无机材料科学基础第一章.ppt

3.5范德瓦尔斯力（VanDerwaalsbonding）*r分子之间的作用力是1873年由荷兰物理学家范德华首先提出来的，故又称范德华力，本质上也属于一种电性引力。是存在于分子间或分子内非键合原于间的相互作用力。两分子间的范德华力F(r)及相互作用能E(r)是分子之间距离r的函数如图所示。作用能:2~8kJ/mol当r=r0时,F(r)=0分子键与分子晶体*原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。分子晶体：熔点低，硬度低。如高分子材料。12思考*在高分子材料中总的范德华力超过化学键的作用，故在去除所有的范德华力作用前化学键早已断裂了，所以高分子往往没有气态，只有固态和液态。为什么高分子材料只有固态和液态，而没有气态。01023.6氢键（Hydrogenbonding）*在HF，H2O，NH3等物质中，分子都是通过极性共价键结合的（见前面关于共价键的讨论），而分子之间则是通过氢键连接的。下面以水为例加以说明。氢键将相邻的水分子连接起来，起着桥梁的作用，故又称为氢桥。从上面的讨论可知，形成氢键必须满足以下两个条件：

分子中必须含氢。

另一个元素必须是显著的非金属元素（F，O和N分别是ⅦB，ⅥB和ⅤB族的第一个元素）。这样才能形成极性分子，同时形成一个裸露的质子。思考*HF的相对分子质量较低，为什么HF的沸腾温度（19.4oC）要比HCl的沸腾温度（-85oC）高？氢键对化合物性质的影响*3.7各种结合键的特点比较*离子键、共价键和金属键都涉及到原子外层电子的重新分布，这些电子在键合后不再仅仅属于原来的原子，因此，这几种键都称为化学键。在形成分子键和氢键时，原子的外层电子分布没有变化，或变化极小，它们仍属于原来的原子。因此，分子键和氢键就称为物理键。一般说来，化学键最强，氢键和分子键较弱。共价键化学键：主价键离子键金属键范德瓦尔斯键（范德华力）物理键：次价键氢键01结合键02按照晶体中的原子结合力性质的不同，分为：03晶体中五种典型的键的形式键型离子键共价键金属键范德瓦尔斯键氢键作用力静电库仑力共用电子对静电库仑力分子间力特点无方向性无饱和性方向性饱和性无方向性无饱和性饱和性方向性晶体性质离子晶体（NaCl）共价晶体（Cl2、Si－O）金属晶体（Cu、Fe)分子晶体（干冰CO2）冰（H2O）熔点高、硬度大、导电性能差、膨胀系数小熔点高、硬度大、导电性能差良好的导电性、导热性、延展性、塑性不导电、熔沸点低、硬度小不导电、熔沸点低、硬度小实际晶体中的键合是以上键合的一种或某几种键合的组合分子间力金属键离子键共价键logo角量子数li－又称副量子数。它决定原子轨道或电子云的形状，并在多电子原子中和n一起决定电子的能量。li0123光谱学符号spdf每一个亚层中，m有几个取值，其亚层就有几个不同伸展方向的同类原子轨道磁量子数与电子能量无关，同一亚层的原子轨道，能量是相等的，叫等价轨道(或简并轨道），简并轨道的数目，称为简并度。磁量子数m－表征原子轨道在外磁场方向上分量的大小，即原子轨道在空间的不同取向自旋量子数s－表征自旋运动的取向电子自旋有顺时针和逆时针的两个方向，通常用↑和↓表示Electronspinvisualized例2：已知核外某电子的四个量子数为：n=2;l=1;m=-1;ms=+1/2说明其表示的意义。01指在第二电子层、p亚层、py轨道上、自旋方向以(+1/2)为特征的电子。02原子中每个电子的运动状态可用四个量子数来描述，四个量子数确定之后，电子在核外的运动状态就确定了。03（1）核外电子的排布规则1.3核外电子排布规律*能量最低原理泡利（Pauli）不相容原理多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能地分布到能量最低的轨道。洪得（Hund）规则在同一个原子中，没有四个量子数（运动状态）完全相同的电子。电子分布到能量相同的等价轨道时，总是先以自旋相同的方向，单独占据能量相同的轨道。洪特规则的特例：等价轨道的全充满、半充满和全空的状态是比较稳定的。01全充满：p6，d10，f1402半充满：p3，d5，f703全空：p0，d0，f004练习：写出14Si、26Fe、47Ag的电子结构式*114Si：1s22s22p63s23p2226Fe：1s22s22p63s23p63d64s2347Ag：1s22s22p63