第三章 凝聚态材料的形成.pptVIP

第1页，共32页，星期日，2025年，2月5日前言凝聚态也称凝聚相，从力学角度看包括固态（相）、液态（相）和介于液气之间转折的临界态；从动力学角度看包括晶态（相）、非晶态（相）以及液晶中间态金属、高分子、无机非金属等材料都离不开凝聚态的问题第2页，共32页，星期日，2025年，2月5日第一节形成凝聚态材料的必要条件凝聚态由许多原子或分子组成反应方向热力学角度材料的原子质量角度第3页，共32页，星期日，2025年，2月5日1.从热力学角度H、C、O、N、S等最简单的一些元素：原子量较小，物质的化学位高

化学位的表达：△Z=△H-T△S

根据热力学第二定律当△Z0时，反应才能进行

△Z=Z终-Z始0，即Z终Z始

如水向低处流，就是由高势能向低势能发展第4页，共32页，星期日，2025年，2月5日体系放热△H﹤0：利于反应进行熵增△S﹥0：也有利于反应进行温度T越高，越有利反应进行②当△H﹥0时，就要看T△S的大小了，T△S越大，越有利于反应进行因此，△H和T△S是相互竞争的关系③第5页，共32页，星期日，2025年，2月5日2.从原子质量角度通过△H和T△S的关系来判断反应方向并不是唯一的方法，还可以通过原子质量法《PolymerHandbook》列出了下表1H12C14N16O原子的向量H2O2001H2O（2001）CO20102CO2（0102）HNO31013HNO3（1013）第6页，共32页，星期日，2025年，2月5日H2O（2001）CO2（0102）HNO3（1013）2001HH2OC0102=CO2N1013HNO3O原子向量矩阵原子矩阵分子矩阵第7页，共32页，星期日，2025年，2月5日举例：一个容器中有CH4、CH2O、O2、H2O四种分子，请问它们之间如何反应？用热力学方法：查Ho、So，求△Z，判断是否小于0用原子质量法：

aCH4+bCH2O+cO2+dH2O≡0第8页，共32页，星期日，2025年，2月5日HCOCH4410CH2O211O2002H2O201CH4、CH2O、O2、H2O第9页，共32页，星期日，2025年，2月5日abcd410211002201HCO≡0反应系数矩阵原子向量矩阵原子矩阵abcd410211002201HCO≡0≠0∵∴按原子量从小到大的顺序排列第10页，共32页，星期日，2025年，2月5日即：4a+2b+0c+2d=0a+b+0c+0d=00a+b+2c+d=0b=-ac=ad=-aaCH4-aCH2O+aO2-aH2O≡0CH4-CH2O+O2-H2O≡0CH4+O2→CH2O+H2O16323018第11页，共32页，星期日，2025年，2月5日③结论从上例中，我们可以得到以下结论：分子量向平均的方向变化

如：16+32=30+18分子结构向多原子化物质转变：

如：CH4+O2→CH2O+H2O

（右边的物质比左边的复杂）

即耗散原理（自然界都遵循这个原理）第12页，共32页，星期日，2025年，2月5日耗散理论指把散耗掉，变成有规律有秩序的系统。由著名的学者Pricogin提出，该理论指出自然界并不按照热力学孤立体系向熵增加的方向转移，而是向有规律、有秩序的方向发展，这种发展过程在相当程度上先借助于外界能量，建立新的“建筑物”，越完好的“建筑”其所用的能量越大，因此破坏这种“建筑物”所需的能量也越高。从无生命过渡到由生命的过程和形成代代相传的遗传基因的过程，高能量的ATP起着非常重要的作用，没有ATP就没有生命之活力第13页，共32页，星期日，2025年，2月5日作业用向量方法推理看C、H2如何变成PE密闭体系，CH3OH、H2、CO2、H2O、CO五种物质的反应方向如何CH4、N2、O2、H2O、（加CH2O也行）等物质，证明自然界中能否自己生成甘氨酸（HOOCCH2NH2）第14页，共32页，星期日，2025年，2月5日二、凝聚动力源化学键力四种：（原子与原子之间）分子间作用力四种：（分子与分子之间）共价键的σ