В пособии излагается первая часть лекционного курса по химии и технологии твердофазных материалов -со специальными свойствами, читаемого на химических факультетах Московского и Гаванского университетов. Рассмотрены особенности химической связи и структуры твердых тел, термодинамика, кинетика и механизм твердофазных реакций, ведущих к образованию практически важных материалов — ферритов, твердых электролитов, пьезо- и сегнетоэлект-риков. Пособие является первым обобщением подобного рода, связывающим между собой химию твёрдого тела и технологию твердофазных, материалов.
Для студентов химических факультетов университетов и технических вузов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 4
Глава 1
ХИМИЯ И НАУКА О МАТЕРИАЛАХ 5
Глава 2
КЛАССИФИКАЦИЯ ТВЕРДОФАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ 11
Глава 3 '2_*'i
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРУКТУРА ТВЕРДЫХ ТЕЛ 18
Глава 4
ТЕРМОДИНАМИКА ТВЕРДОФАЗНЫХ РЕАКЦИИ 69
Глава 5
ЯВЛЕНИЯ РАЗУПОРЯДОЧЕНИЯ И МЕХАНИЗМ ТВЕРДОФАЗНЫХ РЕАКЦИИ 120
Глава 6
КИНЕТИКА ТВЕРДОФАЗНЫХ РЕАКЦИИ ' 189
Глава 7
АКТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ТВЕРДОФАЗНЫХ
РЕАГЕНТОВ И ПРОДУКТОВ 224
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 251
ПРИЛОЖЕНИЕ '252
ПРЕДИСЛОВИЕ
Рамки традиционного университетского образования в последние годы значительно расширились и включают теперь ряд новых дисциплин, связанных с интересами народнохозяйственного развития. К числу таких дисциплин отно-» сится, в частности, наука о материалах, впитавшая в себя фундаментальные знания из области механики, физики, химии и технологии. Одна из важнейших задач этой науки — разработка новых процессов и новых типов твердофазных материалов со свойствами, удовлетворяющими разнообразные потребности
общества.
Именно поэтому специализация студентов на химических факультетах Московского и Гаванского университетов, в которых преподают авторы, включает курс по химии и технологии твердофазных материалов со специальными
свойствами.
Настоящая книга является первой частью учебного пособия, написанного-в полном соответствии с программами одноименных курсов в рамках существующего договора о научном и культурном сотрудничестве между Московским' и Гаванским университетами. В книге рассмотрены такие фундаментальные вопросы, как роль химии в твердофазном материаловедении и рациональная классификация твердофазных1 материалов, особенности химической связи и структуры твердых тел, термодинамика, кинетика и механизм твердофазных реакций, ведущих к образованию практически важных материалов (ферритов,, твердых электролитов, пьезо- и сегнетоэлектриков), химическая активность-твердых тел и ее проявления в разнообразных технологических процессах.
Хотя в научной литературе можно встретить монографии и даже учебные пособия, посвященные разработке и применению электротехнических материалов, люминофоров, полупроводников, ферритов, учебное пособие, соответствующее духу и целям университетского образования, до сего времени отсутствовало.
Во второй части посЬбия, которая будет издана позднее, главное внимание предполагается уделить технологии твердофазных материалов, включая кристаллические и аморфные порошки, поликристаллическую керамику, пленки и монокристаллы, а также процессам химического и криохимического синтеза, спекания и легирования, термической и термохимической обработки.
К каждой главе книги дан перечень рекомендуемой литературы. При написании первой части пособия авторы использовали материалы монографии Третьякова Ю. Д. Твердофазные реакции. М., Химия, 1978. Рассмотренные в книге примеры твердофазных реакций составляют лишь небольшую часть процессов, применяемых в настоящее время для получения твердых конструкционных материалов. Вместе с тем они позволяют понять характер трудностей, которые следует преодолевать всякий, раз, когда возникает задача получения! нового твердофазного материала со структурно-чувствительными свойствами. Авторы рассматривают эту книгу как' скромный вклад в сотрудничества Московского и Гаванского университетов и выражают благодарность всем, кто способствовал ее появлению.
ГЛАВА 1
ХИМИЯ И НАУКА О МАТЕРИАЛАХ
Современная научно-техническая революция тесно связана с использованием природных и получаемых искусственно материалов. Среди последних особое место занимают твердофазные материалы, роль которых исключительно возросла в последнее время. Например, освоение космического пространства немыслимо без создания специальных сплавов и керамических покрытий, устойчивых в жестких условиях межпланетных перелетов. Обеспечение всевозрастающих энергетических потребностей человечества привело к развитию атомной энергетики и созданию новых типов электрохимических систем, превращающих химическую энергию в электрическую и наоборот, с высоким КПД. Но атомная энергетика нуждается в твердофазных материалах, обеспечивающих эффективную радиационную защиту, а электрохимическим системам необходимы новые ' твердые электролиты и электродные материалы.
Проблема сохранения и восстановления природной среды, одна из актуальнейших ныне, не может быть успешно решена, если не будут созданы материалы, достаточно эффективные для очистки атмосферы, природных и сточных вод. Ими могут быть катализаторы окисления продуктов неполного сгорания топлива, твердые электролиты, выступающие в роли электрохимических фильтров промывных вод или ионообменные смолы. Современную эпоху иногда называют эпохой твердотельной электроники, базирующейся на широком использовании полупроводников, ферритов и сегнетоэлектриков. .'
От чего же зависят свойства твердофазных материалов? Как получить материалы с необходимым сочетанием электрических, магнитных, оптических или каталитических свойств? Ответ на эти вопросы призвано дать современное материаловедение, являющееся симбиозом физики, химии и технологических знаний. Наука о материалах («materials science») приобрела в последнее время колоссальный размах. Достаточно упомянуть 6 существовании специальных центров материаловедения практически во всех крупных американских, европейских и японских университетах. D СССР исследования в области материалов проводятся в акаде-. мических, научно-исследовательских институтах и в вузах. Существенный интерес к науке о материалах проявляют и в МГУ, в
Цена: 150руб.
