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1、第一章 原子结构与结合键(Structure of the Atom&Atomic bonding),1：第一节 原子结构2:第二节 元素周期表 3：第三节 结合键,第一节 原子的结构 近代科学实验证明：原子是由质子和中子组成的原子核，以及核外的电子所构成的。原子的体积很小，直径约为10-10m数量级，而其原子核直径更小，仅为10-15m数量级。然而，原子的质量恰主要集中在原子核内。因为每个质子和中子的质量大致为1.67X10-24g，而电子的质量约为9.11X10-28g，仅为质子的1/1836。,微观粒子运动的描述方法:一切材料都是由分子、原子组成的。这些分子.原子以及组成原子的电子和原子
2、核是非常微小的微观物体。它的运动规律不同于宏观物体，只有用量子力学才能正确描述微观物体的行为。,1924年，法国物理学家德不罗意提出了实物微粒也有波动性的假设。与其相适应的波长方程为：=h/p=h/mv 宏观物体的运动可以用坐标和动量精确描述，但微观粒子具有波粒二象性，不能同时准确决定坐标和动量。这就是量子力学中的测不准原理(xpxh).薛定鄂方程解决了电子在核外运动状态的变化规律.,由波函数确定的原子”轨道”由四个量子数所决定:1).主量子数 Quantum shell numbers n(K,L,M,N,)决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即电子所处的量子壳层。2).角量子数 Azim
3、uthal quantum numbers l(s,p,d,f,)给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层）。3).磁量子数Magnetic quantum numbers ml(0,1,2)给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数(空间取向)。4).自旋角量子数Spin quantum numbers ms(+1/2,1/2)反映电子不同的自旋方向。,原子处于基态时，核外电子排布规律必须遵循以下3条规则：（1）包利（Pauli,W.）不相容原理:一个原子轨道最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反。（2）能量最低原理:在不违背包利不相容原理 的条件下，电子优先占据能量较低的原
4、子轨道。（3）洪特（Hund,F.）规则:在能量高低相等的轨道上，电子尽可能占据不同的轨道，且电子自旋平行。,第二节 元素周期表,具有相同核电荷数的同一类原子为一种元素。元素的原子结构和性质决定了元素在周期表中的位置；反之，周期表中的每个位置也反映了该元素的原子结构和性质。因此根据某个元素在周期表中的位置，就可以确定它的原子结构并推测出它应该有的性质。,在同一周期中，各元素的原子核外电子层数虽然相同，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，电离能趋于增大，失去电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。因此，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；在用一主族元素中，从上到下电子层数增多，原子半径增
5、大，电离能逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，所以，元素的金属性渐强，非金属性渐弱。,第二节 结合键 原子间的结合力称为结合键，它主要表现为原子间吸引力与排斥力的合力结果。根据不同的原子结合结合方式，结合键可分为以下几类：,离子键 Ionic bond 共价键 Covalent bond金属键 Metallic bond 范德瓦耳斯键 van der Waals bond混合键 Mixed bond,1：离子键 Ionic bond 大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合。离子键键合的基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。一般离子晶体中正负离子静电引力较强，结合牢固
6、。因此。其熔点和硬度均较高。另外，在离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此，它们都是良好的电绝缘体。但当处在高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下可以自由运动，即呈现离子导电性,An ionic bond is created between two unlikeatoms with different electronegativities.When sodium donates its valence electron to chlorine,each becomes an ion;attraction occurs,and the ionic bond is formed,2：共价键 共
7、价键的实质就是两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。共价键键合的基本特点是核外电子云达到最大的重叠，形成“共用电子对”，有确定的方位，且配位数较小。共价键的结合极为牢固，故共价晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。共价形成的材料一般是绝缘体，其导电性能差。,Covalent bonding requires thatelectrons be shared between atoms in such a way that each atom has its outer sp orbital filled.In silicon,with a valence of four
8、,four covalent bonds must be formed,Covalent bonds are directional.In silicon,a tetrahedral structure is formed,with angles of 109.5 required between each covalent bond,3：金属键 金属中的自由电子和金属正离子相互作用所构成键合称为金属键。金属键的基本特点是电子的共有化。既无饱和性又无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子相结合，并趋于形成低能量的密堆结构。当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时，不至于使金属键破坏，这就使金属
9、具有良好延展性，并且，由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电和导热性能。,The metallic bond forms when atoms give up their valence electrons,which then form an electron sea.The positively charged atom cores are bonded by mutual attraction to the negatively charged electrons,When voltage is applied to a metal,the electrons in the ele
10、ctron seacan easily move and carry a current,4：范德华键 属物理键，系一种次价键，没有方向性和饱和性。比化学键的键能少12个数量级。主要由静电力、诱导力和色散力组成。,(1).Keesom interaction：二个具有极性的粒子相接近時，自然形成一种电场，使粒子依较适当的方向排列，從而互相吸引.,(2)Debye interaction：一個具有極性的粒子，激發另一可極化（polarizable）的粒子形成暫時的極性，自然形成一種電場，使其依較適當的方向排列，從而互相吸引.,(3)London or dispersion force：一個粒子因電子的波動產生暫時的極性，激發另一可極化（polarizable）的粒子形成暫時的極性，自然形成一種電場，使其依較適當的方向排列，從而互相吸引,5：混合键,共价键+金属键(C,Si,Ge,Sn,Pb;Mo,W)金属键+离子键(Intermetallics)离子键+共价键(陶瓷),
