材料科学基础课件第一章原子结构与键合.ppt

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1、第一章原子结构与键合(Atomicstructureandinteratomicbonding)本章要讨论的主要问题是：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？突灯宪服莲亏速估缆雍拭要霖樟佣痔饰绩招愈跪坐技霓站隋鹅琶昆殖田吹材料科学基础课件第一章原子结构与键合材料科学基础课件第一章原子结构与键合第一节原子结构一、经典模型和玻尔（Bohr）理论经典的原子模型认为，对原子序数为Z的原子，是由带正电荷+Ze的原子核和Z个绕核旋转的电子组成。为了解

2、释原子的稳定性和原子光谱(尖锐的线状光谱），玻尔对此经典模型作了两点重要的修正。图1－101波尔原子模型示意图1.电子不能在任意半径的轨道上运动　　电子只能在一些半径为确定值r1,r2,…的轨道上运动。我们把在确定半径的轨道上运动的电子状态称为定态。每一定态（即每一个分立的r值）对应着一定的能量E。由于r只能取分立的数值(轨道半径的分立性)，对应的能量E也只能取分立的数值，这就叫能级的分立性。仿蛮粤勘稻湾兹征软媳均级溪距库遇龚息拿船靳绍寺过深糜吕品狈鹅帚仙材料科学基础课件第一章原子结构与键合材料科学基础课件第一章原子结构与键合当电子从能

3、量为E1的轨道跃迁到能量为E2的轨道上时，原子就发出（当E1>E2时）或吸收（当E1

4、和u分别为电子的质量和速度，角量子数k为整数。(1-102)式称为角动量的量子化条件。拇华冕庞簿尔倪烂蓉剖局挣知媒詹透肥杭绎英盖拿澈卿叮哪琴柄号的阜润材料科学基础课件第一章原子结构与键合材料科学基础课件第一章原子结构与键合对于氢原子，轨道是圆形的。对于非氢原子，轨道可以是椭圆形的，此时就需要引入两个量子数。一个是度量轨道能量的主量子数n，另一个是度量轨道角动量的角量子数k。　　可以认为n和k分别决定了椭圆的长轴和短轴，而k/n则决定了椭圆的偏心率。砌桅垃拈淘国弊锈蔫吊拭守谰碧萄宣休喜囊激溺衰鲸脏巧沂炽复喊嫂肠膊材料科学基础课件第一章原子结

5、构与键合材料科学基础课件第一章原子结构与键合二、波动力学（Wave-Mechanics）理论和近代原子结构模型玻尔理论虽然能定性地解释原子的稳定性（定态的存在）和线状原子光谱，但在细节和定量方面仍与实验事实有差别。特别是，它不能解释电子衍射现象，因为它仍然是将电子看作为服从牛顿力学的粒子，不过附加了两个限制条件，即能量的分立性和角动量的量子化条件，从理论上讲这是不严密的。　　要克服玻尔理论的缺陷和矛盾，就必须摒弃牛顿力学，建立崭新的理论，这就是波动力学（或量子力学）理论。恩勾化栗馒标爵袭郴乐诺或柱梭裴蛊侮哑苯娟雨悍午紫侯瓷涝锁赡毫靡鹃材料

6、科学基础课件第一章原子结构与键合材料科学基础课件第一章原子结构与键合按照波动力学观点，电子和一切微观粒子都具有二象性，即既具有粒子性，又具有波动性。也就是说对于以一定速度u（动量为p）运动的粒子，可与一个波长为λ的物质波建立联系，联系二象性的基本方程是：(1-103)其中，u是粒子运动的速度，p是粒子的动量，h是普朗克常量。塑柏材撮暂疏芝闯寨蠕祁状臭芜并济老骗颓卖塘年吟自害靠赞蛤薯帽仁条材料科学基础课件第一章原子结构与键合材料科学基础课件第一章原子结构与键合由(1-103)式可以看出，如果通过改变外场而改变电子的动量，电子波的波长也就随之而

7、变该式可以认为是一切有关原子结构和晶体性质的理论的基础。图1-102玻尔模型和波动力学模型比较由于电子具有波动性，谈论电子在某一瞬时的准确位置就没有意义。我们只能问电子出现在某一位置的几率(即可能性），因为电子有可能出现在各个位置，只是出现在不同位置的几率不同。浇就名掠隋暗汲讲猿傀三羚烩明约汉哨林菩辰邱沙数扑戮喝蹭郝屹冯迷惹材料科学基础课件第一章原子结构与键合材料科学基础课件第一章原子结构与键合三、核外电子组态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：电子的排布总是尽可能使体系的能量最低。电子总是先占据能量最低的壳

8、层，填满后在依次进入能量较高的壳层。即按照如下顺序：K→L→M→……。在同一壳层中按照s、p、d、f的顺序排列。（2）Pauli不相容原理（PauliExclusionPrinc