硅酸盐物理化学
出版时间： 2017年版
内容简介
本书内容包括硅酸盐物理化学基础、硅酸盐体系反应热力学、硅酸盐体系反应动力学三部分。第一部分对热力学的基本概念、理论和方法进行了扼要回顾，对典型氧化物和硅酸盐的晶体结构及其缺陷以及不同体系相图的特点进行了总结。第二部分重点论述了硅酸盐体系中8个一元体系、5个二元体系、6个三元体系和6个四元体系中主要物相的特点及其在不同物理化学条件下的相互关系，并对相关的热力学计算方法进行了介绍。第三部分在对固相反应特点及其影响因素总结的基础上，重点分析了硅酸盐体系的烧结动力学过程及其机制。 本教材适用于地质、矿业、建材类高等院校的材料学科研究生的教学，也可作为其他理工科高等院校材料学科研究生的参考教材，同时也可供材料科学与工程专业高年级本科生和科研人员作为参考书使用。
目录
第一篇硅酸盐物理化学基础
第一章热力学基础2
第一节热力学基本概念2
一、体系和环境2
二、状态和状态函数2
三、过程和途径3
四、功和热3
第二节热力学函数的性质及其关系式3
一、热力学函数的定义3
二、热力学函数关系式6
三、吉布斯-亥姆霍兹方程式8
第三节化学反应热效应8
一、反应热效应9
二、热化学方程式9
三、盖斯定律10
四、标准生成焓10
五、标准燃烧焓11
六、热效应与温度的关系11
七、相变过程和相变焓12
第四节标准摩尔熵及熵变的计算13
一、标准摩尔熵13
二、熵变的计算14
三、化学反应的熵变计算15
第五节标准摩尔吉布斯自由能及其改变量的计算15
一、标准摩尔吉布斯生成自由能15
二、吉布斯自由能变的计算15
三、化学反应吉布斯自由能变的计算16
第六节偏摩尔量与化学势16
一、偏摩尔量16
二、化学势17
第二章典型氧化物及硅酸盐的晶体结构19
第一节典型氧化物晶体结构19
一、AB型化合物结构19
二、AB2型化合物结构21
三、A2B3型结构23
四、ABO3型结构24
五、尖晶石型结构25
六、氧化物结构的一般规律27
第二节硅酸盐晶体结构27
一、硅酸盐化学组成的表示法27
二、硅酸盐晶体结构的特点28
三、硅酸盐晶体结构的类型28
第三章晶体结构缺陷37
第一节点缺陷37
一、点缺陷的类型37
二、点缺陷的表示方法38
三、点缺陷的化学反应表示法39
四、热缺陷浓度40
第二节固溶体42
一、固溶体的概念42
二、固溶体的分类42
三、置换型固溶体44
四、间隙型固溶体45
第三节非化学计量化合物46
一、非化学计量化合物的概念46
二、非化学计量化合物的类型46
第四节线缺陷48
一、位错的概念49
二、位错的基本类型和特征49
第五节面缺陷51
一、表面缺陷51
二、晶界缺陷51
三、相界缺陷52
第四章相平衡53
第一节相平衡的基本概念与相律53
一、体系53
二、相53
三、组分54
四、自由度和自由度数54
五、外界影响因素54
六、相律54
第二节一元体系55
一、一元体系的相律55
二、具有同质多晶转变的一元体系相图55
三、可逆多晶转变与不可逆多晶转变的一元体系相图56
第三节二元体系57
一、二元体系相图的相律及相图表示方法57
二、二元相图中的组成表示法57
三、二元体系相图的基本类型58
第四节三元体系69
一、三元体系的相律及相图表示方法69
二、三元体系组成的表示方法69
三、浓度三角形中的几个规则70
四、三元体系相图的基本类型73
五、分析复杂相图的主要步骤86
第二篇硅酸盐体系反应热力学
第五章一元体系88
第一节SiO2体系88
一、SiO2的主要存在状态及特征88
二、SiO2的主要变体88
三、SiO2变体的体积变化89
四、SiO2的高压变体91
五、射线辐射对SiO2变体的影响91
六、SiO2原料及其材料92
第二节Al2O3体系92
一、Al2O3的主要变体93
二、Al2O3·nH2O的加热脱水变化94
三、不同介质环境中Al2O3及其水化物的相关系94
四、Al2O3原料及其材料96
第三节FeO(Fe2O3)体系98
一、氧化铁系的相变化99
二、铁的价态与氧逸度的关系99
三、高温-高压下Fe-FeO相图100
四、FeO的结晶变体及其磁性特征101
五、氧化铁系矿物原料及其材料101
第四节CaO和MgO体系102
一、MgCO3与CaCO3的分解反应102
二、Mg(OH)2与Ca(OH)2的分解反应103
三、以Mg与Ca为主要组分的矿物原料与材料105
第五节TiO2体系106
一、TiO2的变体106
二、高压下TiO2的变体107
三、纳米TiO2的变体108
四、Ti-TiO2体系108
五、氧化钛系矿物原料及其材料109
第六节MnOn体系110
一、MnO2的变体110
二、低价氧化锰及其变体110
三、氧化锰系矿物原料及其材料112
第七节ZrO2体系113
一、ZrO2的变体113
二、锆石的性质及其变化115
三、氧化锆矿物原料及其材料116
第八节P2O5体系116
一、P2O5的变体116
二、P2O5矿物原料117
第六章二元体系118
第一节SiO2-Al2O3体系118
一、以红柱石族矿物为主晶相的SiO2-Al2O3体系118
二、以莫来石为主晶相的SiO2-Al2O3体系119
三、含羟基矿物的SiO2-Al2O3体系120
四、SiO2-Al2O3体系反应热力学121
五、SiO2-Al2O3体系矿物原料及其材料122
第二节SiO2-MgO（FeO）体系123
一、不含水的SiO2-MgO（FeO）体系123
二、含水的SiO2-MgO体系128
三、SiO2-MgO体系矿物原料及其材料128
第三节SiO2-CaO体系130
一、不含水的SiO2-CaO体系130
二、含水的SiO2-CaO体系133
三、SiO2-CaO体系矿物原料及其材料133
第四节SiO2（Al2O3）-K2O（Na2O，Li2O）体系134
一、SiO2-K2O体系135
二、SiO2-Na2O体系135
三、Al2O3-K2O（Na2O）体系135
四、SiO2-Li2O体系135
五、SiO2（Al2O3）-K2O（Na2O，Li2O）体系的材料学意义137
第五节SiO2-B2O3体系137
第七章三元体系139
第一节SiO2-Al2O3-MgO(FeO，MnO)体系139
一、SiO2-Al2O3-MgO体系139
二、SiO2-Al2O3-FeO（MnO）体系141
三、SiO2-Al2O3-MgO体系的材料学意义142
第二节SiO2-Al2O3-CaO(BaO)体系143
一、SiO2-Al2O3-CaO体系144
二、SiO2-Al2O3-BaO体系146
三、SiO2-Al2O3-CaO体系材料学意义148
第三节SiO2-Al2O3-K2O(Na2O)体系148
一、SiO2-Al2O3-K2O体系148
二、SiO2-Al2O3-Na2O体系150
三、SiO2-Al2O3-K2O(Na2O)体系相图的应用153
第四节SiO2-Al2O3-Li2O体系156
第五节SiO2-B2O3-Na2O体系158
第六节SiO2-B2O3-CaO体系161
第八章四元体系162
第一节SiO2-Al2O3-MgO-CaO体系162
一、SiO2-Al2O3-MgO-CaO体系的主要矿物162
二、Fo-Di-An-SiO2体系163
三、CMS2-CAS2-CS-C2MS2体系164
四、SiO2-Al2O3-MgO-CaO体系岩石165
第二节SiO2-Al2O3-MgO-Na2O体系166
第三节SiO2-FeO-Fe2O3-Al2O3（MgO）体系166
一、SiO2-FeO-Fe2O3-Al2O3体系166
二、SiO2-Fe2O3-FeO -MgO体系168
第四节SiO2-Fe3O4-Mg2SiO4 -CaAl2Si2O8体系168
第五节SiO2-Al2O3-MgO-Li2O体系169
第六节SiO2-Al2O3-MgO(CaO)-K2O(Na2O)体系170
第九章硅酸盐体系热力学计算172
第一节经典法172
一、经典法计算化学反应的ΔrGT172
二、经典法的应用173
第二节热力学势函数法174
一、热力学势函数法计算化学反应的ΔrGT174
二、热力学势函数法的应用175
第三篇硅酸盐体系反应动力学
第十章固相反应动力学180
第一节固相反应概述180
一、固相反应的含义180
二、固相反应的特点180
三、固相反应的分类180
第二节固相反应的过程及机理180
一、固相反应的过程180
二、相界面上反应和离子扩散的关系182
三、固相反应的中间产物183
第三节固相反应动力学183
一、固相反应的一般动力学关系式183
二、化学反应动力学范围185
三、扩散动力学范围186
第四节影响固相反应的因素191
一、温度、压力与气氛的影响191
二、反应物粒度及均匀性的影响192
三、矿化剂的影响193
四、反应物化学组成与结构的影响193
第十一章烧结反应动力学195
第一节烧结类型划分195
第二节固相烧结195
一、烧结阶段划分及特征196
二、固相烧结动力学198
三、烧结过程中的晶粒长大199
四、烧结体的不均匀性201
第三节液相烧结201
一、液相烧结的动力学过程202
二、液相烧结阶段划分202
三、液相烧结过程中的液相浸润204
四、液相烧结驱动力204
五、液相烧结的致密化机理205
六、液相烧结的晶界特征206
七、液相烧结过程中的晶粒生长与粗化207
八、液相烧结的典型相图207
九、反应液相烧结208
十、过渡液相烧结208
十一、液相烧结的复杂性208
第四节玻璃化209
一、传统陶瓷中的玻璃化209
二、黏度和表面张力对玻璃化过程的影响210
第五节液相烧结动力学模型214
第六节影响陶瓷材料致密化的因素217
第七节烧结过程中的晶化与过冷结晶217
附录222
附录Ⅰ矿物种英文名称、缩写符号、中文名称、化学式与理论组成222
附录Ⅱ29815K下一些物质的热力学参数225
附录Ⅲ一些重要反应的热力学方程232
附录Ⅳ一些重要物质的多晶转变与熔融热力学参数245
附录Ⅴ氧化物的分子量、密度和熔点249
参考文献250
