材料化學(xué)答案檔

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1、習(xí)題一答案1、晶體一般的特點(diǎn)是什么?點(diǎn)陣和晶體的結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？答：(1)晶體的一般特點(diǎn)是：a、均勻性：指在宏觀觀察中，晶體表現(xiàn)為各部分性狀相同的物體b、各向異性：晶體在不同方向上具有不同的物理性質(zhì)c、自范性：晶體物質(zhì)在適宜的外界條件下能自發(fā)的生長出晶面、品棱等兒何元素所組成凸多面體外形d、固定熔點(diǎn)：品體具有固定的熔點(diǎn)e、對稱性：晶體的理想外形、宏觀性質(zhì)以及微觀結(jié)構(gòu)都具有一定的對稱性(2)晶體結(jié)構(gòu)屮的每個(gè)結(jié)構(gòu)基元可抽象成一個(gè)點(diǎn)，將這些點(diǎn)按照周期性重復(fù)的方式排列就構(gòu)成了點(diǎn)陣。點(diǎn)陣是反映點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)周期性的科學(xué)抽象，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)是點(diǎn)陣

2、理論的實(shí)踐依據(jù)和具體研究對象，它們Z間存在這樣一個(gè)關(guān)系：點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)=點(diǎn)陣+結(jié)構(gòu)基元點(diǎn)陣=點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)一結(jié)構(gòu)基元2、下圖是一個(gè)伸展開的聚乙烯分子，其屮C—C化學(xué)鍵長為1.54A。試根據(jù)C原子的立體化學(xué)計(jì)算分子的鏈周期。CCCCCCC答：因?yàn)镃原子間夾角約為109.5°,所以鏈周期=2X1.54AXsin(109.5/2)=2.51A3、出X射線法測得下列鏈型高分子的周期如下，試將與前題比較思考并說明其物理意義。化學(xué)式鏈周期聚乙烯醇2.52聚氯乙烯5.1聚偏二氯乙烯4.7答：由題中表格可知，聚乙烯醇的鏈周期為2.52A,比聚乙烯略

3、人，原因可能是-0H體積比H大，它的排斥作用使C原子間夾角變大，因而鏈周期加長，但鏈周期仍包含兩個(gè)C原子；聚氯乙烯的鏈周期為5.1A,是聚乙烯鏈周期的兩倍多，這說明它的鏈周期屮包含四個(gè)C原子，原因是原子的半徑較大C1原子為使原子間排斥最小，相互交錯(cuò)排列，其結(jié)構(gòu)式如下：HHCIHHHCIHHHCIHHH聚偏二氯乙烯鏈周期為4.7A比聚乙烯大的多，而接近于聚氯乙烯的鏈周期為5.1A,可知鏈周期仍包含4個(gè)C原子。周期縮短的原因是由于同一個(gè)C原子上有2個(gè)C1原子，為使排斥能最小它們將交叉排列，即每個(gè)C1原子在相鄰2個(gè)C1原子的空

4、隙處。這樣分子鏈沿C-C鍵的扭曲縮小了鏈周期。4.石墨分子如圖所示的無限伸展的層形分子請從結(jié)構(gòu)中引出點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單位來，己知分子屮相鄰原子間距為1.42A,請指出正當(dāng)結(jié)構(gòu)單位屮基本向量a和b的長度和它們之間的夾角。每個(gè)結(jié)構(gòu)單位中包括兒個(gè)碳原子？包括兒個(gè)C?C化學(xué)鍵？解：點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元為，基本向量長度2.41A,基木向量Z間夾角120°,每個(gè)結(jié)構(gòu)單元屮包含2個(gè)碳原子，包含三個(gè)C?C化學(xué)鍵。5.試敘述劃分正當(dāng)點(diǎn)陣單位所依據(jù)的原則。平面點(diǎn)陣冇哪幾種類型與型式？請論證其中只有矩形單位有帶心不帶心的兩種型式，而其它三種類型只有不帶心的型

5、式？答：劃分正當(dāng)點(diǎn)陣單位所依據(jù)的原則是：在照顧對稱性的條件卜，盡量選取含點(diǎn)陣點(diǎn)少的單位作正當(dāng)點(diǎn)陣單位。平面點(diǎn)陣可劃分為四種類型，五種形式的正當(dāng)平面格子：正方，六方，矩形，帶心矩形，平行四邊形。(a)(b)(c)(d)(a)若劃分為六方格子中心帶點(diǎn)，破壞六重軸的對稱性，實(shí)際上該點(diǎn)陣的對稱性屬于矩形格子。(b)(c)分別劃分為正方帶心和平行四邊形帶心格子時(shí)，還可以劃分成更小的格子。(d)如果將矩形帶心格子繼續(xù)劃分，將破壞直角的規(guī)則性，故矩形帶心格子為正當(dāng)格子。4.什么叫晶胞，什么叫正當(dāng)晶胞，區(qū)別是什么？答：晶胞即為空間格子將

6、晶體結(jié)構(gòu)截成的一個(gè)個(gè)大小，形狀相等，包含等同內(nèi)容的基本單位。在照顧對稱性的條件下，盡量選取含點(diǎn)陣點(diǎn)少的單位作正當(dāng)點(diǎn)陣單位，相應(yīng)的晶胞叫正當(dāng)晶胞。5.試指出金剛石、NaCl、CsCl晶胞中原子的種類，數(shù)目及它們所屬的點(diǎn)陣型式。答：原子的種類原子的數(shù)目點(diǎn)陣型式金剛石C8立方面心NaClNa+4cfNa+:4,Cl':4立方面心CsCl+?Cs與ClCs+:1,Cl:1簡單立方9?什么叫品面指標(biāo)，標(biāo)出下圖所示點(diǎn)陣單位中各陰影面的品面指標(biāo)。答：晶面指標(biāo)Chkl)是平面點(diǎn)陣面在三個(gè)晶軸上的倒易截?cái)?shù)之比，它是用來標(biāo)記一組互相平行且間

7、距相等的平面點(diǎn)陣面與品軸的取向關(guān)系的參數(shù)。(001)(110)(111)(011)(111)(101)10?晶面交角守恒是指什么角守恒，為何守恒？晶面的形狀和大小為什么不守恒？晶體外形一般說受那些因素的影響？答：晶面交角守恒定律，即是同一種晶體的每兩個(gè)相應(yīng)界附間的夾角保持恒定不變的數(shù)值，若對應(yīng)各相應(yīng)的晶面分別引法線，則每兩條法線Z間的夾角(晶面夾角)也必為一個(gè)常數(shù)。品面交角守恒定律是在1669年首先由斯蒂諾發(fā)現(xiàn)后經(jīng)過其他學(xué)者反復(fù)實(shí)測、驗(yàn)證，直至18世紀(jì)80年代才最后確定下來的。這一規(guī)律完全是由于晶體具有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)這一規(guī)律決

8、定的。因?yàn)榫w的大小和形狀不僅受內(nèi)部結(jié)構(gòu)的制約，還受外部因素的影響，所以晶面的形狀和大小是不守恒的。一般說來，品體外形除了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)制約，在一定程度上還受到外因，如溫度、壓力、濃度和雜質(zhì)的影響。11?論證在品體結(jié)構(gòu)中不町能存在五重旋轉(zhuǎn)軸。證明：設(shè)晶體屮有一n次螺旋軸通過。點(diǎn)，根據(jù)對稱元素取向定理，必有點(diǎn)陣面勺帀重軸垂