材料科学基础1.ppt
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原子结构与键合重点和难点不同的材料具有不同的性能,同一材料经过加工也会有不同的性能,这些都归结与内部的结构不同。结构大致可分为四个层次:原子结构、原子结合键、材料中原子的排列以及晶体材料的显微组织。原子核几乎集中原子全部质量,但体积所占比例却很少。二、原子的电子结构1.主量子数n决定原子中电子能量以及与核的平均距离,即电子所处的量子壳层。它的取值为1、2、3…n。n越大,电子离原子核的距离越远,电子的能量越高。在一个原子中,常称n相同的电子为一个电子层。当n=1、2、3、4、5、6、7时,分别称为第一、二、三、四、五、六、七电子层,相应地用符号K、L、M、N、O、P、Q表示。2.轨道角量子数li3.磁量子数mi磁量子数mi决定原子轨道在空间的取向,给出每个轨道角动量量子数的能级或轨道数。它的取值为0,±1±2,±3….,因此有2li+1种取向。l=0时,mi只能取0,s亚层只有1个轨道;l=1时,mi可取-1、0、+1,p亚层有3个轨道。同理,d亚层有5个轨道,f亚层有7个轨道。综上所述,n、li、mi三个量子数可以确定一个原子轨道,而n、li、mi、si四个量子数可以确定电子的运动状态。原子的核外电子排布:原子的核外电子排布遵守:泡利不相容原理、能量最低原理和洪德定则。能量最低原理:在不违背泡利不相容原理的前提下,核外电子总是尽可能排布在能量最低的轨道上,当能量最低的轨道排满后,电子才依次排布在能量较高的轨道上。3.洪德(Hund)定则在同一亚层中的各个能级中,电子的排布尽可能分占不同的能级,而且自旋方向相同,当电子排布为全充满,半充满或者全空时,是比较稳定的,整个原子的能量最低。主量子数壳层序号二、元素周期表及性能的周期性变化族——周期表上竖的各列。同一族元素具有相同的外壳层电子数,同一族元素具有非常相似的化学性能。过渡元素——周期表中部的ⅢB~ⅧB对应着内壳层电子逐渐填充的过程,把这些内壳层未填满的元素称过渡元素,由于外壳层电子状态没有改变,都只有1~2个价电子,这些元素都有典型的金属性。例题第二节原子的键合1、金属键由原子通过相互得失价电子形成正、负离子,正、负离子的相互吸引而形成的键。3、共价键二、次价键2、氢键实际材料中往往具有多种键的混合,并不是单一的键,而是各种键的混合共存。化合物中离子键的比例取决于组成元素的电负性,电负性相差越大则离子键比例越高。28四、结合键的本质与原子间距五、结合键与性能作业