1原子结构和键合概述.pptx
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1、 第一章原子结构和键合第一章原子结构和键合第一章原子结构和键合第一章原子结构和键合Atomic Structure and Interatomic BondingAtomic Structure and Interatomic Bonding 物质(Substance)是由原子(atom)组成,而原子由质子和中子组成,以及核外的电子所构成。在材料科学中,最为关心原子的电子结构原子的电子结构原子间键合本质。决定材料分类:金属 陶瓷 高分子 材料性能:物 化 力学材料的微观结构材料的微观结构(Microstructure of Materials)决定材料性质最为本质的内在因素:组成材料各元素原子
2、结构,原子间相互作用,相互结合,原子或分子在空间的排列,运动规律,以及原子集合体的形貌特征。11原子结构原子结构 (Atomic Structure Atomic Structure)一、物质的组成(Substance Construction)物质由无数微粒(Particles)聚集而成分子(Molecule):单独存在 保存物质化学特性 dH2O=0.2nm M(H2)为2 M(protein)为百万原子(Atom):化学变化中最小微粒二、原子的结构二、原子的结构l18189797年年 J.J Thomson J.J Thomson 发现电子(发现电子(electron),electron
3、),揭示了原子内部秘密揭示了原子内部秘密l19111911年年 E.RutherfordE.Rutherford提出原子结构有核模型提出原子结构有核模型l19131913年年 N.BohrN.Bohr将将 lBohr atomic modelBohr atomic model l核外电子的排布(electron configuration)规律l描述原子中一个电子的空间和能量,可用四个量子数描述原子中一个电子的空间和能量,可用四个量子数(quantum quantum numbersnumbers)表示表示三、元素周期表元素周期表(periodic Table of the Elements)
4、periodic Table of the Elements)l元素(元素(Element):):具有相同核电荷的同一类原子总称,共具有相同核电荷的同一类原子总称,共116种,核电荷数是种,核电荷数是划分元素的依据划分元素的依据l同位素(同位素(Isotope):):具有相同的质子数和不同中子数的同一元素的原子具有相同的质子数和不同中子数的同一元素的原子 l l元素有两种存在状态:游离态和化合态(元素有两种存在状态:游离态和化合态(Free State&Combined Form)l7个横行(个横行(Horizontal rows)周期(周期(period)按原子序数(按原子序数(Atomic
5、 Number)递增递增的顺序从左至右排列的顺序从左至右排列l18个纵行(个纵行(column)16族(族(Group),),7个主族、个主族、7个副族、个副族、1个个族、族、1个零个零族(族(Inert Gases)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。列。原子序数核电荷数原子序数核电荷数 周期序数电子壳层数周期序数电子壳层数主族序数最主族序数最 外外 层层 电电 子子 数数 零族元素最外层电子数为零族元素最外层电子数为8(氦为(氦为2)价电子数价电子数(Valence electron)l22原子间的键合原子间的键合 (
6、Bonding type with other atom)Bonding type with other atom)l一、金属键(一、金属键(Metallic bondingMetallic bonding)典型金属原子结构:最外层电子数很少,即价电子(典型金属原子结构:最外层电子数很少,即价电子(valence electronvalence electron)极易极易 挣脱原子核之束缚而成为自由电子(挣脱原子核之束缚而成为自由电子(Free electronFree electron),),形成电子云形成电子云(electron cloudelectron cloud)金属中自由电子与金属
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