材料科学基础_知识要点

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1、物理键(次价键)范德瓦尔第一章原子结构与键合第一节原子结构1•物质的组成物质是由无数微粒按一定方式聚集而成的，这些微粒可能是原子、分子或离子；分子是能单独存在且保持物质化学特性的一种微粒；原子是化学变化中的故小微粒。2•原子的结构3•原子的电子结构电子的状态和在某处出现的机率可用薛定谭方程的解/波函数来描述，即原子中每个电子的空间位置和能量可用四个量子数來确定：a主量子数(n):决定原子中电子的能量及与核的平均距离，即表示电子所处的量子壳层。如K、L、M...;b轨道饬动量量子数(1)：表示电子在同一壳层内所处的能级

2、,与电子运动的角动量有关。如s、p、d、f...;c磁量子数(m):给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数，为21+1,决定电子云的空间取向；d自旋角动量量子数(s):反映电子不同的H旋方向，其值可1取士一。2核外电子的排布规则：a能量故低原理：电子的排布总是尽可能使体系的能量最低；bPauling不柑容原理：在一个原子中，不可能有上述运动状态完全相同的两个电子；cHund规则：在同一个亚层中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且口旋方向相同；一化学键(主价结合键〈氢4.元素周期表元素是具有相同核电荷数的

3、同一类原子的总称；元索的外层电子结构随着原子序数的递熠而呈周期性的变化规律称为元素周期律；元素周期表是元索周期律的表现形式；元索的性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间有着密切的关系。第二节原子间的键合1•金属键由金属中的自由电子与金属正离子柏互作用所构成的键合称金属键。特定：电子共有化、既无饱和性又无方向性。由于金属键既无饱和性又无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子相结合，并趋于形成低能量的密堆结构。当金属受力变形而改变原子间的相互位置时，不至于破坏金厲键，这就使金属具有良好的延展性，并且山于自山电子的存

4、在，金属一般具有良好的导电和导热性能。2•离子键离子键即，正负离子间的相互作用。特定：以离子为结合单元、无饱和性和方向性。-•般离子晶体中正负离子静电引力较强，结合牢固，因此，其熔点和硬度均较高。另外，在离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此，它们都是良好的电绝缘体。但在熔融状态下，正负离子在外电场作用下可以自由运动，此时呈现离子导电性。3.共价键原子间通过共用电子对而形成的化学键即为共价键。可分为极性键和非极性键。特点：有方向性和饱和性。共价晶体屮各个键之间都有确定的方位，配位数较小，共价键的结合力极为牢固，故共价晶

5、体具有结构稳足、熔点高、质硬脆等特点。由于束缚在相邻原子间的“共用电子对'不能自由运动，共价结合的材料一般是绝缘体，导电能力较差。4・范德瓦尔斯力静电力：固冇偶极间的和互作用，F丁*-J诱导力：周有偶极与诱导偶极分子间2I间的作用F-XJ色散力：诱导偶极间的和互作用F—r特点：次价键、无方向性、无饱和性5.氢键属于极性分子键，存在于HF、氏0、NH3等分子间，有饱和性和方向性。化合物AB中离子键所占的比例IC近似计算公式/C=[1古025⑺-棚卩卜]00%式中Xa、Xb分别为A、B元素的电负性。第三节高分子链承构造近程

6、结构（一次结构/化学结构）（二次结构）空间点阵是品体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析品体结构的周期性和对称性，由于各点阵的周搁坏境ft!同，故它只能由14屮类型；而晶体结构指晶休屮实际质点（原子、分子或离厂链结构I远程结构高分子结构Yk聚集态结构（三次结构）“构造"：研究分子链中原子的类型和排列，高分子链的化学结构分类，结构单元的键接顺序，链结构的成分，高分子的支化、交联与端基等内容；“构型”：取代基围绕特定原子在空间的排列规律；“远程结构”：单个高分子的大小与形态，链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象；“聚

7、集态结构”：高分子材料整体的内部结构。包括晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态，前四种描述高分子聚集体中分子间是如何堆砌的称三次结构，织态指不同分子间或高分子与添加剂分子间的排列或堆砌结构，乂称高次结构。1•近程结构构造：结构单元的化学组成：碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子分子链的几何形态：线型、支化型、交联型、三维网状结构结构单元的键接方式：均聚物：头■头键接、头■尾键接、尾■尾键接共聚物：无规共聚、交替共聚、嵌段共聚、接枝共聚构型：旋光异构：全同立构、间同立构、无规立构几何异构：全顺式、全反式、顺反

8、兼有式2•远程结构高分子的大小：多分散性单个高分子的构象：伸直链、折叠链、螺旋链、无规线团链的柔顺性：/“=/exp（鴿；）△£：各种构象间的势垒均方末端距的计算（表示高分子链的蜷曲程度）自由结合链：无键角限制，无内旋转势垒hfj=乔*/”：键数/：键长自由旋转链：受键角e的限制./1C0S0[-&.*/*」=VZ7*cot—*/