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1.原子及原子间键合

材料结构的层次原子结构晶体结构显微结构宏观结构

材料由原子构成假如由于某种大灾难，所有的科学知识都丢失了，只有一句话传给下一代，那么怎样才能用最少的词汇来表达最多的信息呢？我相信这句话是原子的假设：所有的物体都是用原子构成的。--费曼原子材料原子键合材料结构与组织材料性能

原子结构+10-15m10-10m原子核由质子和中子组成m质子=1.673×10-24gm中子=1.675×10-24g电子m电子=9.11×10-28g

电离能：失去外层电子所需要获得的最低能量电离能、电子亲和势、电负性

电子亲和势：中性原子得到电子过程中释放的能量

电负性：电离能+电子亲和势Muliken电负性的定义：取值从0.9到4.1，高电负性易得电子低电负性高电负性Li电离能+Li电子亲和势=6.3eV

原子间的键合共同的特点：键合后各原子的外层电子结构要构成稳定结构结合键化学键物理键金属键离子键共价键范德瓦尔斯键氢键极性共价键非极性共价键

离子键–金属+非金属?ex:MgOMg1s22s22p63s2O1s22s22p4 [Ne]3s2?

Mg2+1s22s22p6 O2-1s22s22p6 [Ne] [Ne]electron+-CoulombicAttractionMg(cation)stableO(anion)stable给出电子接受电子电负性“低-高”原子结合离子键

离子键能量–最低能量最稳定吸引项与排斥项的能量平衡AttractiveenergyEANetenergyENRepulsiveenergyERInteratomicseparationrrAnrBEN=EA+ER=+-特征：1.键能高2.非方向性

陶瓷中的主要键和类型例子:离子键GiveupelectronsAcquireelectronsNaClMgOCaF2CsCl

共价键–非金属+非金属电负性“高-高”原子结合共享电子例子:CH4C:has4valencee-,needs4moreH:has1valencee-,needs1moreC和H的电负性相近，共享电子特征：方向性键能范围宽共价键

金属键–金属+金属电负性“低-低”原子结合电子公有化特征：非方向性键能范围宽金属键

起源于偶极子的相互作用?极性分子?振动的偶极子-一般情况:-例:liquidHCl-例:polymer二次键合asymmetricelectronclouds+-+-secondarybondingHHHHH2H2secondarybondingex:liquidH2HClHClsecondarybondingsecondarybonding+-+-secondarybondingsecondarybonding

孤立原子固体结合能曲线能量零点：孤立原子固体的能量是负值

混合键

类型离子共价金属二次键能大!范围宽大-钻石小-Bismuth范围宽大-钨小-汞最小注释非方向性(ceramics)方向性(semiconductors,ceramicspolymerchains)非方向性(metals)方向性链间(polymer)分子间总结:键合

实际材料中单一结合键的情况并不多范德华键会存在于所有的晶体中；高原子序数的金属中，会出现少量的共价键，如W具有反常的高熔点；陶瓷中，经常共价键和离子键混合出现。

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