ch1 原子结构与键合.pptVIP

“结构”含义丰富，大致分四个层次：原子结构、原子结合键、材料中原子的排列、晶体材料的显微组织。 1.1 原子结构（Atomic Structure ） 1.1.1 物质的组成 物质是由无数微粒（分子、原子、离子）按一定方式聚集而成的集合体。 1.1.2 原子结构(atomic structure) 原子是由原子核(由带正电荷的质子和呈电中性的中子组成)和核外电子(带负电荷)构成。 原子结构的特点：体积很小，质量大部分集中于原子核内，原子核的密度很大。 金属原子的结构特点： 1.1.3 原子的电子结构 电子云(electron atmosphere) ——— 1.描述原子中一个电子的位置和能量用四个量子数(quantum number)：主量子数（电子层）、轨道量子数（电子亚层）、磁量子数（轨道数）、自旋角动量子数（自旋方向）。 2.核外电子排布遵循的规律：能量最低原理、Pauli不相容原理(Pauli principle)、Hund规则(Hund ’s rule)。 1879年 J.J Thomson 发现电子（electron),揭示了原子内部秘密 1911年 E.Rutherford提出原子结构有核模型 1913年 N.Bohr将 Bohr atomic model 核外电子的排布（electron configuration)规律 1.1.4 元素周期表（periodic Table of the Elements) 元素（Element）：具有相同核电荷的同一类原子总称，共116种，核电荷数是划分元素的依据 同位素（Isotope）：具有相同的质子数和不同中子数的同一元素的原子 元素有两种存在状态：游离态和化合态（Free State Combined Form) 7个横行（Horizontal rows)周期（period）按原子序数（Atomic Number)递增的顺序从左至右排列 18个纵行（column）16族（Group），7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个零族（Inert Gases）最外层的电子数相同，按电子壳层数递增的顺序从上而下排列。 一、一次键（化学键、主价键）1.金属键(metallic bond) 2.离子键(ionic bond) 一种材料由两种原子组成，且一种是金属，另一种是非金属时容易形成离子键 ( Ion bond)的结合(如图1.4-1)。由NaCl离子键的形成可以归纳出离子键特点如下： ??? 1.金属原子放弃一个外层电子，非金属原子得到此电子使外层填满，结果双双变得稳定。 ??? 2.金属原子失去电子带正电荷，非金属原子得到电子带负电荷，双双均成为离子。 ???3. 离子键键的大小在离子周围各个方向上都是相同的，所以，它没有方向性。 Cl和Na离子在引力和斥力作用下，相互保持r0的距离，即F＝0，能量E为最小（如图1.4-2）的位置。每一个Cl（或Na）离子与其近邻的Na（或Cl）离子均保持这种最低的能量关系，从而，形成NaCl特有的晶体结构，如图1.4-3所示。许多陶瓷材料主要是离子键结合的。离子键的结合能比较高，所以陶瓷材料的熔点也较高。 图 ? Cl和Na离子保持r0的距离 图? NaCl 晶体 3.共价键(covalent bond) 二、二次键（物理键、次价键） 靠原子之间的偶极吸引结合而成 1.范德华键（Van der waals bond) 2.氢键（Hydrogen bond） 三.混合键 四、结合键的本质及原子间距 原子的结合能E0—平衡距离下的作用能,相当于把两个原子完全分开所需的功。 结合能，又称结合键能，其值越大，原子结合愈稳定，熔点亦越高。（见表1.1） 1.3 原子的排列方式 一、晶体与非晶体 绝大部分陶瓷、少数高分子材料、金属及合金是晶体 多数高分子材料、玻璃及结构复杂材料是非晶体 ?区别： ⑴原子（分子）规排 ⑵固定熔点 ⑶各向异性 凝固与结晶 二、高分子链（High polymer Chain)1. 近程结构 （short-range structure) 单体 链节 聚合度 二、高分子链 1. 近程结构（short-range structure) (2) 分子结构 线型 支化 交联 二、高分子链 1. 近程结构 （short-range structure