2008材料科学基础教案(第一章).pptVIP

第一节 原子结构 第二节 原子间的键合 第三节 高分子链 二、原子的结构 1879年 J.J Thomson 发现电子（electron),揭示了原子内部秘密 1911年 E.Rutherford提出原子结构有核模型 1913年 N.Bohr将 Bohr atomic model 三、元素周期表（periodic Table of the Elements) 元素（Element）：具有相同核电荷数的同一类原子总称，共116种，核电荷数是划分元素的依据。 同位素（Isotope）：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（Free State Combined Form) ※2原子间的键合 ( Bonding type with other atom) 二、离子键（Ionic bonding) 多数盐类、碱类和金属氧化物以离子键方式结合。 四、范德华力（Van der waals bonding) 静电力(electrostatic) 由极性原子团或分子的永久偶极之间的静电相互作用所引起，其大小与绝对温度和距离的7次方成反比 诱导力(induction) 当极性分子和非极性分子相互作用时，非极性分子中产生诱导偶极与极性分子的永久偶极之间的相互作用力，大小与温度无关，与距离的7次方成反比 色散力(dispersive force) 由于某些电子运动导致原子瞬时偶极之间的相互作用力，大小与温度无关，与距离的7次方成反比 在非极性高分子材料中，色散力可占分子间范德瓦尔力的80-100% ※3高分子链（High polymer Chain) 一、链结构单元的化学组成（the Chemistry of mer unito) 1.碳链高分子 聚乙烯（见书9） 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 二、高分子链结构单元的键合方式（bonding tape） 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）： 2.共聚物的序列结构（Copolymers） 按结构单元在分子链内排列方式的不同分为 四、高分子链的构型（Molecular configurations） 链的构型系指分子中由化学键所固定的几何排列，这种排列是稳定的，欲改变构型须通过化学键断裂和重组才行 构型不同的异构体有旋光异构和几何异构两种。 3.2远程结构（Long-range Structure) 一、高分子的大小（Molecular Size） 高分子的相对分子质量M不是均一的，具有多分散性. 二、高分子的形状（Molecular shape） 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) 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 高分子链的总链长 均方根 五、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 氢键也属于次价键，键能介于化学键与范德瓦尔斯力之间，可以存在于分子内或分子间，具有饱和性和方向性。 氢键在高分子材料中特别重要，纤维素、尼龙、蛋白质等分子有很强的氢键，显示出特殊的结晶结构和性能。 ? 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning?