发布时间 : 星期六 文章材料化学习题汇总更新完毕开始阅读
5.超分子：由两种或两种以上分子以非共价键的分子间作用力结合在一起而形成的、较复杂的、有组织的缔合体，并能保持确定的完整性，具有特定的相行为和比较明确的微观结构和宏观特征。
6.分子识别：不同分子间的一种特殊的、专一的相互作用。
7.超分子自组装：一种或多种分子，依靠分子间相互作用，自发地结合起来，形成分立的或伸展的超分子。
8. 萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。
9.反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。
10.NaCl型离子晶体负离子属于立方最紧密堆积，其配位数为6，所占空隙为正八面体，所占空隙分数为1。
11.CsCl型离子晶体负离子属于简单立方，其配位数为8，所占空隙为立方体，所占空隙分数为1。
12.影响离子半径的因素很多，但最主要的是配位数和构型。
13.一个离子的半径是不定的，它和离子所处的特定条件有关，一般常以NaCl构型的半径作为标准，对其余构型的半径应作一定的校正。
14.哥希密特离子半径是从球形离子间堆积的几何观点来计算离子半径。 15.离子极化的会使键能、晶格能的增加，引起键长的缩短，产生从离子键向共价键过渡的键型变异。
16.原则上，离子晶体中各配位多面体之间可通过共顶点或共棱或共面连接，共面连接会大大缩短M-M键的距离，使同号离子间的排斥能增加，降低晶体结构的稳定性，所以在典型的离子化合物中主要采用共顶点连接的方式。 17.冰是一种典型的分子晶体，石墨是一种典型的混合晶体。 18.在极性分子间存在着色散力、取向力和诱导力等分子间作用力。 19.分子间作用力是一种较弱的作用力，在非极性分子间存在着色散力。 20.石墨分子是一种混合键型的分子，在石墨层之间存在着π?π作用。 21.形成超分子时，要求分子间达到能量和空间结构的匹配，称之为识别，超分子自组装是靠分子间作用力来完成的。
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22.金刚石属于原子晶体，节点间的作用力是共价键，晶体中无单独分子，整个晶体为一个大分子。
23.在立方金刚石晶体结构中，碳原子形成呈椅式构象的六元环，每个C—C键的中心点为对称中心；在六方金刚石中一部分 C—C 键采用重叠式构象，平行C轴的 C—C 键中心点具有镜面对称性。
24.单晶硅是制造太阳能电池的一种重要原料，对其纯度要求很高，一般要求纯度达到99.999％。
25.氮化硼质地柔软，具有润滑性能，是一种白色的固体，又称白石墨；碳化硅具有与金刚石相似的晶体结构，熔点很高，硬度近于金刚石，又称金刚砂。 26.普通玻璃的成份是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2；工业上制水泥的主要原料是黏土、石膏和石灰石，普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）。
27.金刚石和氮化硼都是硬度较高的材料，在钢铁的切削、磨削方面，选用氮化硼要好一些。
习题解答
1.传统无机材料主要有哪些，有何特点？
答：传统的无机非金属材料指以硅酸盐为主要成分的材料（如玻璃、水泥和陶瓷等），并包括一些生产工艺相近的非硅酸盐材料。传统的 非金属材料主要有：高熔点，高硬度，不导电，低膨胀系数，脆性大等特性。 2.CsCl的晶胞如下图所示，请写出Cl-和Cs+的分数坐标。 答：Cl-的分数坐标为：
Cs+的分数坐标为：
2.为什么可将离子晶体的结构归于不等径圆球密堆积的问题?
答：离子晶体的结构多种多样，而且有的很复杂。但复杂的离子晶体结构一般都是典型的简单结构形式的变形，故可将离子晶体的结构归结为几种典型的结构形式。
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2.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? 答：若将离子近似的看作具有一定半径的弹性球，两个相互接触的球形离子的半径之和即等于核间的平衡距离，这就是一般所说的离子半径的意义。离子半径本来应该是指离子电子云的分布范围，但是按照量子力学计算，离子的电子云密度是无穷的，因此严格的说，一个离子的半径是不定的，它和离子所处的特定条件有关。
3.什么是金属原子半径、离子半径、共价半径、范德华半径，它们有何不同？ 举例说明。
答：金属原子半径：用 X 射线衍射法可以测定金属单质的结构，从金属晶体的晶胞参数可以求出两个邻近金属原子间的距离，他的一半就是原子半径。金属原子半径随配位数不同稍有变化，配位数高，半径大。
离子半径：在离子晶体中，相邻的正负离子间存在着静电吸引力和离子外层电子云相互作用的排斥力，当这两种作用力达成平衡时，离子间保持一定的接触距离。若将离子近似的看作具有一定半径的弹性球，两个相互接触的球形离子的半径之和即等于核间的平衡距离，这就是一般所说的离子半径的意义。 Van de waals 半径：代表相邻分子中原子之间最小接触距离的平均值。 4. 金刚石结构中C原子按面心立方排列，为什么其堆积系数仅为34%？ 答：为了分析晶体结构方便起见，金刚石结构中C原子可以看成按面心立方排列。但实际上由于C原子之间是共价键，具有方向性和饱和性，每个C原子与4个C原子形成共价键（紧密相邻），所以并没有达到紧密堆积（紧密堆积时每个原子同时与12个原子紧密相邻），其晶体结构内部存在很多空隙。所以其堆积系数仅为34%，远远小于紧密堆积的74.05%.
2. 同为碱土金属阳离子Be2+、Mg2+、Ca2+，其卤化物BeF2和SiO2结构相同，MgF2与TiO2（金红石型）结构相同，CaF2则有萤石型结构，分析其原因。
答：碱土金属离子Be2+、Mg2+、Ca2+，随着原子序数的增大，离子半径逐渐增大，极化性能变化不大。当阴离子同为F-时，使得其r+/r-增大，配位数增大，由BeF2的4配位到MgF2的6配位，再到CaF2的8配位。 3.为什么在AX型晶体结构中，NaCl型结构最多？
答：在AX型晶体结构中，一般阴离子X的半径较大，而阳离子A的半径较小，
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所以X做紧密堆积，A填充在其空隙中。大多数AX型化合物的r+/r-在0.414～0.732之间，应该填充在八面体空隙，即具有NaCl型结构；并且NaCl型晶体结构的对称性较高，所以AX型化合物大多具有NaCl型结构。
4.MgAl2O4晶体结构中，按r+/r-与CN关系，Mg2+、Al3+都填充八面体空隙，但在该结构中Mg2+进入四面体空隙，Al3+填充八面体空隙；而在MgFe2O4结构中，Mg2+
填
充八面体空隙，而一半Fe3+填充四面体空隙。
答：按照阳、阴离子半径比与配位数之间的关系，Al3+与Mg2+的配位数均应该为6，填入八面体空隙。但是，根据鲍林规则，高电价离子填充于低配位的四面体空隙时，排斥力要比填充八面体空隙中较大，稳定性较差，所以Al3+填入八面体空隙，而Mg2+填入四面体空隙。
而在MgFe2O4结构中，由于Fe3+的八面体择位能为0，可以进入四面体或八面体空隙，当配位数为4时，Fe3+离子半径0.049nm，Mg2+离子半径0.057nm，Fe3+在四面体空隙中更加稳定，所以Mg2+填充八面体空隙、一半Fe3+填充四面体空隙。 5. 何为离子极化，影响离子极化的因素有哪些？
答：正负离子相互接近时，由于各自原子核对对方电子云的吸引和对对方原子核的排斥，总会引起对方电子云主要是最外层电子云的变形，使电子云分布的重心偏离原子核，这种现象称为离子极化。影响极化率的因素主要有：（1）离子半径越大，极化率越大；（2）无论是正离子或负离子都有极化作用和变形性两个方面，但负离子极化率一般大于正离子，因为正离子较小，电子云不易变形，所以不易被极化，反之正离子却具有较高的极化力使异号离子极化，负离子则相反；（3）正离子价数越高极化率越小，负离子价数越高极化率越大。 6.分子晶体有何特点？
答：（1）较低的熔沸点；（2）较小的硬度；（3）固态或熔融状态下一般不导电；（4）分子晶体的熔沸点随相对分子量的增加、氢键的存在而升高；（5）分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子间作用力类型相关 —— 相似相溶。 7.硅酸盐在结构上最基本的特征是什么？
答：（1）以（SiO4)4-作为结构基元，四个O2-以正四面体方式配位于Si4＋周围，形成硅氧四面体；（2）Si4＋之间不存在直接接触，通常是通过共用的氧原子将硅氧四面体连接在一起以形成有限和无限扩展的配位多核阴离子。
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