3、按光的透射原理,试分析在一定条件下,胆甾相液晶是否能透光?
由于胆甾相液晶为层状螺旋排列的液晶材料,因此,垂直于液晶分子的层面方面不透光,但平等于层面方面可透光。但透光性不如向列型。
、试说明玻璃与陶瓷的异同。
玻璃与陶瓷都是真实的固体,其内部的原子都处于完全确定的平衡位置附近,并在平衡位置周围作振动运动。它们都具有固体的基本属性,即宏观表现为连续刚体,不流动并有确定的形状,具有弹性硬度,可反抗切应力等性质。
玻璃是高温下熔融,熔融体在冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。
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。
陶瓷在烧结过程中,部分熔融成玻璃态,通过玻璃态物质将微小的石英和其他氧化物晶体实现包裹结合而形成。
两者最大的区别在透光性,玻璃与陶瓷等到多晶材料或孪晶等晶体不同,玻璃中不存在晶粒或晶界具有透光性,而陶瓷中因晶粒的反射和折射影响,不具有透光性。
、某种非氧化硅系列的玻璃质材料,在经过较长时间的存放后,透明性降低的原因是什么?
由于玻璃材料是内能较高的状态,具有向能量低的方向转化的趋势。当玻璃质材料长时间存放后,内部部分析晶,从而对光产生折射和反射,使透明度降低。
、当原子的配位数达到最大值12时,这12个配位原子所构成的凸多面体的面数为14,则它有多少个棱?
f=14,v=12。
所以:e=24,有24个棱。
7、某大晶体在110晶面的衍射峰半高宽为0.45,衍射角为8.7。今制备的该晶体粉未的110晶面的半高宽为0.92,试求110晶面的厚度。(x射线的波长为154pm)
d=kλ/(b-b0)cosθ
17nm第三章。
1、指出a1型和a3型密堆积结构的点阵形式与晶胞中球的数目。
a1型最密堆积的点阵形式是立方面心结构,在晶胞中原子的数目为4个,其中八个顶点原子,每个顶点八个晶胞共用,在本晶胞中计一个原子。六个面心原子,两个晶胞共用一个晶面,共三个原子。
a3型最密堆积结构的点阵形式是六方结构,晶胞中的原子数为2个,其中晶胞内部一个,八个顶点原子,计一个原子在晶胞中。共二个原子。
2、计算a2、a3型密堆积结构中圆球的空间占有率。
图中的六方晶体中,含三个晶胞,六个原子,其中底面的六边形的边长为两个原子的半径之和。设原子半径为r
其底面积为6×边长为2r的正三角形面积 6r2
六梭柱的高为::4r√6/3
三个晶胞的体积:18r3
六个原子所占体积:8πr3
由此得出,该晶胞的空间占有率为74.05%
同样,可心计算出a2晶胞的空间占有率为68.02%。
其中立方体的对角线为四个原子半径长度。
3、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体。
对一个固体材料,当其所拥有的最高占有能带没有充满时,称其为导带;具有导带的固体材料为导体,此外,当拥有的能带只有满带和空带,且禁带宽度小于3ev的材料也具有导电性,也是导体材料。当禁带宽度在3-5ev之间的材料,称为半导体材料,禁带宽度大于5ev的材料称为绝缘体。
4、单质mn有一种同素异型体为立方结构,其晶胞参数为635pm,密度ρ=7.26g·cm-3,原子半径r=112pm,计算晶胞中有几个原子,其空间占有率为多少?
对此立方结构晶体,其晶胞的体积为2.56×10―22cm3
该晶胞的质量为:1.86×10―21g
每个晶胞中的原子数为20个,原子占有的体积为1.17×10―22cm3
空间占有率为46.09%
5、金属化合物物相与金属固溶体物相不何不同?试从结构特征、组成特征和性能特征说明。
金属固溶体就是两种或多种金属或金属化合物相互溶解组成的均匀物相,其组分的比例可以改变,但不能破坏它的均匀性。
当合金组分的原子半径、元素电负性和价电子层结构以及单质的结构形式间差别增大时,金属合金倾向于生成金属化合物。
金属化合物有两种主要形式,即正常价化合物和电子化合物。
金属化合物的特征为:金属化合物的结构形式一般不同于纯组分独立存在时的结构;
第四章。1、如何正确理解离子半径的概念,离子半径是不是常数?它与哪些因素有关?
反映离子大小的一个物理量。离子可近似视为球体,离子半径的导出以正、负离子半径之和等于离子键键长这一原理为基础,从大量x射线晶体结构分析实测键长值中推引出离子半径。
离子半径的大小主要取决于离子所带电荷和离子本身的电子分布,但还要受离子化合物结构型式(如配位数等)的影响,离子半径一般以配位数为6的氯化钠型晶体为基准,配位数为8时,半径值约增加3% ;配位数为4时,半径值下降约5%。负离子半径一般较大,约为1.3~2.
5埃;正离子半径较小,约为0.1~1.7埃。
根据正、负离子半径值可导出正、负离子的半径和及半径比,这是阐明离子化合物性能和结构型式的两项重要因素。
2、对一金属原子,它的原子半径、共价半径、离子半径及van de waals半径的相对大小关系是什么?
各类半径从大到小的次序为:van de waals半径、原子半径、共价半径、阳离子半径。如该金属原子可形成阴离子,则该阴离子半径大于原子半径。
3、羟基苯甲酸亦称水杨酸,以氢键解释它们的邻、间、对位异构体中哪个熔点最低。
在邻位羟基苯甲酸中,可形成分子内氢鍵,由于氢鍵具有饱和性,因此分子之间不易形成有较强吸引作用的分子间氢鍵,分子之间的相互作用力较其它两种异构体弱,熔点最低。
4、试用热化学数据计算kcl晶体的晶格能。
由玻恩-哈伯循环法。
u=-⊿rhm
-[⊿hm(生成)-(hm(升华)+ik+1/2⊿hm(cl2分解)+ecl(亲和))
670.5 kj/mol
第五章。1、一聚合物样品的元素分析结果为n(c):n(h):n(o)=2:4:1,试分析可能是什么聚合物?
聚环氧乙烷或聚乙烯醇。
2、聚甲基丙烯酸甲酯与聚丙烯酸甲酯哪一个较为柔顺?
高分子材料的柔顺性与其支链的长度和大小有关,支链的越长、越大,则柔顺性越差。因甲基聚丙烯酸甲酯的支链长、体积大,其柔顺性差。
3、举例说出分子间力主要是:a:色散力;b:偶极力;c:氢键的聚合物名称。
a:色散力为主的聚合物材料主要有聚乙烯、聚丙烯等非极性或弱极性的聚合物材料。
b:偶极力为主要分子间作用力的聚合物材料主要有分子内有强极性鍵的聚合物材料,如含氯、氟的聚合物材料;
c:氢键力为主的聚合物材料的分子中含有可形成氢鍵的oh、nh3基团的高分子材料,如酚醛树脂、聚乙烯醇等。
4、非晶态聚合物在不同温度下的力学状态有何特点?
非晶态聚合物分子在不同温度下的力学状态及微观运动特征的宏观表现有玻璃态、高弹态和粘流态。
当t在tg当t>tf时,聚合物成为流动的黏绸液体,粘流态高聚物在外力作用下,大分子链之间发生相对动而产生不可逆永久变形,当外力去除后,形变不能回复。
5、简要说明逐步聚合反应的特征。
逐步聚合反应通常是由单体所带的两种不同的官能团之间发生化学反应而进行的。逐步聚合反应的特点:
1)逐步聚合反应是由若干个聚合反应构成的,是逐步进行的,反应可以停在某一阶段上,可得到中间产物;
2)缩聚产物链节的化学结构与单体的不完全相同;
3)在缩聚过程中,总有小分子副产物析出;
4)相对分子质量随转化率增高而逐步增大,只有较高转化率时才能生成高相对分子质量的聚合物,这是逐步聚合反应区别小分子缩合反应的一个重要特征。
6、导电高分子一般具有何种结构?它有什么特点?
导电高分子材料分子内部必须具备长程共轭的主链,所以又称为共轭聚合物。共轭π键成键和反键能带之间的能隙较小(1.5ev~3.
0ev),接近于普通无机半导体的能隙,所以共轭聚合物大多具有半导体的特性。共轭聚合物容易被氧化或还原而实现所谓“掺杂” ,使其电导率增加若干个数量级,接近于金属的电导率。
7、医用高分子材料的要求是什么?生物医用高分子材料有何特殊性?
医用高分子材料的要求:① 耐生物老化;
物理和力学性能好;
材料**适当,易于加工成型,便于消毒灭菌;
生物相容性好。
生物医用高分子材料有何特殊性生物相容性是生物体与医用材料相互作用的情况,主要是指血液相容性、组织相应性及医用高分子材料的生物降解吸收性。
第六章。1.纳米材料的基本含义是什么?简述纳米材料所表面出的新特性。
纳米的基本含义是什么:纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般为10~100nm。
它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构,后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。
简述纳米材料所表面出的新特性:1、小尺寸效应:
2、表面效应。
3、宏观量子隧道效应。
2.量子尺寸效应和小尺寸效应从概念上有何不同?举说明例两种效应所导致的结果。
量子尺寸效应--是指当粒子尺寸下降到某一数值时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时,导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。
小尺寸效应(small size effect),当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少,导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言,尺寸变小,同时其比表面积亦显著增加,从而产生如下一系列新奇的性质。
3.说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。
易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应,经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化,再经干燥烧结等后处理得到所需材料,基本反应有水解反应和聚合反应。
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