原子结构与键合.ppt

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1、第一章原子结构与键合四大量子数主量子数n-----决定电子能量，与核平均距离。轨道角动量量子数li-----给出电子在同一壳层内所处的能级。磁量子数mi-----给出每个轨道角动量子数的能级数或轨道数。自旋角动量量子数si-----给出电子不同的自旋方向。2电子排布规则能量最低电子的排布总是尽可能使体系的能量最低。Pauli不相容原理一个原子中不可能有运动状态完全相同的两电子。Hund规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，半充满或全空时，能量最低。

2、3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，从上到下电子层数增多，原子半径增大，失电子能力增加，金属性增强，具有非常相似的化学性能。周期——周期表上竖的各行。同一周期各元素具有相同的层数，从左到右核电荷数升高，失电子能力减弱，非金属性增强。41.2原子间的键合5键的形成——在凝聚状态下，原子间距离十分接近，便产生了原子间的作用力，使原子结合在一起，就形成了键。键分为一次键和二次键。6一、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（非局域、非束缚）,并在

3、整个晶体内运动，形成电子云。这种由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：既无饱和性又无方向性。性质：良好导电、导热性能，延展性好7二、离子键多数盐类、碱类和金属氧化物实质:金属原子带正电的正离子（Cation）非金属原子带负电的负离子（Anion）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。性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体。静电引力离子键8三、共价键（covalentbonding）亚金属（C、Si、Sn、Ge），聚合物和无机非金属材料。实质：由二个或

4、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、导电能力差四、范德华力9包括：静电力、诱导力和色散力1、静电力发生在具有极性的分子之间例如：水的蒸发2、诱导力发生在极性与非极性分子之间3、色散力非极性分子之间靠瞬时偶极间相互作用。10特点：属物理键，系次价键，比化学键弱（1～2个数量级），但能很大程度改变材料性质（熔点，沸点，溶解度）。为什么高分子往往没有气态？11五、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

5、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——氢桥强度介于化学键与物理键之间，具有饱和性，方向性。X–H——Y混合键实际材料中单一结合键并不多，大部分材料的内部原子结合键往往是各种键的混合。例如：（1）ⅣA族的Si、Ge、Sn元素的结合是共价键与金属键的混合。（2）陶瓷化合物中出现离子键与共价键混合的情况。12结合键的本质与原子间距固体原子中存在两种力：吸引力和排斥力。它们随原子间距的增大而减小。当距离很远时，排斥力很小，只有当原子间接近至电子轨道互相重叠时斥力才明显增大，并超过

6、了吸引力。在某一距离下引力和斥力相等，这一距离r0相当于原子的平衡距离，称原子间距。13力（F）和能量（E）之间的转换关系：F=E=∫FdχdEdχ∞014下图为3类材料－金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离的关系曲线，试指出它们各代表何种材料？15a、高分子b、金属c、离子晶体1.3高分子链16高分子的结构1.链结构（ChainStructure）2.聚集态结构（StructureofAggregationState）链结构近程结构：一级结构，属于化学结构，包括构造，构型。远程结构：二级结构，分子量，形态

7、，柔顺性，构象等。一、结构单元的化学组成1.碳链高分子17主链以C原子间共价键相联结加聚反应制得如PE，PVC，PP，PMMA2.杂链高分子主链除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、聚酚等近程结构3.元素有机高分子主链中不含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，如硅橡胶等。184.无机高分子主链既不含C原子，

8、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）：19头—头尾—尾头—尾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20无规共聚物（Randomc