《原子结构与键合》PPT课件

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1、第一章原子结构与键合1.1原子结构一、物质的组成物质由无数微粒聚集而成：这些微粒可能是分子、原子或离子分子：单独存在，并保存物质化学特性原子：化学变化中最小微粒原子结构直接影响原子间的结合方式。从量子力学角度：原子并不是物质的最小微粒，具有复杂结构。二、原子的结构核外电子的排布规律描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数表示三、元素周期表元素：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：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7个横行：周期按原子序数递增的顺序从左至

2、右排列18个纵行：16族----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）1.2原子间的键合一、金属键典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，形成电子云。金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键特点：电子共有化，既无饱和性又无方向性，形成低能量密堆结构性质：良好导电、导热性能，延展性好

3、二、离子键多数盐类、碱类和金属氧化物特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性，无饱和性三、共价键亚金属（C、Si、Sn、Ge），聚合物和无机非金属材料实质：由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成特点：饱和性，配位数较小，方向性（s电子除外）性质：熔点高、质硬脆、导电能力差实质：金属原子带正电的正离子非金属原子带负电的负离子e性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体四、范德华力包括：静电力、诱导力和色散力属物理键，系次价键，不如化学键强大，但能很大程度改变材料性质高分子材料中范德华力起重要作用，总的范德华力

4、超过化学键的作用，所以在除去范德华力作用前化学键早已断裂。五、氢键极性分子键：存在于HF、H2O、NH3中，在高分子中占重要地位，氢原子中唯一的电子被其它原子所共有（共价键结合），裸露原子核将与近邻分子的负端相互吸引——氢桥介于化学键与物理键之间，具有饱和性无论何种结合键，固体原子间都存在两种力：吸引力和排斥力原子间距离就是当引力等于斥力时原子之间的距离，此时原子间的相互作用势能最低原子结合能离子键、共价键的结合能最高金属键次之范德华力最低，（氢键稍高点）1.3高分子链一、近程结构（一）、结构单元的化学组成1.碳链高分子聚乙烯主链以C原子间

5、共价键相联结加聚反应制得如聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚甲基丙稀酸甲酯，聚丙烯2.杂链高分子涤纶主链除C原子外还有其它原子如O、N、S等，并以共价键联接，缩聚反应而得，如聚对苯二甲酸乙二脂（涤纶）聚酯聚胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酚等3.元素有机高分子硅橡胶主链中不含C原子，而由Si、B、P、Al、Ti、As等元素与O组成，其侧链则有机基团，故兼有无机高分子和有机高分子的特性，既有很高耐热和耐寒性，又具有较高弹性和可塑性，如硅橡胶4.无机高分子二硫化硅聚二氯—氮化磷主链既不含C原子，也不含有机基团，而完全由其它元素所组成，这类元素的成链能力较弱，故

6、聚合物分子量不高，并易水解（二）、高分子链结构单元的键合方式1.均聚物结构单元键接顺序单烯类单体中除乙烯分子是完全对称的，其结构单元在分子链中的键接方法只有一种外，其它单体因有不对称取代，故有三种不同的键接方式（以氯乙烯为例）：头—头尾—尾头—尾双烯类高聚物中，则更复杂，除有上述三种，还依双键开启位置而不同2.共聚物的序列结构按结构单元在分子链内排列方式的不同分为（三）、高分子链的结构不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦受热固化便不能改变形状—热固性（thermosetting）（四）、高分子链的构型链的构型系指分子中原子在空间的几何排列，稳定

7、的，欲改变之须通过化学键断裂才行旋光异构体由烯烴单体合成的高聚物在其结构单元中有一不对称C原子，故存在两种旋光异构单元，有三种排列方式几何异构：双烯类单体定向聚合时，可得到有规立构聚合物。但由于含有双键，且双键不能旋转，从而每一双就可能有顺式反式两种异构体之分，对于大分子链而言就有称为几何异构二甲基丁二烯二甲基丁二烯二、远程结构（一）、高分子的大小高分子的相对分子质量M不是均一的，具有多分散性平均相对分子质量高分子链中重复单元数目称为聚合度不仅影响高分子溶液和熔体的流变性质，对加工和使用也有很大影响。数均相对分子量每链节的质量对力学性能起决

8、定作用，（二）、高分子的形状主链以共价键联结，有一定键长d和键角θ，每个单键都能内旋转（Chaintwisting）故高分子在空间形态有mn-1(m为每个单键内旋转可取的位置数，