1. 化学键（离子键、共价键、金属键）--主价键
氢键----介于范德华键和主价键之间 组合键 物理键（范德华键）----次价键
无机非金属结构主要包含：离子键、共价键和混合键 无机非金属材料包括：离子晶体、共价晶体、混合晶体
1.1.1 离子键
定义：正负离子间的静电作用为离子键。 决定离子晶体的结构因素包括以下几个方面： 离子半径、球体最紧密堆积程度、配位数、离子的极化 形成两种空隙：四面体空隙和八面体空隙
极化：带电离子所产生电场对另一离子的电子云发生作用，使离子大小形状发生改变，这种现象。 极化率：离子自身被极化的作用； 极化力：极化周围离子的作用。 影响：
离子极化
偶极 离子间距变化
晶体结构类型变化
离子配位数变化
1.共价键
定义：由两个或者多个原子共同使用它们的外层电子，在理想情况下，达到电子饱和的状态，由此组成较为稳定和坚固的化学结构叫做共价键 2.金属键 性能特点：
1)良好的导电性及导热性； 2)正的电阻温度系数； 3)良好的强度及塑性； 4)特有的金属光泽。 3.范德华键
分子间以微弱静电引力相引而结合在一起。 没有方向\\饱和性
例：NaCl 晶体中，已知Na+ 离子和Cl-半径分别为0.102nm 和 0.181nm，确定正负离子的配位数并计算一个晶胞中有多少个NaCl分子？ 解：
配位数：R+/R_=0.102/0.181=0.56 在0.414～0.732之间，可以确定 Na: CN=6
分子数 Na: ?*12+1=4,
Cl:1/8*8+1/2*6=4 ,即Z=4
例：CsCl 晶体中，已知Cs+ 离子和Cl-半径分别为0.174nm 和 0.181nm，确定正负离子的配位数并计算一
个晶胞中有多少个CsCl分子？ 解：
配位数 R+/R_=0.174/0.181=0.96 在0.732～1之间，可以确定 Cs: CN=8 分子数 Cs: 1
Cl:1/8*8=1 ,即Z=1 2、硅酸盐结构特点：
① 结构中Si4+间没有直接的键，而它们是通过O2–连接起来的。 ② 结构是以硅氧四面体为基础的。 ③ 每一个O2–只能连接2个硅氧四面体。 ④硅氧四面体的联接方式
氧原子用于键合的是两个具有方向性的轨道：
(1)共顶：[SiO4]各单元之间通常以共顶的方式相联接 ([SiO4]顶角上氧与相邻硅氧四面体共用)。 (2)偶尔共棱：相邻两个[SiO4]两个顶角上氧共用。 (3)从不共面:(相邻两个[SiO4] 三个顶角上氧共用)。 4.硅酸盐结构
根据[SiO4]间的共顶情况，硅酸盐结构形式： 一、岛状结构硅酸盐 二、组群状结构硅酸盐 三、链状结构硅酸盐 四、层状结构硅酸盐 五、架状结构
桥氧：部分氧的价键被饱和，如连接两个硅氧四面体，达到饱和的氧；--------非活性氧 非桥氧：价键未被饱和，如两个硅氧四面体连接后，剩余的氧。--------------活性氧 1.2.3 晶体结构缺陷
缺陷的含义：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。 理想晶体：质点严格按照空间点阵排列。 实际晶体：存在着各种各样的结构的不完整性。
分类方式：
几何形态：点缺陷、线缺陷、面缺陷等
形成原因：热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷等
1、点缺陷
定义：理想晶体中一些原子被外界原子所取代，或者在晶格间隙中掺入原子、或者留有原子空位，从而破坏了晶体结构中质点有规则的周期性排列，引起质点间势场的畸变或者造成结构的不完整或者缺陷。 分类：晶格位置缺陷、组成缺陷和电荷缺陷
类型:弗仑克尔缺陷（Frenkel defect）和肖特基缺陷（Schottky defect） 弗伦克尔缺陷 特点：
①空位与间隙粒子成对出现，数量相等； ②晶体体积不变；
③正负离子半径相差大，易形成该缺陷。 肖特基缺陷
特点：
①晶体体积增大；
②离子晶体，正负离子成对出现； ③一般离子半径相差不大容易形成。 2、线缺陷（位错） 分类：
依据:位错根据位错线和滑移方向; 分为：刃位错(垂直)和螺位错(平行) 位错线：
晶体中质点滑移时，滑移面和未滑移面的一条交界线。 4、固溶体 分类：
（一）根据外来组元在主晶相中所处位置 ，可分为置换固溶体和间隙固溶体。
（二）按外来组元在主晶相中的固溶度，可分为连续型(无限型)固溶体和有限型固溶体。 影响置换型固溶体的因素：
1）离子大小；2）离子价；3）晶体结构；4）电负性
以r1和r2分别代表半径大和半径小的溶剂(主晶相)或溶质(杂质)原子(或离子)的半径，
当 时，溶质与溶剂之间可以形成连续固溶体。当超过15% ，则为部分互溶固溶体。 1.3.1 非晶态的类型
非晶态物质由无机玻璃（传统氧化物、重金属氧化物及氟化物玻璃等）、凝胶、非晶态半导体、无定型炭以及金属玻璃等组成。
1.3.2 非晶态的X射线散射特征
晶体：晶体能够看到尖峰，主要是由于原子规则排列构成 一定间隔的晶面，而在那些晶面发生X衍射；
非晶体：原子排列不规则，形成散射。 3.粘度--组成关系
在硅酸盐熔体中，粘度随着碱金属氧化物含量的增加而急剧降低。-----粘度大小由熔体中硅氧四面体连接程度决定，碱金属氧化物增加，导致硅氧四面体连接程度下降。
当：O:Si比值很低，[SiO4]的聚合度高，对粘度起主要作用的是[SiO4]的Si?aO键的强度，随着R2O中R半径减小，R对于四面体中Si?aO键的削弱能力加强，因此粘度按照半径增加增大；当O:Si比值较高时，对粘度起主要作用的是连接[SiO4]的R键的强度，故键强较大的离子，其碱金属硅酸盐熔体粘度高。 材料的性能包括使用性能和工艺性能两方面。使用性能是材料在使用条件下表现出的性能，如热学、力学、电学、磁学、光学、化学性能以及由各种物理效应现实的功能等； 如金属的导电性以及变形性均较好。 2.2.2 硬度
硬度是物质抵抗机械变形能力的总和。主要取决于键的强度 测试方法：压入试验；划痕试验，回跳试验理论强度远远大于实际强度？
实际材料内部存在缺陷和表面微裂纹，缺陷部位和基体的弹性模量或热膨胀系数往往不同，微裂纹常常就从这些缺陷部位触发出来，而在裂纹端部产生应力集中。 1、电子导电
材料的导电能力大小，主要由载流子的浓度和它们的迁移速率决定的，载流子可以是：电子、空穴或者离子
2.3.5 化学性能
+
+
+
化学侵蚀来源：周围介质中水、酸和碱 材料因素：化学组成和结构稳定性
硅酸盐水泥的概念及生产工艺
国标GB175-2006规定：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥，也称波特兰水泥。 不掺加混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号P·I；
掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为II型硅酸盐水泥，代号P?II硅酸盐水泥的生产工艺——“两磨一烧”工艺
生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种
冷却目的： 改善熟料质量与易磨性；降低熟料的温度，便于运输、储存、 和粉磨 回收热量，预热二次空
气，降低热耗、提高热利用率。
冷却方式：急冷 归纳硅酸三钙结构特征
1）硅酸三钙常温介稳状态的高温型矿物，其结构式热力 学不稳定的； （2）Al、Mg进入晶格并形成固溶体，固溶程度越高，活性越大；
（3）Ca离子较正常配位数低，并且处于不规则状态，因而Ca具有较高的活性； （4）结构中存在较大的空穴或通道，可以使OH离子很容易进入晶格。 归纳β- C2S 结构特征
（1）β- C2S 常温介稳状态的高温型矿物，其结构式热力 学不稳定的； （2）钙离子具有不规则配位，具有较高活性；
（3）β- C2S 中有杂质和稳定剂存在，使之形成固溶体，提高了它的结构活性； （4）结构中不存在较大的空穴或通道，水化速度慢。 铝酸三钙
组成 [AlO6]八面体 [CaO6]
9-
10-
-2+
2+
3+
2+
八面体 [AlO4]四面体
5-
钙离子配位不规则，松散连结，具有较大活性
铝离子有两种配位（4、6），[AlO4]四面体变形，铝离子活性大结构内部有较大孔穴，OH-离子容易进入，易水化 铁铝酸四钙
（1）结构是由[FeO4]四面体和[AlO6]八面体相互交叉组成 （2）固溶体形式存在。 总结归纳：
高温时形成的一种固溶体，在铝离子取代铁离子时引起晶格稳定性降低。 5.2.4 玻璃相
孰料烧至熔融时，部分液相在冷却过程中来不及析晶的结果---热力学不稳定。 水化的五个阶段----硅酸三钙水化反应过程 Ⅰ诱导前期
特点：加水立即发生急剧反应，放热速率很快，持续时间大约15min； C3s与水作用：
钙离子溶出----富硅层（吸引钙离子）----双电层 原因：球磨冷却使表面有很多活性点 Ⅱ诱导期--静止期 特点：反应速率及其缓慢
过程：溶液中Ca离子浓度增加单未达到饱和，故C3S中溶出Ca离子速度减缓，产生诱导。
2+
2+
5-
；
Ⅲ 加速期
特点：反应重新加快，反应速率岁随时间而增长，出现第二次放热高峰，浆体逐渐凝结硬化 诱导期结束---初凝 加速期结束---终凝；
过程：溶液中Ca离子和OH离子浓度增加，达到饱和，形成CH晶核，使双电层作用减弱，故C3S中溶出Ca离子速度重新加快。
注意：C--S--H在C3S表面沉淀，使钙离子溶出速度减慢，当加速作用=减速作用时，速度最大。 Ⅳ衰退期
特点：反应速率随时间而下降，水化作用逐渐受扩散速率控制。
过程：C--S--H覆盖在C3S表面，阻碍离子迁移，导致水化速度降低或者水化作用衰退。 Ⅴ 稳定期
特点：反应速率很低，反应过程基本趋于稳定，水化完全受扩散速度控制。
过程：新生成的水化产物沉淀在C3S颗粒周围，并且水化物的微结构越来越密实，对H2O阻碍作用更大，故速度很慢，水化完全为扩散速率控制。 硅酸二钙的水化
β- C2S和C3S水化过程极其相似，只是反应速率为前者的1/20----结构决定。 铝酸三钙的水化 问题：
① C3A形成的水化物不稳定，易转换成立方装的C3AH6，不利于浆体网状结构的形成与稳定； ②纯水中，C3A水化较快，浆体凝结很大；
③水化产物转化时，孔隙率大大增加，进而引起强度降低。
问题：OH-比H2O更易渗入C3A结构中，使其解体更迅速，所以水化更快，短时间既有大量的板状C4AH13形成而使浆体速凝。
2+
-2+
总结概括硅酸盐水泥的水化 ： Ⅰ阶段--钙矾石形成阶段：
孰料遇水，水泥中的C3A首先水化，并在石膏存在的条件下迅速生成钙矾石（AFT），AFT覆盖在颗粒表面，使水化速率减慢，导致诱导期开始； Ⅱ阶段--C3S水化阶段：
由于C3S开始水化，形成C-S-H和CH相，当石膏体系消耗完毕，AFT向AFm转变，此过程C4AF和C2S都参与了反应；
Ⅲ阶段--结构形成和发展
随着水化产物的增多，相互交织连生，浆体逐渐开始硬化。 水化过程中的几种情况
a. 水化不是在纯水中，而是在各种离子的溶液中，且各离子浓度随水化时间不断发生变化； b. 可能发生二次水化
c. 各种矿物之间对水化过程产生影响。 水化速度及其影响因素
水化速率：单位时间内的水化程度或水化深度。
水化程度：一定时间内发生水作用的量与完全水化量的比值。 影响因素：Ⅰ 矿物组成与结构；---C3A >C4AF > C3S > C2S
Ⅱ 水泥粒子大小；--颗粒小，水化速度快； Ⅲ 水灰比；--加水了增加，水化速度快； Ⅳ 温度；温度升高，水化速度加快；
Ⅴ 混合材料及外加剂类型和数量：--减水剂或者缓凝剂；
