材料科学与工程基础-顾宜ppt课件.ppt

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1、第二章物质结构基础（StructureofMatter）Whatareatomicstructuresandinteratomicbonds？WhataretheequilibriumseparationandthebondingenergybetweenatomsWhatisthedifferenceinstructuresbetweencrystallineandnoncrystallinematerialsWhatissolidsolutionWhatistheimportanceofphasediagramsWhatisthecharacteristicofmat

2、erialssurface排列距离作用力固定体积形状气态无规律远小无无（gasstate）液态局部有序较近中等有无（liquidstate）固态结晶有规律小强有有(solidstate)非晶局部有序小强有有2-1-1物质的形态（StatesofMatter）三种主要状态：2-1物质的形态及材料结构（StatesofMatterandStructureofMaterials）材料结构：是影响材料性能的基本因素，随化学组成及外界条件改变。宏观组织结构：＞10-4m肉眼可见‘‘Macroscopic’’图显微组织结构：10-4~10-8m显微镜观察‘‘Microscopic’’

3、图原子或分子排列结构：10-10mOrganizationofatomsormolecules原子中的电子结构：10-13mSubatomicstructure2-1-2材料结构的涵义（MeaningofMaterialStructure）下一页浇铸宏观组织结构返回显微组织晶界返回2-2原子结构（AtomicStructure）Whatareatomicstructuresandmodels,quantumnumbers,electronconfigurationsinatoms?Chapter21.原子核由质子+中子组成质子质子数（Z）=原子序数=电子数正电荷中子中子数

4、（N）中子质量=质子质量无电荷原子质量（A）质子质量+中子质量同位素：Z相同，N不同的原子原子量：元素（原子序数相同）中各同位素的原子质量平均值2-2原子结构（AtomicStructure）2-2-1原子（Atom）原子核+核外电子电中性2.电子质量约1/184质子或中子负电荷绕核运动；速度1/10~1/100光速；波-粒轨道非固定，几率最大的分布构成电子云层ElectronsinatomsBohrmodelWave-mechanicalmodelbothwavelikeandparticle-likecharacteristics.probabilitydistrib

5、utionorelectroncloud.Figure2.1Figure2.31.电子的统计性形态法描述四个量子数（QuantumNumbers）：2-2-2原子中电子的空间位置和能量（ElectronsinAtoms）n,第一量子数：决定体系的能量n=1，2，3….（整数），n=1时为最低能级K，L，M….l,第二量子数：决定体系角动量和电子几率分布的空间对称性l=0，1，2，3，4（n-1）n=1，l=0spdfg状态n=2，l=0，1（s,p）ml,第三量子数：决定体系角动量在磁场方向的分量ml=0，1，2，3有（2l+1）个ms，第四量子数：决定电子自旋的方

6、向+1/2，-1/23.泡利不相容原理：原子中每个电子必须有独自一组四个量子数，一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子；4.能量最低原则：电子总是按能量最低的状态分布。5.洪特规则：简并轨道，分占轨道最多，自旋方向相同。1.电子壳层数目n=1，2，3，4，5KLMNO主壳层（shells）l=0，1，2，3，4由内向外spdfg支壳层（subshells）2.最多电子数目K~2，L~8，M~18s~2，p~6，d~103.最外层s—1~2，p—1~6，d—1~102-2-3原子中电子壳层数目及填充方式（排布）（ElectronShellsandConfigurati

7、onsinAtoms）表返回Table2.14.排列次序1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s举例H:（1）1s1Na:（11）1s22s22p63s12-2-4电子壳层的能级（EnergyLevelsofElectronShells）愈接近原子核，电子能级愈低，电子愈稳定；愈远离原子核，电子能级愈高，电子愈不稳定。电子可以在轨道间跃迁：低能级轨道高能级轨道（吸收能量）电离能：从孤立原子中，去除束缚最弱的电子所需的能量。电子亲合能：原子接受一个额外的电子通常要释放能量，所放能量即电子亲合能。2-2-5电离能和亲合