第一章原子結(jié)構(gòu)與鍵合

第一章原子結(jié)構(gòu)與鍵合第1頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、原子的結(jié)構(gòu)第2頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核外電子的排布規(guī)律描述原子中一個(gè)電子的空間和能量，可用四個(gè)量子數(shù)表示第3頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、元素周期表元素：具有相同核電荷的同一類原子總稱，共116種，核電荷數(shù)是劃分元素的依據(jù)同位素：具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的同一元素的原子元素有兩種存在狀態(tài)：游離態(tài)和化合態(tài)7個(gè)橫行：周期按原子序數(shù)遞增的順序從左至右排列18個(gè)縱行：16族----7個(gè)主族、7個(gè)副族、1個(gè)Ⅷ族、1個(gè)零族（InertGases）最外層的電子數(shù)相同，按電子殼層數(shù)遞增的順序從上而下排列。原子序數(shù)＝核電荷數(shù)周期序數(shù)＝電子殼層數(shù)主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)零族元素最外層電子數(shù)為8（氦為2）價(jià)電子數(shù)（Valenceelectron）第4頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第5頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2原子間的鍵合一、金屬鍵

典型金屬原子結(jié)構(gòu)：最外層電子數(shù)很少，即價(jià)電子極易掙脫原子核之束縛而成為自由電子，形成電子云。金屬中自由電子與金屬正離子之間構(gòu)成鍵合稱為金屬鍵特點(diǎn)：電子共有化，既無(wú)飽和性又無(wú)方向性，形成低能量密堆結(jié)構(gòu)性質(zhì)：良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，延展性好第6頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、離子鍵

多數(shù)鹽類、堿類和金屬氧化物

特點(diǎn)：以離子而不是以原子為結(jié)合單元，要求正負(fù)離子相間排列，

且無(wú)方向性，無(wú)飽和性三、共價(jià)鍵亞金屬（C、Si、Sn、Ge），聚合物和無(wú)機(jī)非金屬材料實(shí)質(zhì)：由二個(gè)或多個(gè)電負(fù)性差不大的原子間通過(guò)共用電子對(duì)而成特點(diǎn)：飽和性，配位數(shù)較小，方向性（s電子除外）性質(zhì)：熔點(diǎn)高、質(zhì)硬脆、導(dǎo)電能力差

實(shí)質(zhì)：金屬原子帶正電的正離子非金屬原子帶負(fù)電的負(fù)離子

e

性質(zhì)：熔點(diǎn)和硬度均較高，良好電絕緣體第7頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、范德華力包括：靜電力、誘導(dǎo)力和色散力屬物理鍵，系次價(jià)鍵，不如化學(xué)鍵強(qiáng)大，但能很大程度改變材料性質(zhì)

高分子材料中范德華力起重要作用，總的范德華力超過(guò)化學(xué)鍵的作用，所以在除去范德華力作用前化學(xué)鍵早已斷裂。第8頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、氫鍵

極性分子鍵：存在于HF、H2O、NH3中，在高分子中占重要地位，氫原子中唯一的電子被其它原子所共有（共價(jià)鍵結(jié)合），裸露原子核將與近鄰分子的負(fù)端相互吸引——?dú)錁蚪橛诨瘜W(xué)鍵與物理鍵之間，具有飽和性第9頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)論何種結(jié)合鍵，固體原子間都存在兩種力：吸引力和排斥力原子間距離就是當(dāng)引力等于斥力時(shí)原子之間的距離，此時(shí)原子間的相互作用勢(shì)能最低原子結(jié)合能離子鍵、共價(jià)鍵的結(jié)合能最高金屬鍵次之范德華力最低，（氫鍵稍高點(diǎn)）第10頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3高分子鏈第11頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、近程結(jié)構(gòu)（一）、結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成1.碳鏈高分子聚乙烯主鏈以C原子間共價(jià)鍵相聯(lián)結(jié)加聚反應(yīng)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.雜鏈高分子滌綸主鏈除C原子外還有其它原子如O、N、S等，并以共價(jià)鍵聯(lián)接，縮聚反應(yīng)而得，如聚對(duì)苯二甲酸乙二脂（滌綸）聚酯聚胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酚等第12頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.元素有機(jī)高分子硅橡膠

主鏈中不含C原子，而由Si、B、P、Al、Ti、As等元素與O組成，其側(cè)鏈則有機(jī)基團(tuán)，故兼有無(wú)機(jī)高分子和有機(jī)高分子的特性，既有很高耐熱和耐寒性，又具有較高彈性和可塑性，如硅橡膠4.無(wú)機(jī)高分子二硫化硅

聚二氯—氮化磷主鏈既不含C原子，也不含有機(jī)基團(tuán)，而完全由其它元素所組成，這類元素的成鏈能力較弱，故聚合物分子量不高，并易水解第13頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）、高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的鍵合方式1.均聚物結(jié)構(gòu)單元鍵接順序

單烯類單體中除乙烯分子是完全對(duì)稱的，其結(jié)構(gòu)單元在分子鏈中的鍵接方法只有一種外，其它單體因有不對(duì)稱取代，故有三種不同的鍵接方式（以氯乙烯為例）：頭—頭尾—尾頭—尾雙烯類高聚物中，則更復(fù)雜，除有上述三種，還依雙鍵開(kāi)啟位置而不同

第14頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.共聚物的序列結(jié)構(gòu)

按結(jié)構(gòu)單元在分子鏈內(nèi)排列方式的不同分為第15頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）、高分子鏈的結(jié)構(gòu)不溶于任何溶劑，也不能熔融，一旦受熱固化便不能改變形狀—熱固性（thermosetting）

第16頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）、高分子鏈的構(gòu)型鏈的構(gòu)型系指分子中原子在空間的幾何排列，穩(wěn)定的，欲改變之須通過(guò)化學(xué)鍵斷裂才行第17頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月旋光異構(gòu)體由烯烴單體合成的高聚物在其結(jié)構(gòu)單元中有一不對(duì)稱C原子，故存在兩種旋光異構(gòu)單元，有三種排列方式第18頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾何異構(gòu)：

雙烯類單體定向聚合時(shí)，可得到有規(guī)立構(gòu)聚合物。但由于含有雙鍵，且雙鍵不能旋轉(zhuǎn)，從而每一雙就可能有順式反式

兩種異構(gòu)體之分，對(duì)于大分子鏈而言就有稱為幾何異構(gòu)二甲基丁二烯

二甲基丁二烯

第19頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)（一）、高分子的大小高分子的相對(duì)分子質(zhì)量M不是均一的，具有多分散性平均相對(duì)分子質(zhì)量第20頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高分子鏈中重復(fù)單元數(shù)目稱為聚合度不僅影響高分子溶液和熔體的流變性質(zhì)，對(duì)加工和使用也有很大影響。數(shù)均相對(duì)分子量每鏈節(jié)的質(zhì)量對(duì)力學(xué)性能起決定作用，第21頁(yè)，課件共22頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）、高分子的形狀主鏈以共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)，有一定鍵長(zhǎng)d和鍵角θ，每個(gè)單鍵都能內(nèi)旋轉(zhuǎn)（Chaintwisting）故高分子在空間形態(tài)有mn-1(m為每個(gè)單鍵