《材料结构与性能》第2章原子结构和晶体的结合力.pptx

第二章 原子结构和晶体的结合力;2.1 原子结构;1 近代原子论的建立者——道尔顿;汤姆生认为：正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中，这就是原子结构的第一个模型——葡萄干面包式模型。 ;1911年，英国物理学家卢瑟福做了一系列实验：当用一束平行的a粒子轰击金箔时，发现绝大多数a粒子穿过金箔不改变行进方向，只有极少数的a粒子产生偏转，其中个别的甚至反方向折回。; (1)每一个原子都有一个体积极小、极密实的核； (2)原子核占有??部正电荷和几乎全部的原子质量； (3)原子核被一个体积很大几乎什么也没有的空间包围着； (4)原子核外的空间里极稀疏地散布着电子，其总荷数恰好 与原子核中的正电荷相等。 ;卢瑟福的原子结构的行星模型;(1)在原子中，电了不能沿着任意轨道绕核旋转，而只能沿着符合一定条件的轨道旋转。电子在轨道上运动时，不吸收或放出能量，处于一种稳定状态。 (2)原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能量，电子运动时所处的能量状态称为能级。电子在轨道上运动时所具有的能量只能取某些不连续的数值(电子能量是量子化的)。;(3)只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。当电子从能量较高的(E2)轨道跃迁到能量较低的(E0)轨道时，原子就放出能量。放出的能量转变为一个辐射能的光子，其频率可由两个轨道的能量差决定。玻尔提出的原子结构模型，揭示了光谱线与原子结构的内在联系。 由于这一开拓性的贡献，玻尔获得了1922年诺贝尔物理学奖。; 1.它对能级的描述很能粗略，只有一个量子数。 2.更不能解释原子如何形成分子的化学健的本质。 ; 5．原子的量子力学模型——核外电子的运动和电子排布规律 玻尔的原子结构模型理论也不是十分完美，对于多电子原子的光谱线时，就只能做出近似的估计，无法定量计算。科学家们经过13年的艰苦修改、验证、论证，终于在1925年～1926年，在玻尔原子结构模型的基础上发展成为原子的量子力学模型，其核心是薛定锷波动方程。;玻尔所采用的量子化能级的概念，即主量子数(主层)。 此外还提出其他量子数以说明电子的能量，如亚层和轨道数。 由于电子属于微观粒子，具有波粒二象性，它在核外的运动速度可以与光速相比，很难同时准确地测定它的速度和位置，只能用统计的方法来描述，因而引入了“电子云”的概念。 ;电子云模型：;;主量子数 n： n=1 2 3 4 ······，n 对应主壳层：K L M N ;l=0，1，2，······，（n -1）等正整数， 以 s , p , d , f ······ 等表示。 ;磁量子数 m;电子层;小结;结合键：原子结合成分子或晶体的作用力。 结合键决定了物质的一系列物理、化学、力学等性质。从原则上讲，只要能从理论上正确地分析和计算结合键，就能预测物质的各项性质。;结合键 Bonding;电负性;同周期元素，电负性从左到右加大。 同族元素，电负性从上到下减小。 稀有气体的电负性是同周期元素中最高的。 电负性最大的元素是F，最小的元素是钫Fr。 非金属元素电负性2.0 金属元素电负性2.0;;正负离子通过静电引力（库仑引力）而结合成离子化合物或离子晶体，因此离子键又称极性键。;;;;;;四. 范德华键;;; 在 HF、H2O、NH3 等物质中，原子都是通过极性共价键结合的，氢原子中唯一的电子被其它原子所共有，裸露原子核将与近邻分子的负端相互吸引形成氢桥。使分子之间通过氢键连接。下面以水为例加以说明。;;;;