材料科学导论题目答案.pdf

材料科学导论题目答案--第1页

材料科学导论题目答案

1.核外电子的排列规律：

一．能量最低原理：原子核外的电子，总是尽先占有能量最低的

原子轨道，只有当能量较低的原子轨道被占满后，电子才依次进入能

量较高的轨道，以使原子处于能量最低的稳定状态。

原子轨道能量的高低为：

1．当n相同，l不同时，轨道的能量次序不s＜p＜d＜f。例如，

E3S＜E3P＜E3d。

2．当n不同，l相同时，n愈大，各相应的轨道能量愈高。例如，

E2S＜E3S＜E4S。

3．当n和l都不相同时，轨道能量有交错现象。即（n－1）d轨

道能量大于ns轨道的能量，（n-1）f轨道的能量大于np轨道的能量。

在同一周期中，各元素随着原子序数递增核外电子的填充次序为ns，

（n－2）f，（n－1）d，np。

二．泡利不相容原理：在同一原子中没有四个量子数完全相同的

电子，或者说在同一原子中没有运动状态完全相同的电子。根据这个

规则，如果两个电子处于同一轨道，那么，这两个电子的自旋方向必

定相反。也就是说，每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。

三：洪特规则：在等价轨道中，电子尽可能分占不同的轨道，且

自旋方向相同。洪特规则实际上是最低能量原理的补充。因为两个电

子同占一个轨道时，电子间的排斥作用会使体系能量升高，只有分占

等价轨道，才有利于降低体系的能量。

2.原子之间的作用力如何由来:

当两个原子相互移近时，距原子核最远的价电子比其他电子更早

发生重叠，因为价电子只占据部分的壳层，当它们重叠时就会产生引

力，但是当两个原子满壳层的电子云也发生重叠时，就会出现浸壳层

间的斥力。

离子键型的晶体的结合较强，破坏这种化学键需要较高的能量，

所以离子型晶体的熔点、硬度、强度都很高，热膨胀系数很小；

材料科学导论题目答案--第1页

材料科学导论题目答案--第2页

共价键性的材料中由于共价键最多，结合键最强，因而熔点、强

度和硬度都很高；金属键的材料具有金属光泽、高的导电性和导热性，

较好的机械强度和塑形，具有正的电阻温度系数；

分子键的材料熔点和沸点低，强度低。

3.材料的结合键与材料性能之间的关系：

一、化学键

1．离子键

离子键是由正负电荷的相互吸引造成的。

2共价键

共价键是一种强吸引力的结合键。当两个相同原子或性质相近的

原子接近时，价电子不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结

合，形成共价键。共价键使原子间有很强的吸引力。

3．金属键

金属是由金属键结合而成的，它具有同非金属完全不同的特性。

金属原子的外层电子少，容易失去。当金属原子相互靠近时，这些外

层原子就脱离原子，成为自由电子，为整个

金属所共有，自由电子在金属内部运动，形成电子气。这种由自

由电子与金属正离子之间的结合方式称为金属键。

4．分子键

分子键又叫范德瓦尔斯键，是最弱的一种结合键。它是靠原子各

自内部电子分布不均匀产生较弱的静电引力，称为范德瓦尔斯力，由

这种分子力结合起来的键叫做分子键。5．氢键

另一种范德瓦尔斯力实际上是极性分子的一种特殊情况。C－H、

O－H或N－H键端部暴露的质子是没有电子屏蔽的，所以，这个正电

荷