第 1 章 原子结构和键合111ppt.ppt

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1、第一章固体材料的结构Chapter1.TheStructuresofMaterials本章要讨论的主要问题是：(1)为什么原子能结合成固体？(2)材料中存在哪几种键合方式？(3)决定键合方式的主要因素有哪些？(4)材料的哪些性能和其键合方式有密切的关系？QuestionsforChapter1Whatiscrystalstructure?Whatiscrystallattice?Howmanytypesofbondingbetweenatoms?Whatarethemostimportantfactorsindeterminingthetypesofbo

2、nds?Whatistherelationshipbetweenbondsandpropertiesofmaterials?Howtodescribetheatomarrangementincrystalline?Whatarethemostmetal’scrystalstructures?1-1几何晶体学的基本知识Sec.1.1TheFundamentalsofGeometricCrystallologyThemostimportantaspectofanyengineeringmaterialisitsstructure,becauseitsprope

3、rtiesarecloselyrelatedtothisfeature.Tobesuccessful,amaterialsengineermusthaveagoodunderstandingofthisrelationshipbetweenstructureandproperties.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，运动规律，以及原子集合体的形貌特征1、原子之间的键合ThetypesofbondsAtomicsca

4、lestructure:Byatomicstructurewemean(1)Thetypesofatomspresent;(2)Thetypesofbondingbetweentheatoms;(3)Thewaytheatomsarepackedtogether.物质(Substance)是由原子（atom）组成在材料科学中，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：物理化学力学Thetypesofatomspresent在多电子的原子中核外电子的排布遵循如下三个原则：（1）能量最低原理（MinimumEne

5、rgyPrinciple)：（2）Pauli不相容原理（PauliExclusionPrinciple）：（3）Hund规则：核外电子的排布（electronconfiguration)规律元素周期表（periodicTableoftheElements)(P282-4)元素（Element）：具有相同核电荷的同一类原子总称，共116种，核电荷数是划分元素的依据同位素（Isotope）：具有相同的质子数和不同中子数的同一元素的原子元素有两种存在状态：游离态和化合态（FreeState&CombinedForm)7个横行（Horizontalrows)周期（

6、period）按原子序数（AtomicNumber)递增的顺序从左至右排列18个纵行（column）16族（Group），7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个零族（InertGases）最外层的电子数相同，按电子壳层数递增的顺序从上而下排列。原子序数＝核电荷数周期序数＝电子壳层数主族序数＝最外层电子数零族元素最外层电子数为8（氦为2）价电子数（Valenceelectron）原子的电离能、电子亲合能和电负性电离能(ionizationenergy)气态原子失去一个电子成为一价正离子所需要的最低能量称为第一电离能。从一价正离子失去一个电子成为二价正离子所需要的

7、最低能量称为第二电离能。依此类推。电离能的大小可以反映原子失去电子的难易程度。单位：电子伏特或千伏/摩尔。电子亲合能(electronaffinity)气态原子获得一个电子成为一价负离子所释放的能量。电负性(electronnegativity)原子在化合物中把电子吸引向自己的本领。ThetypesofbondingbetweentheatomsAllprimarybondsinvolveeitherthetransferofelectronsfromoneatomtoanotherorthesharingofelectronsbetweenatoms.T

8、hetwomajorclassesofatomicbondsare