材料科学与工程基础第二版考试必备宝典.doc

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1、第1章绪论1．材料科学与工程的四个基本要素解：制备与加工、组成与结构、性能与应用、材料的设计与应用2．金属﹑无机非金属材料﹑高分子材料的基本特性解：①金属材料的基本特性：a.金属键；b.常温下固体，熔点较高；c.金属不透明，具有光泽；d.纯金属范性大、展性、延性大；e.强度较高；f.导热性、导电性好；g.多数金属在空气中易氧化。②无机非金属材料的基本性能：a.离子键、共价键及其混合键；b.硬而脆；c.熔点高、耐高温，抗氧化；d.导热性和导电性差；e.耐化学腐蚀性好；f.耐磨损；g.成型方式：粉末制坯、烧结成型。③高

2、分子材料的基本特性：a.共价键，部分范德华键；b.分子量大，无明显熔点，有玻璃化转变温度（Tg）和粘流温度（Tf）；c.力学状态有三态：玻璃态、高弹态和粘流态；d.质量轻，比重小；e.绝缘性好；f.优越的化学稳定性；g.成型方法较多。第2章物质结构基础1．在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？解：泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则2．电离能及其影响电离能的因素解：电离能：从孤立原子中，去除束缚最弱的电子所需外加的能量。影响因素：①同一周期，核电荷增大，原子半径减小,电离能增大；②同一族，原子半径增大，

3、电离能减小；③电子构型的影响，惰性气体；非金属；过渡金属；碱金属；3．混合键合实例解：石墨：同一层碳原子之间以共价键结合，层与层之间以范德华力结合；高分子：同一条链原子之间以共价键结合，链与链之间以范德华力结合。4.将离子键，共价键，金属键按有无方向性进行分类，简单说明理由有方向性：共价键无方向性：离子键，金属键③金属键：正离子排列成有序晶格，每个原子尽可能同更多的原子相结合，形成低能量的密堆结构，正离子之间相对位置的改变不破坏电子与正离子间的结合力，无饱和性又无方向性。②共价键：共用电子云最大重叠，有方向性③离子

4、键：正负离子相间排列，构成三维晶体结构，无方向性和饱和性5.简述离子键，共价键，金属键的区别6.为什么共价键材料密度通常要小于离子键或金属键材料金属密度高的两个原因：第一，金属有较高的相对原子质量。第二，金属键没有方向性，原子趋于密集排列。7.影响原子(离子)间距的因素：（1）温度升高,原子间距越大,热膨胀性；（2）离子价负离子的半径>其原子半径>正离子的半径（3）键能增强，原子距离缩短，键长减少（C-C单,双,叁键）；（4）相邻原子的数目(配位数)配位数增加，相邻原子的电子斥力越大,原子间距增大。相邻原子的数目越

5、多，原子间距（结合原子或离子有效半径）越大。8.原子的电子排布式按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布。解：N:1s22s22p3O:1s22s22p4Si:1s22s22p63s23p2Fe:1s22s22p63s23p63d64s2Cu:1s22s22p63s23p63d104s1Br:1s22s22p63s23p63d104s24p59． 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。 解：①金属材料：简单金属（指元素周期表上主族元素）的结合键完全为金属键，过渡族金属的结合键

6、为金属键和共价键的混合，但以金属键为主。 ②陶瓷材料：陶瓷材料是一种或多种金属同一种非金属（通常为氧）相结合的化合物，其主要结合方式为离子键，也有一定成分的共价键。 ③高分子材料：高分子材料中，大分子内的原子之间结合方式为共价键，而大分子与大分子之间的结合方式为分子键和氢键。 ④复合材料：复合材料是由二种或者二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合键非常复杂，不能一概而论。10．比较键能大小，简述各种结合键的主要特点，简述结合键类型及键能大小对材料的熔点﹑密度﹑导电性﹑导热性﹑弹性模量和塑性有何影响。解：键能大小：

7、化学键能>物理键能共价键≥离子键>金属键>氢键>范德华力共价键中：叁键键能>双键键能>单键键能结合键的主要特点：①金属键，由金属正离子和自由电子，靠库仑引力结合，电子的共有化，无饱和性，无方向性；②离子键以离子为结合单元，无饱和性，无方向性；③共价键共用电子对，有饱和性和方向性；④范德华力，原子或分子间偶极作用，无方向性，无饱和性；⑤氢键，分子间作用力，氢桥，有方向性和饱和性。结合键类型及键能大小对材料的熔点﹑密度﹑弹性模量和塑性的影响：①结合键的键能大小决定材料的熔点高低，其中纯共价键的金刚石有最高的熔点，金属的

8、熔点相对较低，这是陶瓷材料比金属具有更高热稳定性的根本原因。金属中过渡金属具有较高的熔点，这可能是由于这些金属的内壳层电子没有充满，是结合键中有一定比例的共价键。具有二次键结合的材料如聚合物等，熔点偏低。②密度与结合键类型有关，金属密度最高，陶瓷材料次之，高分子材料密度最低。金属的高密度有两个原因：一个是由于金属原子有较高的相对原子质量，另一个原因是因为金属