中国科学技术大学：《物理化学》课程教学资源（指导手册）Guidance Manual for Physical Chemistry III（共七部分）

Guidance Manual for Physical Chemistry il 003156.01 Yixuan Che University of Science and Technology of China

Copyright © 2021 Yixuan Che. All rights reserved. Guidance Manual for Physical Chemistry III 003156.01 Yixuan Che University of Science and Technology of China

前言 从古代人类文明对铁器陶瓷的使用，到21世纪信息交流十分发达的年代，人们对 材料的认知和应用日趋精密和复杂。物质、能源和信息共同构成了人类社会发展的三大 支柱，而材料作为物质研究的重要分支，对科学社会的发展有着十分重要的作用. 材料科学与工程(Materials Science and Engineering,MSE)这一学科概念从20 世纪60年代首先被提出，包括金属、机械、陶瓷、电子、高分子和化工等多个专业领 域。基于中国科学技术大学的专业与课程设置，化学学院材料物理与材料化学两个专 业，以及工程学院部分专业的学生都需要修读材料类相关的专业课程.对于化学院材料 类专业本科的学生，一般需要修读《物理化学Ⅲ（原“固体化学”）》、《固体物理》、《固 体材料结构基础》、《材料制备与加工》、《材料研究方法》、《材料物性》、《材料力学》等 专业课程。 这本指导手册适用于《物理化学》的学习.《物理化学I》作为材料专业大三 学生的第一门专业课，在材料科学的学习具有十分重要的地位，是今后大多数材料类课 程的基础，共包括三大部分的内容.本指导手册基于该课程的课件编写，根据编者对这 门课程的理解分成对应章节，并将主干内容分条编写. 本指导旨在帮助同学们更好地对本课程的知识内容进行复习和梳理，内容大多是 基于国内外相关教材整理得到，严禁出版和商用.如果在使用过程中发现有笔误或纰漏， 或者对本指导有任何好的意见和建议，都可以通过邮件(zz03120mai1.ustc.edu.cn) 进行联系。 最后祝各位同学学业有成，祝这中国科大材料系的教育越办越好！ 分w不 2021年秋季学期

前 言 从古代人类文明对铁器陶瓷的使用，到 21 世纪信息交流十分发达的年代，人们对 材料的认知和应用日趋精密和复杂．物质、能源和信息共同构成了人类社会发展的三大 支柱，而材料作为物质研究的重要分支，对科学社会的发展有着十分重要的作用． 材料科学与工程（Materials Science and Engineering，MSE）这一学科概念从 20 世纪 60 年代首先被提出，包括金属、机械、陶瓷、电子、高分子和化工等多个专业领 域．基于中国科学技术大学的专业与课程设置，化学学院材料物理与材料化学两个专 业，以及工程学院部分专业的学生都需要修读材料类相关的专业课程．对于化学院材料 类专业本科的学生，一般需要修读《物理化学 III（原“固体化学”）》、《固体物理》、《固 体材料结构基础》、《材料制备与加工》、《材料研究方法》、《材料物性》、《材料力学》等 专业课程． 这本指导手册适用于《物理化学 III》的学习．《物理化学 III》作为材料专业大三 学生的第一门专业课，在材料科学的学习具有十分重要的地位，是今后大多数材料类课 程的基础，共包括三大部分的内容．本指导手册基于该课程的课件编写，根据编者对这 门课程的理解分成对应章节，并将主干内容分条编写． 本指导旨在帮助同学们更好地对本课程的知识内容进行复习和梳理，内容大多是 基于国内外相关教材整理得到，严禁出版和商用．如果在使用过程中发现有笔误或纰漏， 或者对本指导有任何好的意见和建议，都可以通过邮件（zz0312@mail.ustc.edu.cn） 进行联系． 最后祝各位同学学业有成，祝这中国科大材料系的教育越办越好！ 2021 年秋季学期 i

使用说明 本指导共包括七大部分. 基本要求这一部分在每一章的开头编写，包括每一章的主干知识和重难点，用 于宏观性的梳理和帮助建立知识体系. 知识梳理根据课件中的大体内容顺序、其他课程中的涉及部分和编者的自身理 解分条编写，用以帮助完善知识体系 例题在相关知识点后编写，包括课件中的代表性例子、其他参考书中的例子 和学科相关的例子，属于这一知识在实际生产中的应用. 复习题内容包括与本章内容相关的作业题，是必须掌握的部分，也是考试前复 习的重要参考，需要熟练掌握。 练习题这一部分作为补充习题给出，包括国内外各大知名教材中的习题，可供 学有余力的同学使用. 模拟试题这一部分可供期末考试前的练习使用，其考点不完全为主干知识，从 而达到检验同学们复习过程中是否出现了漏洞的目的. 参考答案包括复习题、练习题和模拟试题等试题的答案，其中复习题和模拟试 题给出详细的解答过程，部分练习题给出结果，分别在每一章的最后给出

使用说明 本指导共包括七大部分． 基本要求 这一部分在每一章的开头编写，包括每一章的主干知识和重难点，用 于宏观性的梳理和帮助建立知识体系． 知识梳理 根据课件中的大体内容顺序、其他课程中的涉及部分和编者的自身理 解分条编写，用以帮助完善知识体系． 例 题 在相关知识点后编写，包括课件中的代表性例子、其他参考书中的例子 和学科相关的例子，属于这一知识在实际生产中的应用． 复习题 内容包括与本章内容相关的作业题，是必须掌握的部分，也是考试前复 习的重要参考，需要熟练掌握． 练习题 这一部分作为补充习题给出，包括国内外各大知名教材中的习题，可供 学有余力的同学使用． 模拟试题 这一部分可供期末考试前的练习使用，其考点不完全为主干知识，从 而达到检验同学们复习过程中是否出现了漏洞的目的． 参考答案 包括复习题、练习题和模拟试题等试题的答案，其中复习题和模拟试 题给出详细的解答过程，部分练习题给出结果，分别在每一章的最后给出． iii

目 录 图片列表 ix 表格列表 0引言：固体化学20向 1 1品体与品体结构 7 本章其本要求， 11晶体结构，7 1.2晶体中原子的堆积 11 1.3常见品体的结构.，. 。 13 1.4影响离子晶体结构的因素 22 例题1. 27 复习题1. 练习题1. 32 参考答案与解析1. 32 2晶体中的缺陷 37 本章基本要求 37 2.1引言. .37 22非点缺陷···· 38 2.3点缺陷和缺陷反应方程式 41 2.4金属氧化物中的掺杂缺陷.··.·. 42 例题2.44 复习题2 4 练习题2，. 5 参考答案与解析2. 46 3金屈氧化物中的缺陷平衡 49 本章基本要求·。，。·。.，·，。· 知 31缺陷化学中的平衡热力学. 3.2二元金属氧化物中的本征缺陷平衡.· 50 33非化学计量金属氧化物的缺陷平衡.·.51 34多缺陷共存的复杂缺陷平衡体系······ 53

目 录 图片列表 ix 表格列表 xv 0 引言：固体化学 20 问 1 1 晶体与晶体结构 7 本章基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.1 晶体结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 晶体中原子的堆积 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3 常见晶体的结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4 影响离子晶体结构的因素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 例题 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 复习题 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 练习题 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 参考答案与解析 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2 晶体中的缺陷 37 本章基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.1 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2 非点缺陷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.3 点缺陷和缺陷反应方程式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.4 金属氧化物中的掺杂缺陷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 例题 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 复习题 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 练习题 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 参考答案与解析 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3 金属氧化物中的缺陷平衡 49 本章基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.1 缺陷化学中的平衡热力学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.2 二元金属氧化物中的本征缺陷平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.3 非化学计量金属氧化物的缺陷平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.4 多缺陷共存的复杂缺陷平衡体系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 v

目录 3.5恒定掺杂浓度体系的缺陷平衡 53 3.6变化掺杂浓度体系的缺陷平衡 53 3.7缺陷化学的应用.· .53 例题3.54 复习题3.55 练习题3 56 参考答案与解析3.。 56 4固溶体 61 本章基本要求 61 41写引言.61 42影响置换型固溶体固溶度的因素 62 4.3研究固溶体的方法 62 5固相反应 65 本章基本要求 65 5.1引言 65 52周相反应的执力学.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.。，.，.， 66 5.3一种固态物质的反应 5.4固-固反应和固气反应 5.5两种氧化物间的固相反应 70 5.5.1两种氧化物反应生成一种复合氧化物.·············. 70 5.5.2固相复分解反应 72 5.6固相反应的动力学 5.6.1固相反应的一般动力学关系. 73 5.6.2化学反应动力学控制的反应 74 5.6.3扩散动力学控制的反应 75 5.7影响固相反应的因索 ” ” 75 例题5.，. 76 复习题5 77 练习题5 79 参考答案与解析5】 6因体表面化学 83 本章基本要求 83 6.1引言. 83 6.2固体的表面及其结构 84 6.2.1固体的表面 84

− vi − 目 录 3.5 恒定掺杂浓度体系的缺陷平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.6 变化掺杂浓度体系的缺陷平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.7 缺陷化学的应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 例题 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 复习题 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 练习题 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 参考答案与解析 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4 固溶体 61 本章基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.1 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.2 影响置换型固溶体固溶度的因素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.3 研究固溶体的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5 固相反应 65 本章基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.1 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.2 固相反应的热力学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.3 一种固态物质的反应 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.4 固-固反应和固-气反应 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.5 两种氧化物间的固相反应 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5.5.1 两种氧化物反应生成一种复合氧化物. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5.5.2 固相复分解反应 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.6 固相反应的动力学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 5.6.1 固相反应的一般动力学关系. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 5.6.2 化学反应动力学控制的反应. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5.6.3 扩散动力学控制的反应. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.7 影响固相反应的因素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 例题 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 复习题 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 练习题 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 参考答案与解析 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 6 固体表面化学 83 本章基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 6.1 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 6.2 固体的表面及其结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6.2.1 固体的表面 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

目录 -vii- 63固体的表面结构.·.。········ 85 64固体表面的特征. 85 复习题6.， 86 参考答案与解析6 87 7交流阻抗谱技术 g 本章基本要求 ，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，。，”，”， 8g 复习题7 89 参考答案与解析7···. 90 8相图 91 本章基本要求 ，。，。，。，。，。,。，。，。，。，。，。，。，。，。,。，。 91 81一元相图. 91 8.2二元相图 92 8.3三元相图 。，”。”。▣，。，。·。，。”，”，。”。”，” 94 8.3.1组成表示法. 94 8.3.2浓度三角形的基本规则.95 8.3.3基本类型 95 复习题8 .99 参考答案与解析8.105 A作业习题汇总 113 B模拟试题 139 C参考答案 147

目 录 − vii − 6.3 固体的表面结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 6.4 固体表面的特征 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 复习题 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 参考答案与解析 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 7 交流阻抗谱技术 89 本章基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 复习题 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 参考答案与解析 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8 相 图 91 本章基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.1 一元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.2 二元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 8.3 三元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 8.3.1 组成表示法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 8.3.2 浓度三角形的基本规则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 8.3.3 基本类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 复习题 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 参考答案与解析 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 A 作业习题汇总 113 B 模拟试题 139 C 参考答案 147

图片列表 1 钙钛矿型晶体的一般结构 2 Coll Code 153491 3 Coll.Code 15194 2 4 Coll Code 63356 5Col.Code92184. 4 1.1品胞的轴向和夹角（Callister-Fig.3.20)., 7 l.2七大晶系的晶胞几何形态(Callister-Tab.3.6) 9 1.3七大晶系之间的关系(West-ig.l.3) 1.414种Bravais格子的投影图（从垂直于ab面的方向）(West-Fig1.12) 10 1.5单层等径球密堆积和双层等径球密堆积(Callister-Fig.3.29) 11 1.6面心立方密堆积的堆积顺序和切掉一个角的fcc晶体结构(Callister-Fig.3.31) 。，。 11 1.7六方密堆积的堆积顺序(Callister-Fig.3.30)·· 11 1.8密堆积中的四面体空隙和八面体空隙(Callister-.Fig.3.32) 12 1.9从不同角度看密堆积中的四面体空隙和八面体空隙(West-Fg.1.23)·· 12 1.10八面体结构的(a)共顶、(b)共棱和四面体结构的(c)共棱(West-Fg.1.28)13 1.11NaC1的晶胞(Callister-Fig.3.5)和八面体共顶结构(West-Fig.l.31). 14 112CsCl的晶胞(Callister-Fig.3.6). 15 1.13闪锌矿的晶胞(Callister-Fig.3.6)和四面体共顶结构(West-Fig.1.33) 15 1.14纤锌矿的晶胞和四面体共顶结构(West-Fig.1.35) 15 1.15NiAs的晶胞和八面体共面结构(West-Fig1.35)··. 16 1.l6CaF2的晶胞(Callister-Fig.3.8)和Na2O中NaO4的四面体共棱结构 (West-Fig.1.34) 16 1.17Ti02晶胞的俯视图和3D结构(West-Fig.1.37) 16 1.l8几种钙钛矿型晶体的结构和钙钛矿的扭转畸变(Callister-Fig3.9,West, Fig.1.41). 17 1.19尖晶石型晶体的晶胞结构(West-Fig.1.44)············.·· 18 1.20MgAl2O4的3D结构和空间群(Wcst-Fig.1.44) 19 1.21ReO3和Na WYwwo3的晶胞示意图(West-Fig.l.43),. 20 1.22Si02之间的桥联(West-Fig1.52).··. 20 ix

图片列表 1 钙钛矿型晶体的一般结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Coll. Code 153491 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 Coll. Code 15194 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 Coll. Code 63356 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 Coll. Code 92184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1 晶胞的轴向和夹角（Callister-Fig. 3.20） . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 七大晶系的晶胞几何形态（Callister-Tab.3.6） . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 七大晶系之间的关系（West-Fig.1.3） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4 14 种 Bravais 格子的投影图（从垂直于 ab 面的方向）（West-Fig.1.12） 10 1.5 单层等径球密堆积和双层等径球密堆积（Callister-Fig.3.29） . . . . . . . 11 1.6 面心立方密堆积的堆积顺序和切掉一个角的 fcc 晶体结构（Callister-Fig.3.31） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.7 六方密堆积的堆积顺序（Callister-Fig.3.30） . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.8 密堆积中的四面体空隙和八面体空隙（Callister-Fig.3.32） . . . . . . . . 12 1.9 从不同角度看密堆积中的四面体空隙和八面体空隙（West-Fig.1.23） . . 12 1.10 八面体结构的 (a) 共顶、(b) 共棱和四面体结构的 (c) 共棱（West-Fig.1.28） 13 1.11 NaCl 的晶胞（Callister-Fig.3.5）和八面体共顶结构（West-Fig.1.31） . . 14 1.12 CsCl 的晶胞（Callister-Fig.3.6） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.13 闪锌矿的晶胞（Callister-Fig.3.6）和四面体共顶结构（West-Fig.1.33） . 15 1.14 纤锌矿的晶胞和四面体共顶结构（West-Fig.1.35） . . . . . . . . . . . . 15 1.15 NiAs 的晶胞和八面体共面结构（West-Fig.1.35） . . . . . . . . . . . . . 16 1.16 CaF2 的晶胞（Callister-Fig.3.8）和 Na2O 中 NaO4 的四面体共棱结构 （West-Fig.1.34） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.17 TiO2 晶胞的俯视图和 3D 结构（West-Fig.1.37） . . . . . . . . . . . . . 16 1.18 几种钙钛矿型晶体的结构和钙钛矿的扭转畸变（Callister-Fig.3.9，West￾Fig.1.41） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.19 尖晶石型晶体的晶胞结构（West-Fig.1.44） . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.20 MgAl2O4 的 3D 结构和空间群（West-Fig.1.44） . . . . . . . . . . . . . 19 1.21 ReO3 和 NaxWV x WVI (1−x)O3 的晶胞示意图（West-Fig.1.43） . . . . . . . . 20 1.22 SiO2 之间的桥联（West-Fig.1.52） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ix

-x- 图片列表 1.23SiO2的晶胞(Callister-Fig.3.11)和由SiO2分子构成的五种具有四面体 结构的硅酸盐离子(Callister-Fig.3.12) 20 1.24具有重复单元的二维硅酸盐片层结构示意图(Callister-Fig.3.13)和高岭 石粘土的结构(Callister-Fig.3.14) 21 1.25金刚石的晶胞(Callister-Fig.3.16)··············.···.·· 21 1.26石墨的晶体结构(Callister-Fig.3.17) 22 1.27Co的晶体结构(Callister-Fig.3.18) 22 1.28碳纳米管的晶体结构(Callister-Fig.3.18) 1.29LiF的电子密度图(West-Fig.3.1).·. 3 1.30LiP中Li核与F核连线上电子密度的变化(P-Pauling半径：G一Gold- schmidt半径；M-最小电子密度)(Vcst-Fig.3.2), 24 1.31阳离子半径和配位数的关系（以S-P第二套离子半径为基准）(West Fig.3.3） 26 1.32第三周期元素的氧化物键价与键长的关系(West-Fig.3.8) 1.33点阵能的静电理论模型示意图(West-Fig.3.5) 27 1.34例12图 28 1.35例1.3图. 1.36例1.4图. 29 1.37四次反演轴 30 1.38第3题图 31 1.39八面体空隙和四面体空隙.·.· 33 140四方底心格子是四方原始格子.······。··············· 34 2.1自由能与缺陷浓度的关系(West-Fig.2.1) 37 2.2刃型位错透视图(Callister-Fig.5.8) 38 2.3螺型位错示意图(Callister-Fig.5.9) 2.4 一种混合型位错示意图(Callister-Fig.5.10).·.·. 39 2.5小角度与大角度晶界及其晶界角(Callister-Fig.5.12) 40 2.6 Kroger-Vink符号的书写方法 3.1 Schottky缺陷的van't Hoff图 50 3.2缺氧化合物MO1-z的Brouwer图(Kofstad-Fig.3.2) ，。， 52 3.3第3题的Brouwer图.················· 58 3.4第5题的Brouwer图. 59 5.1 Ellingham图 67 68 5.3二级相变 68

− x − 图片列表 1.23 SiO2 的晶胞（Callister-Fig.3.11）和由 SiO2 分子构成的五种具有四面体 结构的硅酸盐离子（Callister-Fig.3.12） . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.24 具有重复单元的二维硅酸盐片层结构示意图（Callister-Fig.3.13）和高岭 石粘土的结构（Callister-Fig.3.14） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.25 金刚石的晶胞（Callister-Fig.3.16） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.26 石墨的晶体结构（Callister-Fig.3.17） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.27 C60 的晶体结构（Callister-Fig.3.18） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.28 碳纳米管的晶体结构（Callister-Fig.3.18） . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.29 LiF 的电子密度图（West-Fig.3.1） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.30 LiF 中 Li 核与 F 核连线上电子密度的变化（P—Pauling 半径；G—Gold￾schmidt 半径；M—最小电子密度）（West-Fig.3.2） . . . . . . . . . . . . 24 1.31 阳离子半径和配位数的关系（以 S-P 第二套离子半径为基准）（West￾Fig.3.3） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.32 第三周期元素的氧化物键价与键长的关系（West-Fig.3.8） . . . . . . . . 26 1.33 点阵能的静电理论模型示意图（West-Fig.3.5） . . . . . . . . . . . . . . 27 1.34 例 1.2 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.35 例 1.3 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.36 例 1.4 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.37 四次反演轴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.38 第 3 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.39 八面体空隙和四面体空隙 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.40 四方底心格子是四方原始格子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.1 自由能与缺陷浓度的关系（West-Fig.2.1） . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2 刃型位错透视图（Callister-Fig.5.8） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.3 螺型位错示意图（Callister-Fig.5.9） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.4 一种混合型位错示意图（Callister-Fig.5.10） . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.5 小角度与大角度晶界及其晶界角（Callister-Fig.5.12） . . . . . . . . . . 40 2.6 Kröger-Vink 符号的书写方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.1 Schottky 缺陷的 van’t Hoff 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.2 缺氧化合物 MO1−x 的 Brouwer 图（Kofstad-Fig.3.2） . . . . . . . . . . 52 3.3 第 3 题的 Brouwer 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.4 第 5 题的 Brouwer 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.1 Ellingham 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.2 一级相变 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 5.3 二级相变 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

图片列表 5.4固体的热分解反应过程 69 5.5固-固反应的双向扩散模型 69 5.6 置换-跳跃机制模型 70 5.7固气反应模型 70 5.8三种气相输运机理 5.9离子扩散机理. 71 5.10硅酸盐合成反应的机理 72 5.11相界面层在生成后可能还会发生变化 72 5.12硅酸盐合成反应的历程. 72 5.l3Jost双层模型（左）和Wagner镶嵌块模型（右) 5.14第5题图.· 6.1不同金属在其熔点时的摩尔表面自由能m和蒸发热△Hp之间的关系 7.1电学元件的复阻抗 90 7.2电学元件串并联的复阻抗和Nyquis图 90 8.1水的相图 91 8.2He的相图.， 92 8.3杠杆规则示意图 92 8.4组分间无任何作用的简单低共熔型二元相图············。·. 93 8.5 一致熔二元化合物的二元相图· 93 8.6不一致熔二元化合物的二元相图 87匀晶、共晶和包晶 94 8.8平行线法 94 8.9垂直法. 95 8.10简单低共熔类型的三元立体图.。， 96 8.11简单低共熔类型的三元投影图 96 8.12简单低共熔类型的析晶过程 8.13生成一个稳定的二元化合物的三元相图 97 8.14生成一个稳定的三元化合物的三元相图 。 98 8.15生成不稳定二元化合物的三元相图 98 8.16切线抑则 98 817析品过程的几种情况.。. 99 8.18析晶过程的一个例子 99 8.19第1题图 100 100 8.21第5题图 101

图片列表 − xi − 5.4 固体的热分解反应过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.5 固-固反应的双向扩散模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.6 置换-跳跃机制模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5.7 固-气反应模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5.8 三种气相输运机理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 5.9 离子扩散机理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 5.10 硅酸盐合成反应的机理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.11 相界面层在生成后可能还会发生变化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.12 硅酸盐合成反应的历程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.13 Jost 双层模型（左）和 Wagner 镶嵌块模型（右） . . . . . . . . . . . . 73 5.14 第 5 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 6.1 不同金属在其熔点时的摩尔表面自由能 γlm 和蒸发热 ∆Hvap 之间的关系 86 7.1 电学元件的复阻抗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 7.2 电学元件串并联的复阻抗和 Nyquis 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8.1 水的相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.2 He 的相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 8.3 杠杆规则示意图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 8.4 组分间无任何作用的简单低共熔型二元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8.5 一致熔二元化合物的二元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8.6 不一致熔二元化合物的二元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8.7 匀晶、共晶和包晶 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 8.8 平行线法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 8.9 垂直法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 8.10 简单低共熔类型的三元立体图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 8.11 简单低共熔类型的三元投影图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 8.12 简单低共熔类型的析晶过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 8.13 生成一个稳定的二元化合物的三元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 8.14 生成一个稳定的三元化合物的三元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 8.15 生成不稳定二元化合物的三元相图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 8.16 切线规则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 8.17 析晶过程的几种情况 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 8.18 析晶过程的一个例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 8.19 第 1 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 8.20 第 3 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 8.21 第 5 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

图片列表 8.22第6题图 101 8.23第7题图 102 8.24第8题图 102 8.25第9题图 103 8.26第11题图 103 8.27第12题图.· 104 8.28第13题图 104 8.29第14题图 105 8.30第4题答案图 10G 8.31第7题答案图 107 8.32第9(1)题答案图1 108 8.33第9(2)题答案图 108 8.34第10(1)题答案图 108 8.35第10(2)题答案图 108 8.36第10(3)题答案图 109 8.37第11(1-2)题答案图 109 8.38第11（5)题答案图 110 8.39第11(6)题答案图 110 8.40第12题答案图 8.41第13(2)题答案图 111 8.42第14题答案图 112 A.1八面体空隙和四面体空隙 113 A2第3题图.· 115 A3四方底心格子是四方原始格子 116 A.4第3项的Brouwer图 119 A.5第5题的Brouwer图.，.，.，.，.，.， 120 123 A7第29题答案图 124 A.8第41题图. ，。，。，。， 1 A.9第43题图.· 127 A10第44题答案图 128 A.11第45题图 128 A.12第46题图 129 A.13第47题图 130 A14第47题答案图 131 A.15第48题图. 131

− xii − 图片列表 8.22 第 6 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 8.23 第 7 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 8.24 第 8 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 8.25 第 9 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 8.26 第 11 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 8.27 第 12 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 8.28 第 13 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 8.29 第 14 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 8.30 第 4 题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 8.31 第 7 题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 8.32 第 9（1）题答案图 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 8.33 第 9（2）题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 8.34 第 10（1）题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 8.35 第 10（2）题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 8.36 第 10（3）题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 8.37 第 11（1-2）题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 8.38 第 11（5）题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 8.39 第 11（6）题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 8.40 第 12 题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 8.41 第 13（2）题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 8.42 第 14 题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 A.1 八面体空隙和四面体空隙 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 A.2 第 3 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 A.3 四方底心格子是四方原始格子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 A.4 第 3 题的 Brouwer 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 A.5 第 5 题的 Brouwer 图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 A.6 第 28 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 A.7 第 29 题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 A.8 第 41 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 A.9 第 43 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 A.10 第 44 题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 A.11 第 45 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 A.12 第 46 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 A.13 第 47 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 A.14 第 47 题答案图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 A.15 第 48 题图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131