《原子结构和键合》PPT课件

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1、第一章原子的结构与键合材料的微观结构(MicrostructureofMaterials)）决定材料性质最为本质的内在因素：组成材料各元素原子结构;原子间相互作用，相互结合;原子或分子在空间的排列及运动规律，原子集合体的形貌特征第一章原子结构和键合AtomicStructureandInteratomicBonding物质是由原子组成材料科学中，最为关心原子的电子结构原子的电子结构—原子间键合本质决定材料分类：金属陶瓷高分子材料性能：物化力学※1原子结构（AtomicStructure）1.1、物质的组成（SubstanceConstruction）分子(Molecule

2、)：单独存在且能保存物质化学特性dH2O=0.2nmM(H2)为2M(protein)为百万原子（Atom）：化学变化中最小微粒1.2、原子的结构(structureofatomic)1879年J.JThomson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Bohratomicmodel科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线，这种射线能使对着阴极的玻璃管发出荧光，叫做阴极射线。1897年他确认阴极射线是带负电的粒子。同时，他还研究了阴极射线在电场和磁场

3、中的偏转，根据数据计算出这种带电粒子的荷质比e/m。发现，不同物质的阴极发出的射线都有相同e/m值，这表明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成物质的共有成分。　汤姆生测得阴极射线粒子的荷质比，大约是氢离子的荷质比的2000倍。试验测出，氢离子与阴极射线粒子的电荷大小基本相同，这就说明阴极射线粒子的质量比氢离子的质量小得多，后来，人们就把这种粒子叫做电子。由于电子的发现，人们认识到原子是可再分的，此后人们围绕原子结构问题推动了原子物理的发展.J.JThomson实验汤普森原子模型.swf根据汤姆生模型计算的结果，α粒子穿过金箔后偏离原来方向的角度是很小的。因为电子的质量

4、很小，不到α粒子的七千分之一，α粒于碰到它，就像飞行着的子弹碰到一粒尘埃一样。运动方向不会发生明显的改变；正电荷又是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的原子内部两侧正电荷的斥力相当大一部分互相抵消，使α粒于偏转的力不会很大。然而实验却得到了出乎意料的结果。少数粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°。实验中产生的α粒子大角度散射现象，使卢瑟福感到惊奇。因为这需要有很强的相互作用力，除非原子的大部分质量和电荷集中到一个很小的核上，大角度的散射是不可能的。为了解释这个实验结果，卢瑟福在1911年提出了如下的原子核式结

5、构学说：在原子的中已有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的。电子绕核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力。E.Rutherford实验卢瑟福散射实验.swf质子:带有正电荷，m＝1.6726×10-27kg原子原子核:位于原子中心、带正电核外电子:核外高速旋转，带负电，按能量高低排列,形成电子云m＝9.109510kg，约为质子的1/1836中子:电中性，m＝1.6748×10-27kg主量子数n它规定了核外电子离核的远近和能量的高低。n

6、取正整数1，2，3，4等。n值越大，表示电子离原子核越远，能量越高。反之n越小，则电子离核越近，能量越低。这也相当于把核外电子分为不同的电子层，凡n相同的电子属于同一层。习惯用K,L,M,N,O,P来代表n=1，2，3，4，5，6的电子层。描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数（quantumnumbers）表示轨道角动量量子数li描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数（quantumnumbers）表示描述的是电子在原子核外出现的几率密度随空间角度的变化，即决定原子轨道或电子云的形状。li可取小于n的正整数，即0，1，2，，n-1，如n=4，l可以是0

7、，1，2，3，相应的符号是s,p,d,f当n相同时，li越大，电子的能量越高。因此，常把n相同，li不同的状态称为电子亚层，一个电子层可以分为几个亚层。描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数（quantumnumbers）表示磁量子数Mi规定电子运动状态在空间伸展的取向。m的数值可取0，±1，±2，……±l。对某个运动状态可有2i+1个伸展方向。s轨道的l=0,所以只有一种取向，它是球对称的。P轨道i=1,m=-1,0,+1,所以有三种取向，用px,py,和pz表示。描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数（qu