材料科学与人类文明材料结构基础.pptx

材料结构基础材料科学与人类文明

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础主要内容原子、离子和分子金属键、离子键和共价键晶体结构：晶胞，晶面指数，晶向指数晶体缺陷：点缺陷，线缺陷，面缺陷合金的基本相：固溶体和中间相

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础尺度表征Examples

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础材料的尺度

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础材料的尺度

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础材料的尺度

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础材料的结构层次宏观结构MacroscopicStructure微观结构MicroscopicStructure原子尺度AtomicLevel亚原子尺度SubatomicLevel

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础Chap2-1

原子组成、化学键

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础原子的构成物质由原子构成！原子(atom)=质子(proton)+中子(nucleus)+电子(electron)带电量——质子：+1.6?10-19库仑；电子：-1.6?10-19库仑；中子：0质量——质子：1.67?10-27Kg；中子：1.67?10-27Kg；电子：9.11?10-31Kg原子的质量集中在原子核，核外电子的质量可以忽略不计原子的半径约为10-10m（0.1nm）数量级，其中，原子核的半径不超过10-14m

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础原子结构模型Rutherfordsmodel无法解释电子不向原子中心坍塌的原因质子和中子组成原子核，电子绕原子核作高速运动Thesolarsystem

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础核外电子的运动Bohrsmodel,1913电子在原子核外作绕核（循轨）运动和自旋运动其运动轨道的能级分立不连续在多电子的原子中，电子的分布遵循泡利不相容原理和能量最低原理最外层的电子所处的能级最高，最不稳定，称为价电子。化学键主要取决于价电子注意不同轨道的形状！Heisenberg’sUncertaintyPrincipleWavefunction:theprobabilityoffindinganelectronwithspecialenergyinthespacesurroundingthenucleus

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础核外电子轨道Tospecifyanelectronstate,oneneed:n—principalquantumnumberl—orbitalquantumnumberm—magneticquantumnumbers—spinquantumnumber

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础核外电子轨道能级排序

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础玻尔原子模型的证据举例发射光子能量：

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础原子结构举例H：1s1He：1s2Li：1s22s1Na：1s22s22p63s1核外电子的排列元素周期表

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础元素周期表

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础电负性表征原子获得电子的能力电负性增加电负性降低

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础化学键材料的性能是由以下因素决定的：内因成分——材料是由哪些物质（原子）构成的？化学键——构成材料的原子如何结合在一起？晶体结构——构成材料的原子是如何排列的？外因温度、压力和化学键关系密切的材料性能：密度、导电性、导热性、热膨胀、硬度

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础原子间作用力两个原子之间存在的相互作用力，包括原子核与核外电子之间的吸引力，以及原子核、核外电子之间的排斥力。在某一间距a0处，吸引力和排斥力达到平衡，势能最低，原子最稳定。

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础化学键种类由于核外电子结构，特别是价电子结构的不同，原子之间的结合方式（化学键）也不同。可以分为离子键、共价键、金属键、范德华力和氢键。

2024/9/23材料科学与人类文明--材料结构基础离子键价电子被电负性大的元素原子吸引，正负离子平衡形成离子键特点：结合力大，无方向性组成的离子晶体硬度高、强度高、脆性大、绝缘举例：NaCl、Al2O3、CaF2

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