硅酸盐,化学术语,所谓硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广,是构成多数岩石(如花岗岩)和土壤的主要成分。
硅酸盐基本理论
由于硅酸盐结构上的特点,种类繁多(硅酸盐矿物的基本结构是硅――氧四面体;在这种四面体内,硅原子占据中心,四个氧原子占据四角。这些四面体,依着四面体,依着不同的配合,形成了各类的硅酸盐)。它们大多数熔点高,化学性质稳定,是硅酸盐工业的主要原料。硅酸盐制品和材料广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。
硅酸盐结构众多、种类繁多:有岛状的橄榄石、层状的石英、环状的蒙脱石等等。
晶体结构理论:球体最密堆积原理(等径球体堆积和非等径球体堆积);配位体;鲍林规则;同质异晶(晶体的化学组成不同,但它们的晶体结构类型不同);异质同晶(化学组成相同,不同热力学条件下,它们的结构类型不同)。硅酸盐结构分类(按照硅氧四面体在空间的组合情况,可以把硅酸盐分成岛状、链状、层状和架状四种)。
缺陷理论:点缺陷(空位、填隙原子、取代原子);线缺陷(位错);点缺陷过程(热缺陷过程,杂质缺陷过程,非化学计量缺陷过程);固溶体;
玻璃的无规则网络学说及晶子学说:晶子学说认为玻璃的结构是由与该玻璃成分一致的晶态化合物组成的。但这个晶态化合物的尺度远比一般多晶体中的晶粒小,故称为晶子。这个学说的主要实验依据是玻璃的X线衍射图形。无规则网络学说 每个硅原子与周围四个氧原子组成硅氧四面体[SiO4],各四面体之间通过顶角互相连接而形成向三度空间发展的网络,但其排列是无序的,因此整个玻璃是一个不存在对称性及周期性的体系。易形成无规则网络的阳离子称为网络形成离子(它们的氧化物则称为网络形成体或网络基体),Si4+就是一种典型的网络形成离子。
表面与界面的概念:固体的表面现象与液体相似,通常把一个相和它本身蒸气(或真空)接触的分界面称为表面。一个相与另一相(结构不同)接触的分界面称为界面。固体的表面能:表面能的含义是每增加单位表面积时,体系自由能的增量。固体的表面能可以通过实验测定或理论计算法来确定。润湿是固液界面上的重要行为。润湿的热力学定义是:固体与液体接触后,体系(固体+液体)的吉布斯自由能降低时,就称润湿。根据润湿程度的不同可分为附着润湿、铺展润湿及浸渍润湿三种。
相图:相律——;基本概念(相、组份、自由度);分析相图的几个规则(杠杆、切线、连线、三角形规则、等含量规则、反比例、背向性规则、重心规则)。
扩散定律:菲克第一定律:在扩散过程中,单位时间内通过单位横截面积的质点数目(或称扩散流量密度)J正比于扩散质点的浓度梯度C;扩散的微观机制:晶体中原子或离子可能迁移的方式有五种:空位、亚间隙、间隙、环易位和易位,主要为空位和间隙两种。本征扩散和非本征扩散:本征扩散是指空位来源于晶体结构中本征热缺陷(缺陷)而引起质点的迁移。非本征扩散是由不等价杂质取代造成晶格空位,由此引起的质点迁移。
固相反应定义:(广义)凡是有固相参与的化学反应都可称为固相反应。(狭义)固相反应物之间发生化学反应生成新的固相产物的过程。影响固相反应的主要因素有:反应物化学组成和结构;反应物颗粒尺寸及分布;反应温度、压力、气氛;矿化剂的加入等。
相变的概念:相变过程是物质从一个相转变为另一个相的过程。一般相变前后相的化学组成不变,因而相变是一个物理过程不涉及化学反应。马氏体转变:马氏体转变是固态相变的基本形式之一。在许多金属、固溶体和化合物中可观察到马氏体转变。一个晶体在外加应力的作用下通过晶体的一个分立体积的剪切作用以极迅速的速率而进行的相变称为马氏体转变。
烧结:根据烧结粉末体所出现的宏观变化提出了烧结的宏观定义,一种或多种固体(金属、氧化物、氮化物、粘土……)粉末经过成型,在加热到一定温度后开始收缩,在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体,这种过程称为烧结。为了揭示烧结的本质提出了烧结的微观定义,由于固态中分子(或原子)的相互吸引,通过加热,使粉末体产生颗粒粘结,经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。
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