精品材料导论总汇

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1、原了主要包括三种基木亚原了微粒：质了、屮了和电了。现有的简单模型将原了想象成一个相对稀疏的变密度的分散的电了云围绕着一个肓径为1()"m的原子核构成的，因此原子的岂径在IO'1%的范围内。原子核占有原了的人部分质量并且包含有质了和中了。质了的质聚为1.673*l()-24g,单位电量为1.602*W19库伦，中子比质子稍微重-•些，中子的质量是1.675*1019g,不带电。电子的质量相对■小一些，是9.109*1028g(是质子质量的1/1836)并且单位电量是-1.602*1019库伦(与质子的电荷数相同但是符号相反)。表2.1总结了亚原子微粒的

2、性能。电子云几乎占据了原子全部的体积，但只占原子质量的很少一部分。这些电子，特别是外层电子，决定了原子主要的电性能，机械性能，化学性能及热性能，所以原子结构的基础知识在工程材料的学习中十分重要。2.2ATOMICNUMBERSANDATOMICMASSES原了序数：一个原了的原了序数是指其原了核屮的质了数(带正电的微粒)，在一个不带电的显屮性的原子中，它的原子序数与其核外带负电的电子云中的电子数相同。每一个元素有它独一无二的原子序数，因此可以通过原子序数来辨别元素。在图2」中显示了从原子序数为1的H到原子序数为105的Ha的所有元素的原子序数。原了质

3、量：一种元素的和对原了量是指一摩尔那种元素屮有6.023x1()23原子。元素的相对原子量从1到105被标记在这种元素的下血如表2.1.碳12由6个中了和6个质了组成并且12表示碳的相对原了质量。一种原了质量被准确定义为碳12原了质量的1/12o1摩尔的碳12相对原了质量中12g表示她的重量。摩尔质量或者1摩尔这种元素被定义为1摩尔那种元素的相对摩尔原了质量。例如，1摩尔AI质量为26.98g并且包含有6.023x1023原子。P382.5IONICBONDING高的正电性元素和高的负电性元素结合时，形成离了键。在电离过程屮，电了从正电性元素的原了转

4、移到负电性元素的原子上，从而产生了带正电荷的阳离子和负电荷的阴离子。离子键力是由于相反电荷的离子的静电或库伦吸引力产纶的。相反电荷的离子形成离子键是因为离子键合后，电势能有净减少。举一个含有离子键程度高的例子固体NaCl,在电离过程中形成Nf,CF电子对，钠给出最外层3s】上的电子，将它转移到氯原子半满的3p轨道上，产生了一个Nf和一•个在电离过程中，钠原了的半径最初为0.192nm,变成饰离了时，半径减少到0.095nm,而对于氯原了，其原了半径是0.099nm,当变成氯离了时其半径增加到().181nm钠原了形成离了时因为外层3s轨道失去电了、电

5、了与质了比降低，半径会变小。带较强正电的钠离了核吸引电子来靠近它，电离作用时原子半径会变小。与之相对，氯原子在电离吋因为电子与质子比率的增加半径会变大。电离时，原子形成阳离子时半径减小，形成阴离子时半径增大。电离过程中，形成阳离子时原子的尺寸会减小，形成阴离子时原子尺寸会增加，图2.6列出了一些原子的尺寸。P532.7METALLICBONGDING原子键的笫三种主要形式是金属键，它主耍存在于固体金属中。在固态金属中，原子以比较有条理或者是品体相对紧密的方式排列在一起，例如，铜原子在品体铜中的排列方式可以在表2.24中可以看出。在这种结构中，原子紧密

6、的排列在一起，而远离它的价电则被吸引到原子核的周围。在固体铜中，每原子被12个价电子环绕，不能紧密的被其它任何特别的核所环绕，因此价电子以低密度电子云或者“电子气”的形式分散在原子中,因此，固体金属被看作是由阳离子小心（没有价电子的原子）和以电子云形式分布在很大空间的价电子组成。价电了与阳离了中心的结合力很弱，它可以很容易的在金属晶体内移动，并被常常叫做自由电了，金属是热和电的良导体，从而证实了一些电了可以在金属晶核点阵中自由的移动这一理论。一些金属可以在某种程度上变形而不会断裂，因此金属原了可以相互滑动而不会使金属键结构完全破裂。在固相金属结合小的

7、原子它们HP由金属键结合在一起以达到一个低的（或更稳定的）能态。金属键不像共价键一样山电子对约束或像离子键一样改变电中性约束。在金属键中外围的价态电子山许多环绕的原子共享，所以大体上说金属键是没有方向性的。当金属原了通过共厚电了键合形成固相晶体时，各个原了的总能量在键合过程中降低。在离了键和共价键中，当平衡原了间距为3（）时，—•对原子间的能量达到最小，如图2.25所示。E（）-Emin的值是某个金属原子间键能的测量值。P562.8Secondarybonging（次价键）宜到现在，我们了解的只是原了间的主要键，它们主要依靠它们价电了之间的和互作用。

8、主要原了间的驱动力使成键电子的能量降低。次价键与主键相比相对较弱，只有4-42KJ/mol的能量。次价键的驱