资源描述：
《材料科学基础第一章材料结构的基本知识.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1第一章材料结构的基本知识结构分4个层次：原子结构结合键原子的排列显微组织2第一节原子结构一、原子的电子排列1、原子的核式结构原子由原子核及核外电子构成原子核：体积小，质量大，带正电电子：质量可忽略，在一定轨道绕核旋转，带负电2、电子分布（1）4个量子数：①主量子数n：电子能级的壳层序数。n=1,2,3,…7；②次量子数l(角量子数、轨道量子数)：l=0,1,2,…,确定每一壳层的亚壳层数目(spdf)3③磁量子数m：确定每一亚壳层中空间取向不同的轨道数目。m=0,±1，±2，…,轨道空间取向（spdf→1357）④自旋量子
2、数ms：确定每一轨道中能容纳的电子数目。ms=+1/2,-1/2各壳层能够容纳的电子总数：2n2(n-主量子数)4（2）两个基本原理：①泡利不相容原理；一个原子中不可能存在有四个量子数完全相同的两个电子。②最低能量原理：电子总是优先占据能量低的轨道，使系统处于最低的能量状态。（3）能级的重叠相邻主壳层的能量范围有重叠5例题：写出原子序数为11的钠原子及原子序数解：Na:1s22s22p63s1Ca:1s22s22p63s23p64s23、原子的活泼程度主要取决于外壳层（S层和P层）填满与否例如：为20的钙原子的电子分布He：
3、1s2Ne：…2s22p6Ar：…3s23p6Kr：…4s23d104p6Xe：…5s24d105p6Rn：…6s24f145d106p6Na：…3s16二、元素周期表及性能的周期性变化71、周期对应于电子主壳层2、同一族元素具有相同的外壳层电子数和相似的化学性质3、过渡族元素具有未满的内壳层和典型的金属性4、ⅠB族和ⅡB族的内壳层填满，ⅠA族和ⅡA族的内壳层未满，故ⅠB族和ⅡB族不如ⅠA族和ⅡA族活泼例如：Cu：…3p63d104s1K：…3p64s185、电负性呈周期性变化：同周期自左至右逐渐增强，同族自上而下逐渐减弱9
4、第二节原子的结合键一次键二次键混合键结合键的本质及原子间距结合键与性能10按结合力强弱分：一次键：通过电子的转移或共享使原子结合的结合键．包括离子键、共价键、金属键，结合力较强．二次键：通过偶极吸引力使原子结合的结合键．包括氢键、范德瓦尔斯键，结合力较弱．一、一次键1、离子键通过正负离子间相互吸引力使原子结合的结合键．11例如：NaCl,MgO对于NaCl：Na：1S22S22P63S1Cl：1S22S22P63S23P5Na原子失去一个外层电子，变成正离子，带正电Cl原子得到一个外层电子，变成负离子，带负电12132、共价
5、键通过共用电子对使原子结合的结合键．例如，金刚石…14(1)具有方向性和结构稳定性．金刚石109.5°(2)8-N定律—一个原子周围的共用电子对的数目，其中，Ｎ为原子的价电子数ⅣA族，4个共用电子对，空间网络状结构ⅤA族，3个共用电子对，空间层状结构ⅥA族，2个共用电子对，空间链状结构153、金属键通过正离子与自由电子之间相互吸引力使原子结合的结合键。价电子脱离原子成为“电子气”，正离子整齐地排列在“电子气”的海洋中．金属具有高的密度，良好的塑性，导电，导热，固态溶解16二、二次键1、范德瓦耳斯键具有稳定电子结构的原子或分子
6、通过电偶极矩相互吸引而结合的结合键。如石蜡、塑料…172、氢键含氢的分子具有极性，与另一个具有较强电负性的原子通过氢离子而结合的结合键。如冰…X-H--YX-H:离子键H--Y：氢键18三、混合键大部分材料的内部原子结合键往往是各种键的混合。1、一次键混合（1）共价键与金属键混合如ⅣA族中，CSiGeSnPb共价键共价键＋金属键金属键再如，过渡族元素，有时会出现少量共价键19（2）金属键与离子键混合如金属间化合物中（3）共价键与离子键混合如陶瓷化合物中AB化合物中离子键的比例取决于组成元素的电负性差，差越大，离子键比例越高：
7、XA,XB–A,B的电负性数值。（表1-2，P17）20例题:计算化合物(1)MgO、(2)GaAs中离子键结合的比例．解：(1)MgO查电负性表得XMg=1.31,XO=3.44代入公式得,离子键结合比例＝68%(2)GaAs查电负性表得,XGa=1.81,XAs=2.18代入公式得,离子键结合比例＝4%21由表可见，A、B原子间的电负性差越大，所形成的AB化合物中离子键结合的比例越高222、一次键与二次键混合例如：石墨:片层中为共价键,片层间为范德瓦尔斯键高分子:分子链中为共价键,链与链之间为二次键23四、结合键的本质及
8、原子间距1、结合键的本质—结合键的强弱反映了原子或分子间结合时互作用能降低的程度．离子键、共价键最强，金属键次之，氢键再次之，范德瓦尔斯键最弱。242、原子间的互作用力及结合能（1）双原子模型固体原子间总存在着两种力：吸引力、排斥力引力与斥力相等时，r0称原子间距。平衡距离下的作用能定义为
