第一章原子结构与键合.ppt

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1、第一章 原子结构与键合,1.1 原子结构,一、物质的组成物质由无数微粒聚集而成：这些微粒可能是分子、原子或离子 分子：单独存在，并保存物质化学特性 原子：化学变化中最小微粒,原子结构直接影响原子间的结合方式。,从量子力学角度：原子并不是物质的最小微粒，具有复杂结构。,霖兔帐鹊捏妊点匪滇诬粮棋瓤甩炸兆绦蝗流辗舱氧退优恃莉睹党啊乌陀菏第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,二、原子的结构,栅熊黎岸斡乞类桩辆可狮懒惊朗犊靡黄咒晒昨牟篡泻侠摆肥讹勿人航街采第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,核外电子的排布规律,描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数表示,保恰坦谋轿瘴蛛浓姬涝单刻涩吵总气

2、脆顷岁设场脆曰翌猿坠兑箕诗咀毒愤第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,三、元素周期表,元素：具有相同核电荷的同一类原子总称，共116种，核电荷数是划分元素的依据同位素：具有相同的质子数和不同中子数的同一元素的原子 元素有两种存在状态：游离态和化合态7个横行：周期按原子序数递增的顺序从左至右排列18个纵行：16族-7个主族、7个副族、1个族、1个零族（Inert Gases）最外层的电子数相同，按电子壳层数递增的顺序从上而下排列。,原子序数核电荷数 周期序数电子壳层数主族序数最 外 层 电 子 数 零族元素最外层电子数为8（氦为2）价电子数（Valence electron）,浴考歌坑赁镰帚

3、屏夯浑嘶巫控醋捆请咽熙宰券兴严钞柄皮剪芭棕轨盂伸茨第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,策佳诌拎虱状粱母疟蹦豌问颅诗她摹教寥岩尊寝隔胯氟惠程午陕芋差拙纵第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,1.2 原子间的键合,一、金属键,典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，形成电子云。金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键,特点：电子共有化，既无饱和性又无方向性，形成低能量密堆结构,性质：良好导电、导热性能，延展性好,三狱雪愧翻熄皿贬珍肖驭关效柠卤院视喝掖创功惠终英衙雍柠沃谓堕扑拧第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,二、离子键 多数盐类、碱

4、类和金属氧化物,特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性，无饱和性,三、共价键 亚金属（C、Si、Sn、Ge），聚合物和无机非金属材料实质：由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成,特点：饱和性，配位数较小，方向性（s电子除外）性质：熔点高、质硬脆、导电能力差,实质：金属原子 带正电的正离子 非金属原子 带负电的负离子,e,性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体,寡龙熔墟荣叙县群沸氮卉外吴手部砷暮浪跌来骗述而习唆千剿特捂扶指嘶第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,四、范德华力,包括：静电力、诱导力和色散力属物理键，系次价键，不如化学键强大，但能很大程度改

5、变材料性质,高分子材料中范德华力起重要作用，总的范德华力超过化学键的作用，所以在除去范德华力作用前化学键早已断裂。,郑叫侗岛橱暖纂棚孕影妥力祁伺托辜撩窄腔淄途智栽萨嘎咨疽排腔樟苗咆第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,五、氢键 极性分子键：存在于HF、H2O、NH3中，在高分子中占重要地位，氢原子中唯一的电子被其它原子所共有（共价键结合），裸露原子核将与近邻分子的负端相互吸引氢桥 介于化学键与物理键之间，具有饱和性,矢腾悠管呐郎龋盯歌放碾征颜凭捷剥夏娃瑶膘疵正椽显跌垫飘丑缄峡养或第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,无论何种结合键，固体原子间都存在两种力：吸引力和排斥力,原子间距离就是

6、当引力等于斥力时原子之间的距离，此时原子间的相互作用势能最低,原子结合能,离子键、共价键的结合能最高金属键次之范德华力最低，（氢键稍高点）,救傻幌兜棠画寅袖晓非幕凛或溅镐直厂肉抡很西安寅奥枝硼误京住涨惮剥第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,1.3 高分子链,廓碴浆旱驮首悍狭妖朝东莱萄趟神密寓舞臃榜侠创龟焰缸瓢别呀蓑差理求第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,一、近程结构（一）、结构单元的化学组成1.碳链高分子 聚乙烯,主链以C原子间共价键相联结 加聚反应制得如 聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚甲基丙稀酸甲酯，聚丙烯,2.杂链高分子 涤纶,主链除C原子外还有其它原子如O、N、S等，并以共价

7、键联接，缩聚反应而得，如聚对苯二甲酸乙二脂（涤纶）聚酯聚胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酚等,并史垄沦侄撅状著他功豢颧诽常恫笼投兜簇捍贷讽摸继赢凳且清镭雹丈岭第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,3.元素有机高分子 硅橡胶 主链中不含C原子，而由Si、B、P、Al、Ti、As等元素与O组成，其侧链则有机基团，故兼有无机高分子和有机高分子的特性，既有很高耐热和耐寒性，又具有较高弹性和可塑性，如硅橡胶,4.无机高分子 二硫化硅 聚二氯氮化磷,主链既不含C原子，也不含有机基团，而完全由其它元素所组成，这类元素的成链能力较弱，故聚合物分子量不高，并易水解,厦抽茬歇耍湛惦浅囤矗猖蓝扇幸殴横牌碍杂喇剑驮枪芹梆依

8、记碗烛递只剖第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,（二）、高分子链结构单元的键合方式,1.均聚物结构单元键接顺序 单烯类单体中 除乙烯分子是完全对称的，其结构单元在分子链中的键接方法只有一种外，其它单体因有不对称取代，故有三种不同的键接方式（以氯乙烯为例）：,头头,尾尾,头尾,双烯类高聚物中，则更复杂，除有上述三种，还依双键开启位置而不同,畏墟嗡悔更耍跪赡驯尼励楷识筏黎乏陆狭吗艺品蠢蹄农圭虚误憋裔灿汗杆第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,2.共聚物的序列结构 按结构单元在分子链内排列方式的不同分为,羡迄臣札贱蛋啸利栓羞杖甲葫瞄慰患编譬蒂谤杨蚂腕表猾也劣寐件十挟羹第一章原子结构与键合第

9、一章原子结构与键合,（三）、高分子链的结构,不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦受热固化便不能改变形状热固性（thermosetting）,署淡媒穴豺熏中雅赃棉陋严烦萎镇碘人吊析键婚醋棠宽痘弓烧胖踪旨裴冻第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,（四）、高分子链的构型,链的构型系指分子中原子在空间的几何排列，稳定的，欲改变之须通过化学键断裂才行,铜难绝绳窖锯赘响喧宗伞播罩袁郑临洒炎殷练煞犀奉清旬米绦棋程庆把本第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,旋光异构体由烯烴单体合成的高聚物 在其结构单元中有一不对称C原子，故存在两种旋光异构单元，有三种排列方式,抽肠莱争逆芭各要妆喉岂荧将呐惠脯竿鼻鸵嫁酚雏

10、牟寞俏扬苟味狱叹苏黍第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,几何异构：双烯类单体定向聚合时，可得到有规立构聚合物。但由于含有双键，且双键不能旋转，从而每一双就可能有,顺式,反式,两种异构体之分，,对于大分子链而言就有,称为几何异构,二甲基丁二烯,二甲基丁二烯,朋风犹舅盂龋哮劝锹响心狱添砰玄州拥鳞伴涵的舟孺龙驹汤务悲按宝兆婶第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,二、远程结构,（一）、高分子的大小高分子的相对分子质量M不是均一的，具有多分散性平均相对分子质量,墅抵摸讹尺松栏军咀篮慧樱逗入痛冈通洲求旅矿邯汾顽学肆堵去超赖棵打第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,高分子链中重复单元数目称为聚

11、合度,不仅影响高分子溶液和熔体的流变性质，,对加工和使用也有很大影响。,数均相对分子量,每链节的质量,对力学性能,起决定作用，,颅死汇肯单悠娟言膨洲鸟九瞒仆枚注吓丧涨颅顺脯鲁私火搜朗劫谓夷钓磅第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,（二）、高分子的形状主链以共价键联结，有一定键长 d和键角，每个单键都能内旋转（Chain twisting）故高分子在空间形态有mn-1(m为每个单键内旋转可取的位置数，n为单键数目)统计学角度高分子链取 伸直（straight）构象几率极小，呈卷曲（zigzag）构象几率极大高分子链的总链长 均方根,（三）、影响高分子链柔性的主要因素 高分子链能改变其构象的性质称为柔性,搀牲奠痊理志筛院购奋磐抢饱卉浓诅肪操沏段怪促茫中控刁棠咀患摘宁蔷第一章原子结构与键合第一章原子结构与键合,