无机材料科学基础课后习题答案(6)

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1、6-1说明熔体中聚合物形成过程？答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。可分为三个阶段初期：石英的分化；                    中期：缩聚并伴随变形；                    后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解聚达到平衡。                       6-2简述影响熔体粘度的因素？答：影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。                           碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。                        

2、   随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。   6-3名词解释（并比较其异同） ⑴晶子学说和无规则网络学说 ⑵单键强 ⑶分化和缩聚 ⑷网络形成剂和网络变性剂 答：⑴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。它们分散在无定形介中质，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

3、律性。     ⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。     ⑶分化过程：架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。       缩聚过程：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，次过程为缩聚过程。     ⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻璃。即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol.k者称为网络形成剂。       网络变性剂：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，即单键强/熔点﹤0.125kJ/mol.k者称为网络变形剂。 6-

4、4试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。它们的结构有什么不同？答：利用X—射线检测。   晶体SiO2—质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。   SiO2熔体—内部结构为架状，近程有序，远程无序。SiO2玻璃—各向同性。硅胶—疏松多孔。6-5玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算桥氧分数？解： Na2OCaOSiO2wt%131374mol0.210.231.23mol%12.613.873.6                       R=(12.6+13.8+7

5、3.6×2)/73.6=2.39∵Z=4 ∴X=2R﹣Z=2.39×2﹣4=0.72         Y=Z﹣X=4﹣0.72=3.28         氧桥%=3.28/（3.28×0.5+0.72）               =69.5%6-6有两种不同配比的玻璃，其组成如下：序号Na2O(wt%)Al2O3(wt%)SiO2(wt%)181280212880            试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？解：对于1：Z=4 R1=O/Si=2.55          ∴X1=2R1﹣4=1.1   Y1

6、=Z﹣X1=4﹣1.1=2.9   对于2：R2=O/Si=2.45          ∴X2=2R2﹣4=0.9   Y2=4﹣X2=4﹣0.9=3.1   ∵Y1﹤Y2  ∴序号1的玻璃组成的粘度比序号2的玻璃小。6-7在SiO2中应加入多少Na2O，使玻璃的O/Si=2.5，此时析晶能力是增强还是削弱？   解：设加入xmol的Na2O，而SiO2的量为ymol。       则O/Si=（x+2y）/y=2.5          ∴x=y/2 即二者的物质量比为1:2时，O/Si=2.5。       因为O/Si增加了，粘

7、度下降，析晶能力增强了。6-8有一种平板玻璃组成为14Na2O—13CaO—73SiO2（wt%重量百分比），其密度为2.5g/cm3,计算玻璃的原子堆积系数（AFP）为多少？计算该玻璃的结构参数值？ 解：该玻璃的平均分子量           GM=0.14×62+0.13×56+0.73×60.02=59.77   在1Å3中原子数为               n=ρNo/GM=2.5×10-24×6.02×1023/59.77=0.252个/Å3              在1Å3原子所占体积          V=0.02

8、52×4/3π[0.14×2×0.983+0.13×1.063+0.73×0.393+（0.14+0.13+0.73×2）×1.323]                 =0.4685       ∴ AFP=0.46