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第1章原子结构和键合 1.1原子结构 1.1.1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 1.1.2原子的结构 1.1.3原子的电子结构 核外电子排布遵循以下3个原则： 1.1.4元素周期表 1.2原子间的键合 1.2.1金属键（Metallic bonding） 典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子（valence electron）极易 挣脱原子核之束缚而成为自由电子（Free electron），形成电子云（electron cloud）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 1.2.2离子键（Ionic bonding) 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 1.2.3共价键（covalent bonding） 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 1.2.4范德华力（Van der waals bonding) 包括：静电力(electrostatic)、诱导力(induction)和色散力(dispersive force) 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 1.2.5氢键（Hydrogen bonding） 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 1.3高分子链（High polymer Chain) 1.3.1高分子链的近程结构 1.结构单元的化学组成（the Chemistry of mer units) 2.高分子链的几何形态（structure） 热塑性：具有线性和支化高分子链结构，加热后会变软，可反复加工再成型 热固性：具有体型（立体网状）高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦受热固化后不能再改变形状，无法再生 3.高分子链的键接方式 4.高分子链的构型（Molecular configurations） 1.3.2高分子链的远程结构 1.高分子的大小 2.高分子链的内旋转构象 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（Chain twisting）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，n为单键数目) ※ 键的内旋转使得高分子存在多种构象存在an 构剂，也不能熔融，一旦受热固化 统计学角度高分子链取 伸直（straight）构象几率极小，呈卷曲（zigzag）构象几率极大 3.影响高分子链柔性的主要因素 （the main influencing factors on the molecular flexibility） 高分子链能改变其构象的性质称为柔性（Flexibility） 第2章 固体结构 2.1晶体学基础（Basis Fundamentals of crystallography） 晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列（periodic repeated array） ，即存在长程有序（long-range order