第一章 原子排列增加2

1、1硅表面原子排列 碳表面原子排列 18h1.2 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能2第一章0 材料的结构层次材料的结构层次结构层次结构层次 应用举例应用举例原子结构与电子结构原子结构与电子结构 材料类别与材料基本性质材料类别与材料基本性质原子的空间排列原子的空间排列 原子排列有序程度（晶体、非晶体）原子排列有序程度（晶体、非晶体）1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能3材料的结构概述第一章0 材料的结构层次材料的结构层次(续续)结构层次结构层次 应用举例应用举例 晶粒的大小形状晶粒的大小形状组织结构或相结构组织结构或相结构 金属和合金的强度金属和合金的强

2、度 混凝土集料级配混凝土集料级配宏观结构宏观结构 汽车的防锈漆汽车的防锈漆41.2 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能1 1 原子结构原子结构 原子序数原子序数 原子量原子量 阿佛伽德罗常数阿佛伽德罗常数 原子量单位原子量单位 核外电子排布方式核外电子排布方式 电负性电负性 电离能电离能第一章 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning5 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning1 原子结构原子结构 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomso

3、n Learning1.2 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能62 原子结合键原子结合键 （1）离子键与离子晶体）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。第一章 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能7（2）共价键与原子晶体）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向

4、性和饱和性；原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。大、导电性差。第一章 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning1.2 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能8（3）金属键与金属晶体）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；和性；金属晶体

5、：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。金属。金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。电引力而使诸原子结合到一起的方式。第一章1.2 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能9 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning10 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning11（4）分子键与分子晶体）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力

6、很小，无方向性和饱和原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。性。分子晶体：熔点低，硬度低。如高分子材料。分子晶体：熔点低，硬度低。如高分子材料。第一章 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能12（4）分子键与分子晶体）分子键与分子晶体氢键：（离子结合）氢键：（离子结合）X-H-Y（氢键结合），有方向性，（氢键结合），有方向性，如如O-HO第一章 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 1.2 1.2 晶体中质点结合力和

7、结合能晶体中质点结合力和结合能133 结合键分类结合键分类（1）一次键）一次键 （化学键）：金属键、共价键、离子键。（化学键）：金属键、共价键、离子键。（2）二次键）二次键 （物理键）：分子键和氢键。（物理键）：分子键和氢键。4 原子的排列方式原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长程有序，各向异性。程有序，各向异性。（2）非晶体：）非晶体：不规则排列。长不规则排列。长程无序，各向同性。程无序，各向同性。第一章1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能145 键力和键能键力和键能 f(r) = fr(排斥）+fa（

8、吸引） 与键能关系 f(r)= 平衡位置 f(r)=0 f(r)最大位置 抗拉强度晶体结合能晶体结合能 Eb=EN-E0()d urd r0r00rdudrmr220mmrrdfd udrdr 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能15键能曲线与刚度关系键能曲线与刚度关系a 曲率半径越小，刚度越大；b 势阱越深，对称性越好，刚度越大，膨胀系数越小。 022( )r ru rEr1.2 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能166晶格能和晶体结合能晶格能和晶体结合能晶体结合能(Eb)：晶体总能量（ E0 ） 组成晶体N个原子自由状态总能量 （EN) Eb= EN- E0晶格能：1mol离子晶体中的正负离子由相互远离的气态状态结合成离子晶体所释放的能量。结合键类型表面影响晶体结构1.2 1.2 晶体中质点结合力和结合能晶体中质点结合力和结合能17结合键类型实例结合能 ev/mol主要特征离子键LiClNaClKClRbCl8.637.947.206.90无方向性，高配位数，低温不导电，高温离子导电共价键金刚石SiGeSn1.371.683.873.1