第一章-第一节-材料的结合方式

1、第二节第二节 材料的结合方式材料的结合方式及工程材料键性及工程材料键性一一 、结合键、结合键 原子、离子或分子之间的结合力称为结合键。原子、离子或分子之间的结合力称为结合键。 一般可把结合键分为一般可把结合键分为离子键离子键、共价健共价健、金属键金属键和和分子键分子键四种。四种。 1. 1. 离子键离子键正离子和负离子由静电引力相互吸引；同时当它们正离子和负离子由静电引力相互吸引；同时当它们十分接近时发生排斥，引力和斥力相等即形成稳定十分接近时发生排斥，引力和斥力相等即形成稳定的离子键。的离子键。NaClNaCl、CaOCaO、AlAl2 2OO3 3等由离子键组成。等由离子键组成。 2. 2

2、. 共价键共价键由共用价电子对产生的结合键叫共价键。最具有代由共用价电子对产生的结合键叫共价键。最具有代表性的共价晶体为金刚石。属于共价晶体的还有表性的共价晶体为金刚石。属于共价晶体的还有SiCSiC、SiSi3 3N N4 4、BNBN等化合物。等化合物。 共价键的结合力很大，所以共价晶体强度高、硬共价键的结合力很大，所以共价晶体强度高、硬度高、脆性大、熔点高、沸点高和挥发性低。度高、脆性大、熔点高、沸点高和挥发性低。 3. 3. 金属键金属键正离子和电子气之间产生强烈的静电吸引力，使正离子和电子气之间产生强烈的静电吸引力，使全部离子结合起来。这种结合力就叫做金属键。全部离子结合起来。这种结

3、合力就叫做金属键。 金属键无所谓饱和性和方向性。金属键无所谓饱和性和方向性。 金属键的特性金属键的特性1. 1. 良好的导电性和导热性。良好的导电性和导热性。2. 2. 正的电阻温度系数。正的电阻温度系数。绝大多数金属具有超导性，即绝大多数金属具有超导性，即 在温度接近于绝对零度时电在温度接近于绝对零度时电阻阻突然下降，趋近于零突然下降，趋近于零。3.3.良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。 金属键没有方向性，原子间也没有选择性，所以在受外力金属键没有方向性，原子间也没有选择性，所以在受外力作用而发生原子位置的相对移动时，结合键不会遭到破坏作用而发生

4、原子位置的相对移动时，结合键不会遭到破坏4.4.不透明并呈现特有的金属光泽不透明并呈现特有的金属光泽。金属中的自由电子能吸收并随后辐射出大部分投射到表面的光能金属中的自由电子能吸收并随后辐射出大部分投射到表面的光能。电负性差值：可判断无机非金属材料离子性结合键的比例电负性差值0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 离子性结合（%） 1 4 9 15 22 30 39 47 55 63 70 76 82 86 89 924、混合键4. 4. 分子键分子键原子或分子之间是靠范特瓦尔斯力结合起来，这原子或分子之间

5、是靠范特瓦尔斯力结合起来，这种结合键叫分子键。种结合键叫分子键。 范特瓦尔斯力很弱，因此由分子键结合的固体材料熔点低、硬度也很低，因无自由电子，因此材料有良好的绝缘性。范特瓦尔斯力很弱，因此由分子键结合的固体材料熔点低、范特瓦尔斯力很弱，因此由分子键结合的固体材料熔点低、硬度也很低，因无自由电子，因此材料有良好的绝缘性。硬度也很低，因无自由电子，因此材料有良好的绝缘性。 质子给予体（如H）与强电负性原子X（如O、N、F、CL）结合，再与另一强电负性原子Y（质子接受体）形成一个键的键合方式。2. 氢键氢键二、工程材料的键性二、工程材料的键性1. 1. 金属材料金属材料 工程应用的金属材料，原子间

6、的结工程应用的金属材料，原子间的结 合键基本上为金属键，皆为金属晶合键基本上为金属键，皆为金属晶 体材料。体材料。 2. 2. 陶瓷材料陶瓷材料 存在有一定成分的共价键，但离子存在有一定成分的共价键，但离子键是主要的。键是主要的。 3. 3. 高分子材料高分子材料 大分子内的原子之间由很强的共价大分子内的原子之间由很强的共价键结合，而大分子与大分子之间的结键结合，而大分子与大分子之间的结合力为较弱的范特瓦尔斯力。合力为较弱的范特瓦尔斯力。 三、晶体与非晶体三、晶体与非晶体晶体晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。非晶体