《化学与材料》PPT课件

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1、化学与材料第二章1学习本章的重要性与目的理解材料的重要性。理解化学是一门工具，是制造新物质或新材料的主要手段。学会从化学角度解析典型材料的特点、组成和功能。了解利用化学原理指导材料使用的方法，并能解决材料应用中可能遇到的简单问题。理清现在所选“专业”和将来所选“职业”与“化学-材料”的联系2学习内容物质结构基础金属材料无机非金属材料纳米材料有机高分子材料复合材料3如何讲解与学习《化学与材料》材料化学组成化学结构制备、应用和发展趋势化学性能联系实际！4钻石的化学成分、结构、性能、特点、应用钻石立方体结构，每个碳原子都紧密地与其它4个碳原子直接

2、连接，构成一个牢固的结晶体。钻头人造金刚石刀具锯片52.1化学的基石---原子和分子原子直径:10-10m;砂粒:10-4m化学变化---原子结合方式的变化有必要探讨原子的组成及其内部结构2.1.1人类对原子的认识对微观世界的认识如电子显微镜直接观察……6如:AFM(AtomicForceMicroscope)水平方向0.1nm，垂直方向0.01nm,即可以分辨出单个原子。FeonCu(111)DonEigler,1990XeonNi基板IBMXeonNi719世纪初,道尔顿“原子学说”:物质由原子组成,原子不能创造,也不能毁灭,在化学变化

3、中不可再分割。1897年英国物理学家J.J.汤姆生通过阴极射线发现电子(比原子更小的单位)---提出“浸入模型”原子模型8Rutherford原子核电子质子中子原子经典原子模型卢瑟福－核式结构原子模型（1911）9原子有核模型弱点:1.与经典的电磁辐射理论相矛盾2.与实际观察到的原子光谱相矛盾10例如：氢原子光谱特征：①不连续的、线状的；②有规律性.11丹麦物理学家玻尔:必须在原子范围内抛弃经典的理论,建立新的原子理论。只有量子假说才是摆脱困境的唯一出路121913年，28岁的玻尔在其老师卢瑟福原子有核模型和普朗克旧量子论的基础上冲破了经典

4、力学的束缚，大胆地提出了自己的假说，成功的解释了氢原子光谱的成因和谱线的规律，从而使他的假说上升为理论。玻尔综合了:普朗克的量子理论爱因斯坦的光子理论卢瑟福的有核原子模型建立了玻尔原子模型131）稳定轨道的概念（有确定的半径和能量）电子通常在稳定轨道上运动,且不辐射能量。2）离核最近的轨道能量最低，称为基态；离核越远的轨道能量越高-----激发态。3）处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上同时释放出光能。玻尔理论：14吸收能量跃迁。放出能量，回到基态。电子在这些定态轨道上运动时，既不吸收能量又不放出能量。最高能量轨道玻尔理论的形

5、象化图示:15玻尔理论的局限：玻尔理论成功地解释了氢原子光谱!●不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂.●不能解释氢原子光谱的精细结构●不能解释多电子原子的光谱.机械地应用了普朗克量子理论和“确定轨道”等概念.原因：16原子中电子等微观粒子的运动遵循什么规律？描述微观物体运动规律的需求呼唤物理学新概念的诞生！问题？1924年，法国的deBroglie提出假设：电子具有波粒二象性.这就是著名的德布罗依关系式.证明原子中电子是否也具有波动性？干涉衍射现象和光电效应证明光具有波粒二象性2.1.2微观粒子的波粒二象性171927年，Davisson和G

6、ermer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。薄晶体片电子枪电子束182.1.3核外电子的运动状态1）海森堡的测不准关系：1927年，德国物理学家Heisenberg提出量子力学中重要的测不准关系式，认为具有波粒二象性的核外电子等微粒与宏观物体不同，不具有确定轨道（速度和空间位置）。原子轨道与波函数1920例1:对于m=10克的子弹，它的速度为200m/s，误差为0.01%，其位置测不准情况为：∴对宏观物体可同时测定位置与速度21速度不准确程度过大例2:对于微观粒子如电子,m=9.1110-31Kg,半径小于r=10-12m

7、，则x至少要达到10-12m才相对准确。则其速度200m/s，误差为0.01%，其位置的测不准情况为：∴若m非常小，则其位置与速度是不能同时准确测定的海森堡的测不准关系否定了玻尔提出的原子结构模型在微观领域里,具有波动性的粒子要用波函数来描述22ErwinSchrodinger,奥地利物理学家1926年提出薛定谔方程２）波函数电子等微粒运动用Schrodinger方程来描述．该方程的解－－波函数，即描述微粒（电子）在空间运动状态的数学函数式．23薛定谔方程24ψ波函数（空间坐标x,y,z的函数）：描述核外电子运动状态的数学表达式原子轨

8、道：波函数的空间图像。原子轨道的数学表达式就是波函数25３）电子云

9、

10、2:电子在核外空间某处单位体积内电子出现的几率．－－－几率密度几率:电子在空间出现的机会。电子云的概