因:第一，金属有较高的相对原子质量；第二，金属键没有方向性，金属原子总是趋于密集排列。陶瓷的密度较低，共价结合时，相邻原子的个数受到共价键数目的限制，离子结合则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原于数都不如金属多。聚合物密度最低，多为二次键结合，分子链堆垛不紧密，且其组成原子质量较小。2比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。简单金属完全为金属键，过渡族金属为金属键和共价键的混合，但以金属键为主；陶瓷材料是由一种或多种金属同非金属(通常为氧)相结合的化合物，其主要为离子键，也有一定成分的共价键；高分子材料，大分子内的原子之间结合为共价键，而大分子与大分子之间的结合为物理键。复合材料是由二种或二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合链非常复杂，不能一概而论。3归纳总结3种典型金属结构（bcc、fcc和hcp）的晶体学特点（配位数、每个晶胞中的原子数、点阵常数、致密度和最近的原子间距）。(15分)三计算题(a)在每1mm3的固体钽中含有多少个原子？(b)其原子堆积因子是多少？(c)钽属于哪一种立方体结构？(原子序数=73，原子质量=180.95，原子半径=0.1429nm，离子半径=0.068nm，密度=16.6g/cm3)。(10分)3归纳总结3种典型金属结构（bcc、fcc和hcp）的晶体学特点（配位数、每个晶胞中的原子数、点阵常数、致密度和最近的原子间距）。体心立方（bcc）：8；2；a；0.68；面心立方（fcc）:12；4；a；0.74；密排六方（hcp）:12；6；a，c，c/a=1.633；0.74；aad23ad221(a)在每1mm3的固体钽中含有多少个原子？(b)其原子堆积因子是多少？(c)钽属于哪一种立方体结构？(原子序数=73，原子质量=180.95，原子半径=0.1429nm，离子半径=0.068nm，密度=16.6g/cm3)。2氧化镁与氯化钠具有相同的结构。已知Mg离子半径r1为0.066nm，氧离子半径r2为0.140nm。镁的相对原子质量为24.31；氧的相对原子质量为16.00。(10分)3钻石的晶格常数a＝0.357nm，每单位晶胞中共有8个碳原子。当其转换成石墨时，试求其体积改变的百分数?(碳的原子量为12，石墨密度为2.55g/cm3)。(10分)a5.628Ǻ2.8148ǺbcNaCl晶体的微观结构a=2(r1+r2)=每个单位晶胞中含4个正离子和4个负离子2氧化镁与氯化钠具有相同的结构。已知Mg离子半径r1为0.066nm，氧离子半径r2为0.140nm。镁的相对原子质量为24.31；氧的相对原子质量为16.00。(1)求氧化镁的晶格常数?(2)求氧化镁的密度?解：a=2(r1+r2)=2(0.066+0.140)=0.412nm每个单位晶胞中含4个Mg离子和4个氧离子ρ=晶胞中原子质量/晶胞体积=nAr/N0V=（4(24.31+16.00)/6.02*1023）/a3=3.83g/cm33钻石的晶格常数a＝0.357nm，每单位晶胞中共有8个碳原子。当其转换成石墨时，试求其体积改变的百分数?(碳的原子量为12，石墨密度为2.55g/cm3)。(10分)解：每单位晶胞中共有8个碳原子。a＝0.357nm，1mol的碳具有质量12g，钻石的密度：对于1g碳，钻石的体积：石墨的体积：面内C-C0.142nm，共价键结合层间C-C0.340nm，物理键合(范德华力）石墨