固体无机化学 第2版PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 固体无机化学的内容和任务 1

1.2 固体物质的分类 2

1.3 固体无机化学的研究热点和前沿 2

1.3.1 新的反应和合成方法 3

1.3.2 非整比化合物 3

1.3.3 晶界、表面和低维化合物 4

1.3.4 新型稀土化合物 5

1.3.5 异常价态和价态起伏 6

1.3.6 功能材料 7

1.3.7 纳米材料 7

第二章 晶体结构 9

2.1 点阵 9

2.1.1 一般概念 9

2.1.2 直线点阵 10

2.1.3 平面点阵 11

2.1.4 空间点阵 12

2.1.5 点阵和群 12

2.2 晶体的对称性 13

2.2.1 晶体的宏观对称元素与对称操作 14

2.2.2 晶体的微观对称性 18

2.3 32个点群 19

2.4 14种空间点阵 22

2.4.1 布拉维法则 22

2.4.2 14种空间点阵 22

2.5 230个空间群 24

2.6 晶胞中的微粒、晶棱和晶面符号 25

2.6.1 微粒的分数坐标 25

2.6.2 晶棱指标 26

2.6.3 晶面符号 26

2.6.4 d间距公式 27

2.7 点阵和晶体的关系 28

2.8 金属键和金属晶体 28

2.9 离子键和离子晶体 30

2.10 共价键和共价键晶体 33

2.11 分子间作用力和分子型晶体 34

2.12 氢键和氢键型晶体 35

2.13 混合键型晶体 37

习题 38

第三章 晶体结构缺陷 40

3.1 晶体结构缺陷的类型 40

3.2 点缺陷 40

3.2.1 点缺陷的类型 40

3.2.2 缺陷的表示方法 42

3.2.3 书写缺陷反应式的基本原则 43

3.2.4 点缺陷的浓度 45

3.3 热缺陷 46

3.3.1 肖特基（Schottky）缺陷 46

3.3.2 弗仑克尔（Frenkel）缺陷 47

3.3.3 肖特基和弗仑克尔缺陷生成的热力学 48

3.4 色心 51

3.5 缺陷簇 54

3.6 非整比和缺陷 57

3.7 换位原子 59

3.8 线缺陷 60

3.9 面缺陷 62

3.10 扩展缺陷 62

3.10.1 堆积层错 62

3.10.2 亚晶粒界和反相畴界 64

3.10.3 晶体学切变结构 64

习题 67

第四章 固溶体 68

4.1 概述 68

4.1.1 固溶体的含义 68

4.1.2 固溶体的分类 68

4.1.3 固溶体的表示方法 70

4.1.4 固溶体的特点 70

4.2 取代固溶体 71

4.2.1 离子尺寸 71

4.2.2 晶体结构 72

4.2.3 离子电荷 73

4.3 填隙固溶体 73

4.4 异价取代固溶体 73

4.4.1 离子补偿机理 74

4.4.2 电子补偿机理：金属，半导体和超导体 77

4.5 对形成固溶体条件的进一步讨论 80

4.6 固溶体的性质 81

4.6.1 卫格定律（Vegare's law）与雷特格定律（Retger's law） 81

4.6.2 固溶体的电性能 82

4.6.3 固溶体的光学性质 83

4.7 研究固溶体的实验方法 87

4.7.1 X射线粉末衍射 87

4.7.2 差热分析（DTA） 89

4.7.3 密度测量 90

习题 91

第五章 固体物质的合成与制备 93

5.1 固体物质的典型合成与制备方法 93

5.1.1 制陶法（ceramic method） 93

5.1.2 水热法和高压法 93

5.1.3 热熔法 97

5.1.4 化学气相沉积法 99

5.2 软化学和绿色合成方法 108

5.2.1 概述 108

5.2.2 先驱物法 111

5.2.3 溶胶-凝胶法 113

5.2.4 拓扑化学反应 118

5.2.5 低热固相反应 123

5.2.6 助熔剂法 128

5.2.7 流变相反应 128

5.3 纳米粉体的制备 133

5.3.1 由固体制备纳米粉末 133

5.3.2 由溶液制备纳米粉末 134

5.3.3 由气体制备纳米粉末 134

5.4 非晶态固体的制备 136

5.4.1 熔体冷却法 137

5.4.2 液相析出法 137

5.4.3 气相凝聚法 137

5.4.4 晶体能量泵入法 138

5.5 单晶生长 138

5.6 薄膜的制备 143

5.6.1 化学及电化学方法 143

5.6.2 物理方法 144

5.7 精细陶瓷材料的制备 145

5.7.1 粉末的制备 146

5.7.2 粉末加工和成型 147

5.7.3 烧结 147

习题 148

第六章 固体物质的表征 149

6.1 概述 149

6.2 结构表征 150

6.2.1 固体的形貌、光学特性和表面 151

6.2.2 固体颗粒的表征 152

6.2.3 显微结构分析 158

6.2.4 表面分析 160

6.2.5 晶态表征 163

6.2.6 波谱技术 172

6.3 组成和纯度表征 181

6.3.1 化学分析 182

6.3.2 原子光谱分析法 183

6.3.3 分光光度法（spectrophotometry） 183

6.3.4 特征X射线分析法 184

6.3.5 X射线激发光学荧光光谱（X-ray excited optical fluorescence spectroscopy） 186

6.3.6 质谱（mass spectrometry） 186

6.3.7 中子活化分析（activation analysis with neutron） 187

习题 188

第七章 热分析 190

7.1 概述 190

7.2 热重法（TG） 191

7.2.1 热重分析的基本原理 192

7.2.2 热重曲线 192

7.2.3 影响热重曲线的因素 195

7.2.4 微商热重法（DTG） 197

7.3 差热分析（DTA） 200

7.3.1 差热分析的基本原理 200

7.3.2 差热曲线的特性 202

7.3.3 影响差热曲线的因素 203

7.3.4 微商差热分析（DDTA） 205

7.4 差示扫描量热法（DSC） 207

7.4.1 差示扫描量热法的基本原理 208

7.4.2 DSC曲线及其表达 209

7.4.3 影响因素 211

7.5 热机械分析 212

7.6 热分析的联用 213

7.6.1 概述 213

7.6.2 同时联用技术 214

7.6.3 串接联用技术 217

7.7 热分析的应用 225

7.7.1 玻璃和高聚物特征温度的测定 226

7.7.2 多形体相变及性质控制 230

7.7.3 材料的鉴定和热稳定性 231

7.7.4 相图的测定 234

7.7.5 分解机理 235

7.7.6 焓和热容的测量 236

7.7.7 反应动力学研究 238

习题 239

第八章 固体的扩散和表面化学 240

8.1 引言 240

8.2 扩散的机理 240

8.3 柯肯德尔效应——互扩散 242

8.4 扩散的定律 243

8.5 金属原子的扩散 244

8.6 离子的扩散 245

8.7 表面的热力学性质 248

8.7.1 表面张力和表面自由能 248

8.7.2 表面能的理论估计 249

8.8 表面扩散 250

8.8.1 晶体表面的缺陷模型 251

8.8.2 随机行走理论（kandom walk） 252

8.8.3 宏观扩散参数 253

8.8.4 扩散定律 254

8.9 表面蒸发 257

8.10 表面吸附 258

8.10.1 物理吸附和化学吸附 258

8.10.2 吸附等温线 260

8.10.3 吸附层的结构 261

8.11 表面催化 262

8.11.1 催化反应 262

8.11.2 表面催化反应的条件 262

8.12 电子表面态 263

8.12.1 电子表面态及其分布 263

8.12.2 电子表面态的研究方法 264

8.1.3 纳米粒子的表面 264

习题 265

第九章 相平衡和相转变 268

9.1 相律 268

9.2 杠杆定律 270

9.3 单元体系的相图 271

9.3.1 H2O体系 272

9.3.2 SiO2体系 272

9.3.3 凝聚的单元体系 273

9.4 二元体系的相图 274

9.4.1 完全互溶的二元体系 274

9.4.2 有低共熔点的完全不互溶的二元体系 275

9.4.3 有低共熔点的部分互溶的二元体系 275

9.4.4 有转熔（包晶）反应的部分互溶的二元体系 276

9.4.5 生成同成分熔融化合物的二元体系 277

9.4.6 生成异成分熔融化合物的二元体系 277

9.5 三元体系相图 278

9.5.1 三元相图的表示法 278

9.5.2 三元相图的分类 279

9.6 相变的定义和热力学分类 280

9.6.1 相变的定义 280

9.6.2 相变的分类 280

9.7 固态相变动力学 283

9.7.1 相变的热力学驱动力 283

9.7.2 成核 284

9.7.3 长大和总转变速率 288

9.7.4 固体中扩散控制的转变 290

9.7.5 固体中的马氏体转变 292

9.8 相转变的机理 294

9.9 钢的相变 295

习题 296

第十章 固相反应 298

10.1 固相反应的属性 298

10.1.1 固相反应的分类 298

10.1.2 研究固相反应的目的和意义 298

10.1.3 固相反应的驱动力 299

10.1.4 固相反应的机理 299

10.2 单一固相的反应 300

10.3 固-固相反应 302

10.3.1 加成反应 302

10.3.2 交换反应 303

10.4 粉末和烧结反应 305

10.4.1 粉末反应 305

10.4.2 烧结反应 310

10.5 固-气相反应 311

10.6 固-液相反应 316

10.7 影响固相反应的因素 317

10.7.1 固体的表面积 317

10.7.2 温度 318

10.7.3 压力与气氛 318

10.7.4 化学组成和结构 319

10.7.5 矿化剂 319

10.8 固相反应的研究方法 320

10.8.1 综合热分析 321

10.8.2 高温X射线分析 322

10.8.3 试料成型研究法（pellet method） 323

习题 324

第十一章 固体的电性质 326

11.1 金属，半导体和绝缘体 326

11.2 能带理论 327

11.3 金属和绝缘体的能带结构 331

11.3.1 金属的能带结构 331

11.3.2 绝缘体的能带结构 332

11.4 半导体的能带结构 332

11.5 半导体的应用 337

11.6 无机固体的能带结构 339

11.7 无机固体的颜色 343

11.8 超导性与超导体 344

11.8.1 超导体的基本特征 345

11.8.2 超导体的分类及性质 346

11.8.3 超导隧道效应 347

11.8.4 超导理论基础 348

11.8.5 超导体研究进展和应用 350

11.9 电介体 351

11.10 铁电性 356

11.11 热释电性 362

11.12 压电性 362

11.13 铁电体、压电体及热释电体的应用 364

习题 368

第十二章 固体的磁性质 370

12.1 基本理论 370

12.1.1 物质在磁场中的行为 370

12.1.2 居里（Curie）定律和居里-韦氏（Curie-Weiss）定律 373

12.1.3 磁矩的计算 375

12.1.4 磁有序及超交换 376

12.2 典型的磁性材料 378

12.2.1 金属和合金 378

12.2.2 过渡金属氧化物 381

12.2.3 多元氧化物 383

12.3 磁性材料的应用 396

12.3.1 变压器磁芯 396

12.3.2 信息储存 397

12.3.3 磁泡储存器 397

12.3.4 永磁体 398

12.4 巨磁电阻效应及应用 398

12.4.1 磁电阻和巨磁电阻 398

12.4.2 巨磁电阻材料 399

12.4.3 双交换机理 401

12.4.4 巨磁电阻的应用 402

习题 404

第十三章 固体的光学性质 405

13.1 光和固体的相互作用 405

13.2 折射和色散 406

13.3 全反射与光导纤维 407

13.4 发光现象和发光体 408

13.4.1 概述 408

13.4.2 位形坐标模型 410

13.4.3 发光体 412

13.4.4 反斯托克斯发光体 414

13.5 光的吸收与激光 414

13.5.1 光的吸收 414

13.5.2 固体激光器 416

习题 419

第十四章 固体的热学性质和机械性质 420

14.1 晶格的热振动和热容 420

14.1.1 晶格的热振动 420

14.1.2 热能和热容 421

14.2 热膨胀 425

14.3 热传导 428

14.4 热电效应 429

14.4.1 汤姆逊（Thomson）效应 429

14.4.2 佩尔蒂尔（Peltier）效应 430

14.4.3 西别克（Seebeck）效应 430

14.4.4 热电偶 432

14.5 耐热无机材料 434

14.6 应力和变形 435

14.7 弹性系数 437

14.8 塑性变形 438

14.9 固体材料的强化 440

习题 441

第十五章 固体无机材料及其设计 442

15.1 材料的分类 442

15.2 固体无机材料的设计 444

15.2.1 引言 444

15.2.2 材料设计的含义 445

15.2.3 材料设计中应该考虑的构造 447

15.2.4 组织—微细构造的设计 451

15.2.5 形状控制 454

15.3 非晶态物质 455

15.3.1 玻璃的通性 455

15.3.2 玻璃的结构 455

15.3.3 玻璃态形成的条件 457

15.3.4 光导纤维用玻璃 458

15.3.5 其他非晶态材料 460

15.4 纳米粒子 461

15.5 复合材料 462

15.6 储氢材料 463

15.7 固体电解质 467

15.7.1 固体电解质的结构及性质 467

15.7.2 氧浓度测定原理 470

15.7.3 固体电解质在电池中的应用 472

15.8 锂离子电池正极材料 475

15.8.1 锂离子电池简介 475

15.8.2 锂离子电池正极材料概述 478

15.8.3 几种重要的正极材料 479

15.9 非线性光学材料 502

15.10 阴极射线致色和光致色材料 505

习题 507

附录 508

附录1 基本物理和化学常数 508

附录2 分子能量单位 508

附录3 SI基本单位的名称和符号 509

附录4 某些SI导出单位的名称、符号和定义 509

附录5 非SI单位换算为SI单位的换算系数 510

附录6 温度的换算 510

参考文献 511