无机材料物理化学(共享).doc

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1、无机材料物理化学（硅酸盐物理化学）适应专业：硅酸盐工程类，材料工程类前言：材料科学，人们対材料的微观结构与宏观表现关系的认识，开成一门独立的学科，它着重于探求材料的结构，组成和性能三者的规律以及它们之间有机联系。这些联系往往从观察物理现彖和化学现彖的联系着手，在方法上采用物理化学的方法。材料（硅酸盐）物理化学——无机材料物理化学，即：用物理化学的方法去研究硅酸盐的结构、组成、性质2间的规律和关系。（硅酸盐包括晶体，玻璃体、熔体，固溶体）材料（硅酸盐物理化学四人组成）1、聚集状态的结构2、热力学与相平衡3、动力学4、材料性质（力学、热力学、电学、光学）对应本书章节1、第一、二、三、四、五、六、七

2、章2、第八、九、十、H^一章学习物理化学所具备的基础《物理化学》《岩相学》《无机材料结构基础》后续课程：《无机材料物理性能》以及《无机材料工艺学》硅酸盐特理化学是在物理化学在基础上，总结了硅酸盐工艺的共性规律而形成的。教材：《无机材料物理化学》武汉理工大学岀版社周亚栋主编参考书：《硅酸盐物理化学》《陶瓷物理化学》《陶瓷导论》《材料科学与工程导论》《硅酸盐热力学》《粘土胶体化学讨论》《无机结构化学》《陶瓷物理及化学原理》热力学回顾第一节爛的统计解释•、判断一个过程是否自动进行的科学方法及重要性如：高温一低温高压一低压高浓一低浓（化学位梯度）高内能一低内能（白由焙减少）热力学的定律爛判据对于材料工

3、程事先判断自动进行的方向、限度的重要性;1、判断材料各种场合下稳定性，可靠性;2、选择新材料合成的最佳工艺条件;3、预测各种材料的最佳配方。二、爛成为一切过程是否自动进行的判据1、热力学几率（PROBABITITY）见书1系统气体扩散实例对于四个原子的分配方式及宏观状态得出概率可知:本质上：宏观上的自动过程，微观上是热力学几率小的状态变化热力学几率大,如原子数从4-100,贝IJW1/103°-1029/103°,即质点的概率更大。即：热力学的定律。在孤立体系屮，一•切自动过程都是使体系自一种几率的状态变成几率人的状态，直到几率增至最人。（2）爛的提出几率做判据有两个缺点，（1）没有加和性。（

4、2）与热力学数据无联系。故再引入一•个函数S—爛，即S=kenw，与系统微观状态数成正比和对数关系。体系A和体系B,其热力学几率分别为Wa和Wb吋，组成新体系A+B时,新热力学几率是Wa+b=WaWb代入上式：Sa+b=K1hwa_b=KlnwAWB=KlnwA+K1iiwb=Sa+Sb即，怖具有加和性质，且自动过程是热力学几率增加的过程也是爛增加的过程，K—比例系数。并且爛能够与热力学数据建立联系。第二节吉布斯自由焙和化学势一、吉布斯自由焙爛：孤立体系数据，但一•般，恒温，恒丿玉条件下进行的过程，引入吉布斯自由焰：G=H-TSi^闭体系屮，若变化过程在恒温、恒压条件下，不做体积功二、化学势化

5、学势作为判据更为准确，而在等温等压条件下，进行化学反应或相变，其是否能自动进行主要考虑化学势，自由恰决定化学反应或相变方向最本质的因素，是化学反应的推动力。第一章相平衡相变化过程：液体蒸发、气体凝聚、多晶转变。i定条件下相Zl'llj的转变过程。即：相变过程。相平衡；多相系统屮，当每-•相物体生成速度与消失速度相等时。即宏观上相间无物质转变移动，便是平衡状态。本章研究，多相系统状态，系统有哪几相，各相组成及相对量，温度床力组分浓度决定多相系统状态。相图（状态图）平衡吋，用几何图形描述多相系统在一定条件下的状态，图屮每一点叫状态点。相图用于研究平衡状态硅酸盐制品的形成过程，系统发生相变时状态，从

6、而控制这些变化过程。并通过工业处理，和预期所制得的产甜，也能依据相图，确定原料配料，选择烧成制度，估计产品性能。第一节基本概念一、相系统屮具有相同物理化学性质的均匀部分称为相，相与相Z间有界而分开，例如：一杯水，酒精水，甘油水、水泥生粉及对于（1）气体之间（一般一相）（2）液体Z间（一相或多相）（3）固体Z间（除生成固溶体外均为多相）相以P表示,P=1单相系统,P=2二相系统,P=3三相系统。二、组分数把平衡系统各相组成表示出来的化学物质称组分，具最小数H叫独立组分数，用C表示。如NaCl水溶液，一个相但组分数C=2而CaCO3=Ca+COt,虽物质03,但有一•个平衡关系，最小数H俩两种特质

7、理可以独改变，故C=3-l=2•般如无机反应，则C=化学物质数，建立化学平衡，贝归组分数C=化学物质数一独立化学平衡数。O1,单元系统；02二元系统；C=3三元系统；04四元系统。三、自由度数不引起系统新相产生或旧札I消失的条件下，在一•定范围内任意独立改变的变量（如温度、压力、浓度等）的数ri称为自由度数，以f表示如水，一定范围T、P改变F=2凝聚系统：系统屮固札I和液札I产生蒸气床与大气床相比