无机固体材料化学1

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1、无机固体材料化学北京师范大学化学系赵新华参考书：无机材料化学（上册）曾人杰，厦门大学出版社，2001年第0章绪论第一章固体1流动性和固体性2晶体的主要特征3非晶态的特征4纳米材料浅谈第二章晶型转变及其控制方法1可逆与不可逆晶型转变2重构式与位移式晶型转变3晶型转变的控制第三章多元凝聚系统相图及其应用1凝聚态二元系统相图2二元系统相图在材料制备中的应用3三元系统相图简介及其应用第四章缺陷化学1点缺陷及其表示方法2色心及点缺陷的研究方法第五章固溶体和非化学计量化合物1固溶体及影响固溶度的因素2固溶体类型及置换式固溶体的生成机制3非化学计量化合物第0章绪论§0-1

2、无机材料化学（ThechemistryofInorganicMaterials)的含义,Ceramics,PhysicalMetallurgy,SolidStateChemistry.应用理科性质无机材料化学是固体化学等理论学科在无机（非金属）材料领域里的应用。§0-2无机固体材料化学的研究范围（1）无机材料的制备原理：粉末，单晶，薄末和陶瓷的制备。多元系统（凝聚态）相图相变理论（2）无机材料的成键本质和结构：化学键理论（能带理论）晶体结构，结晶化学理论；纳米尺度以下。晶态固体亚微观结构：晶粒尺寸分布与形状，晶粒间界，缺陷；纳米（纳米陶瓷）~微米（精细陶瓷）

3、尺度纳米尺度结构：纳米材料的纳米效应。非晶态结构，表面结构，晶体组成与结构缺陷。（3）表征衍射技术：电子，x光，中子；显微技术：光学，电子（透射，扫描），原子力显微技术；热分析技术：热重，差热，量热，热机械；微区分析，表面分析：能谱分析近代物理分析技术（4）物理性质与反应性能无机材料的力，声，光，热，电，磁等性质。构效关系固相反应性，多相催化，化学组装。（5）无机材料的设计组成-结构-性能逆向思维；复合材料。第一章固体§1-1流动性和固体性分子或原子不停地，自由地作长距离运动即流动性。气体和液体具有流动性。气体：无确定的体积和形状液体：有一定的体积但无确定的

4、形状固体：分子或原子处于完全确定的平衡位置作热振动。具有确定的形状和稳定的结构即固体性。途径（1）以足够低的冷却速率降温，准平衡态途径（2）以足够快的冷却速率降温，非平衡态§1-2晶体的宏观特征（1）自范性：F(晶面数）+V（顶点数）=E(晶棱数）+2晶面夹角（或交角）守恒定律（2）晶体的均匀性，来源于晶体中原子排布的周期性规则，宏观观察中分辨不出微观的不连续性。（3）物理性质的异向性（4）稳定性，晶体有固定的熔点。（5）对称性§1-3晶体的微观特征（1）晶体的点阵结构晶体结构=点阵+结构基元一维点阵，结构基元：(-CH2)2二维点阵,结构基元：[B(O

5、H)3]2点阵参数a,b,NaCl结构类型的晶胞点阵参数：a,b,c,,,晶体的微观特征为：短程有序，长程也有序，具有点阵结构。（2）晶体的衍射性质：(a)在晶体中原子的间距和x射线波长具有相同的数量级，晶格作为次级光源，辐射光，相干散射互相叠加，在某一方向上电磁波得到加强的现象叫作衍射；相应的方向叫衍射方向，是衍射线偏离入射线的角度；在衍射方向上前进的波叫衍射波。(b)劳厄方程=AD-CB=acosh-acoso=a(cosh-coso)=hh为波程差所含的波长的倍数。次生波源x射线为球面波，以a为轴线，和a呈角的圆锥面的各个方向均满

6、足衍射条件。当o=90o，h=0，1，2，3….时，发生如右图的衍射。(c)布拉格方程h,k,l:整数(b)多晶的x射线衍射多晶样品取向随机地聚在一起，衍射图形为以出射的x射线为轴心，张角为4hkl的衍射圆锥，其截面为一个衍射圆。多晶X射线衍射实验方法照相法衍射仪法§1-4非晶体的宏观特征（1）只有玻璃转化温度，无熔点。（2）没有规则的多面体几何外型，可以制成玻璃体，丝，薄膜等特殊形态。（3）物理性质各向同性。（4）均匀性来源于原子无序分布的统计性规律，无晶界。§1-5非晶体的微观特征（a）长程无序无平移对称性衍射为弥散的晕和宽化的衍射带（b）短程

7、有序双体概率分布函数：g(r)=r/o例：石英玻璃的结构r(Si-O)=1.62Å;r(O-O)=2.65ŧ1-6实际晶体1单晶体，多晶体与微晶体根据单晶颗粒大小区分：>0.5mm为单晶体；0.5mm-1m为多晶体；纳米级的结构，只重复几个到几十个周期为微晶体。2准晶体：具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不作周期性平移重复，其对称要素包含与晶体空间格子不相容的对称元素。5次，8次，10次，12次对称的准晶体合金。问题晶体和非晶体分别有哪些微观结构特征？表现在哪些性质方面？§1-7陶瓷与陶瓷材料陶器瓷器1陶瓷材料Ceramic

8、s:无机非金属材料化学与材料科学的交叉学科烧结体，粉