运城学院：《材料科学基础》课程电子教案（PPT教学课件）第一章 原子结构与键合

第一章原子结构与键合 原子结构 原子间的键合 高分子链

第一章 原子结构与键合 原子结构 原子间的键合 高分子链

总目的： 有效使用现有材料，开发新材料 了解决定材料性能的本质因素 了解材料内部的微观结构 本章目的： 原子结构与键合、原子排列方式及相互作用

有效使用现有材料，开发新材料 了解决定材料性能的本质因素 了解材料内部的微观结构 原子结构与键合、原子排列方式及相互作用 总目的： 本章目的：

第一节 原子结构 THE ATOMIC STRUCTURE 原子的电子分布 元素周期表及性能的周期性变化 SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY

第一节 原子结构 THE ATOMIC STRUCTURE SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI`AN JIAOTONGUNIVERSITY 原子的电子分布 元素周期表及性能的周期性变化

一、原子的电子分布 1.原子的核式结构 ▣原子由原子核及核外电子构成 口原子核：体积小·质量大，带正电 口电子：质量可忽略，在一定轨道绕 核旋转，带负电 THE END SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY

一、原子的电子分布 SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI`AN JIAOTONGUNIVERSITY 1. 原子的核式结构 THE END  原子由原子核及核外电子构成  原子核：体积小，质量大，带正电  电子：质量可忽略，在一定轨道绕 核旋转， 带负电

2.电子分布 f-d. f d d 塑 = 4 主量子数n THE END

2. 电子分布 THE END

1)四个量子数 口主量子数n: 电子能级的壳层序数 n=1,2,3..7 次量子数丨： 确定每一壳层的亚壳层数目 1=0,1..(n-1)..3 磁量子数m: 确定每一亚壳层中空间取向 不同的轨道数目 m=0,±1..±l.±3 自旋量子数ms: 确定每一轨道中能容纳的电 子数目 =+1/2,-1/2

1) 四个量子数 □ 主量子数 n : □ 次量子数 l : □ 磁量子数 m: 电子能级的壳层序数 n = 1,2,3…7 确定每一壳层的亚壳层数目 l= 0,1…(n-1)…3 确定每一亚壳层中空间取向 不同的轨道数目 m= 0, ±1…±l…±3 □ 自旋量子数mS: 确定每一轨道中能容纳的电 子数目 = ＋1/2, －1/2

2)三条原则 >泡利不相容原理：一个原子中不可能存在有 四个量子数完全相同的两个电子 >最低能量原理：电子总是优先占据能量低的 轨道，使系统处于最低的能量状态 >洪德定则 3)能级的重叠 d 二归 -P 相邻主壳层的能量 范围有重叠 d ' 主量子数n

➢ 泡利不相容原理：一个原子中不可能存在有 四个量子数完全相同的两个电子 ➢ 最低能量原理：电子总是优先占据能量低的 轨道，使系统处于最低的能量状态 ➢ 洪德定则 2) 三条原则 3) 能级的重叠 相邻主壳层的能量 范围有重叠

例题写出原子序数为11的钠原子及原子序数为20 的钙原子的电子分布 解： Na:1s22s22p63s1 Ca:1s22s22p63s23p64s2 3.原子的活泼程度 主要取决于外壳层(S层和P层)填满与否 例如， He:1s2 Ne:..2s22p6 Ar: ..3s23p6 Kr:.4s23d104p6 Xe:..5s24d105p6 Rn: .6s24f145d106p6 THE END Na: .3s1

Na: 1s22s22p63s1 Ca: 1s22s22p63s23p64s2 例如， 例题 写出原子序数为11的钠原子及原子序数为20 的钙原子的电子分布 解： 3. 原子的活泼程度 主要取决于外壳层（S层和P层）填满与否 He：1s2 Ne：…2s22p6 Ar：…3s23p6 Kr：…4s23d104p6 Xe：…5s24d105p6 Rn：…6s24f 145d106p6 Na：…3s1 THE END

二、元素周期表及性能的周期性变化 0 He 1.00797 IVA VA VIA 4.003 6 9 10 Li Be B Ne 6.939 9.012 10.81 12.011 14.007 15.9994 19.00 20.183 13 14 16 17 18 湖 VWB Al Si CI Ar B IVB VB VIB B 26.98 2800 39.974 32.064 35.453 39.948 19 20 21 2 23 25 26 27 29 30 31 32 33 35 36 K Ca Ti Cr Mn Fe Co Ni 01 Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.102 40.08 4496 47.90 50.94 200 5404 5585 58.93 58.71 63.54 653 69.72 72.59 74.92 78.96 79.909 83.80 3) 38 40 41 43 44 45 48 49 5s0 51 57 54 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Xe 85.47 87.62 88.905 91.22 92.91 95.9 8 101. 102.90 106.4 10787 112.4 114.82 118.69 126.90 131.30 55 《6 72 73 74 76 79 80 81 82 83 86 Cs Ba Hf Ta W P Au TI Pb 132.905137.34 178.49 1922 Hg Bi 8 At Rn 180.95183.85 195.09 196.97 200.39 204.37207.19 208.98 210 222 87 铜系a 解系AC 57 60 6 62 61 64 65 66 67 6 69 70 71 La Ce Pr Nd Rm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 138.91 140.12 140.91 144.24 147 150.35 152 15725 158.92 162.50 164.93 167.26 168.93 173.04 174.97 on 9 9 9 100 101 102 103 Ac Th Pa Np Pu Am Cm Bk Es Fm Md No Lr 2 232.0H 231 238.03 237 242 243 247 247 251 254 253 256 24 257 SCHOOLOF MATERIALS SCIENOE AND ENGINEFRING OF XTANILAOTONGUNIVERSITY

二、元素周期表及性能的周期性变化 SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI`AN JIAOTONGUNIVERSITY

1.周期对应于电子主壳层 2.同一族元素具有相同的外壳层电子数和相似的 化学性质 3.过渡族元素具有未满的内壳层和典型的金属性 4.IB族和·B族的内壳层填满，IA族和ⅡA族的 内壳层未满，故IB族和ⅡB族不如IA族和ⅡA 族活泼 例如，Cu:.3p3d104s1 K:.3p64s1 THE END SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY

1.周期对应于电子主壳层 SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI`AN JIAOTONGUNIVERSITY 2.同一族元素具有相同的外壳层电子数和相似的 化学性质 3.过渡族元素具有未满的内壳层和典型的金属性 4.ⅠB族和ⅡB族的内壳层填满，ⅠA族和ⅡA族的 内壳层未满，故ⅠB族和ⅡB族不如ⅠA族和ⅡA 族活泼 例如，Cu：…3p63d104s1 K：…3p64s1 THE END