文档介绍：第三节原子的键合
四种基本的原子键:金属键、共价键、离子键和范德瓦尔键
一、金属键
二、共价键
三、离子键
三、离子键
离子键材料由两种以上的电负性相差很大的原子组成
离子键:以正负离子间的相互作用力形成的结合
离子晶体的特性:
(1)离子晶体是最密堆积的面心立方或六方密填结构;
(离子键的各向同性)
(2)对可见光透明、吸收红外波长。
结构特征
离子振动能级吸收
(3)低温下导电性差、高温下离子导电;
(结构上致密性、离子对电子约束紧密)
(4)高价离子的氧化物坚硬、熔点高。
原子电子结构、电负性差异决定材料的结合机制
Sp价电子金属原子间:只存在金属键
过渡金属:金属键和共价键
(d 电子受原子核束缚强烈、只能与邻近 d 电子形成不饱和共价键)
电负性差异很大的原子:只存在离子键
(氧化钇)
电负性差异不大的原子:既存在离子键又存在共价键
多元素化合物材料一般是离子键和共价键结合:
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
离子结合
主要是共价结合
四、范德瓦尔键
分子或原子团间的一种弱静电键合
存在于高分子材料的分子间及一些陶瓷材料的分子层间,这类分子必有显正电的部分和显负电的部分
(2)处在一定距离范围的任意分子间,存在微弱的吸引力
产生的根源:
(1)一个分子的正电部分和另一分子的负电部分间
有微弱静电吸引力;
(核外电子运动相当波动电偶极子)
分子间是范德瓦尔键,分子内的原子间是强有力的共价键等
水分子间:范德瓦尔键
水易成水蒸气
氢氧间不易断裂
共价键
云母:
层间: 范德瓦尔键
层内:离子键和共价键;
层间易剥离
范德瓦尔键易断裂
Cl
C
H
聚氯乙烯(PVC塑料)
剪切力
剪切力
高分子链内:共价键
聚氯乙烯:性脆、可产生很大变形
第四节结合能及原子间距
四种化学键的共同特征:结合力包括吸引和排斥两部分
r
O
EP0
Fm
r0
rm
F
EP
排斥力和吸引力的合力
两原子间距离大于 r0 :
吸引力大于排斥力、原子间呈现相吸引
两原子间距离小于 r0 :
排斥力急剧增加、大于吸引力,原子间呈现排斥
两原子间作用力随距离的变化:
rA
rB
A
B
原子
两原子间距离为 r0 : 平衡位置
吸引力等于排斥力、合力为零
范德瓦尔键最小
r
O
EP0
Fm
r0
rm
F
EP
势能
两原子间势能随距离的变化:
r1
最小
原子间或晶体的结合能
结合键不同、结合能不同:
离子键最大
共价键
金属键
第三章材料的物性
第一节材料的电性质
物性:电性、磁性、热性、光学性质和力学性质
材料按电性能分类:导体、半导体、绝缘体
导体:
绝缘体:
金属:
一、欧姆定律
反映材料导电性的参数:
电阻率或电导率
两者关系:
半导体:
试样电阻:
欧姆定律宏观形式:
电阻率:
试样长度,
试样截面积
金属的导电性:几乎不随电压变化
恒定
半导体的导电性:随电压明显变化
伏安特性曲线为直线
伏安特性曲线为曲线
欧姆定律的微分形式:
电流密度
材料中的场强
电流密度定义:
电流密度矢量: