华南师范大学材料科学与工程教程第一章 材料结构.ppt

3/26/2017 1第一章材料结构的基本知识(一) 2 材料结构材料性能四层次原子结构原子结合键原子的排列显微组织 3思考?1、什么是价电子? ?2、K与 Cu 相比,谁更活泼?为什么? ?3、金属是否均是由金属键构成的? W为什么具有高熔点? ?4、一般情况下,金属、陶瓷、聚合物相比,谁的密度更高? ?5、什么是弹性模量? 4 一、原子结构 1、原子的电子排列???????????????-27 -27 -31 (proton) (neutron) 质子 :正电荷m=×10 kg 原子核(nucleus):位于原子中心、带正电中子 :电中性m=×10 kg 电子(electron):核外高速旋转,带负电,按能量高低排列,如电子云(ele ctron cloud ) m = 10 kg,约为质子的1/18 365 波函数和原子轨道? 1926 年, Schr ?dinger (薛定谔)根据德布罗伊?物质波的观点将电子的粒子性代入波动方程。)( 2 cos Et xp h A??????是描述波动的函数,称为波函数,可用来表示任何微观粒子的行为。 6 波函数ψ是三维空间 x、y、z 的函数,其二阶偏微分方程就是有名的薛定谔方程电子的波函数?对原子核外电子运动的描述具有十分重要意义: 波函数不同,其能量不同。每一个波函数,都表示核外电子运动的一种状态,称为原子轨道。相当于给出了电子运动的“轨道”。 0)VE(h m8zyx 2 22 22 22 2???????????????? 7 四个量子数 (1) 主量子数(2)角量子数(3)磁量子数(4)自旋量子数 n,电子层; l,同一壳层上的电子依据能量水平不同分的亚壳层( spdf) ,反映了轨道的形状; m,确定轨道的空间取向; ms ,每个状态下可以存在自旋方向相反的两个电子; 8 ⑴主量子数 n主量子数 n表示电子层,其值越大,轨道距核越远,能量越高。电子层符号 K L M N O P Q …主量子数 n 1 2 3 4 5 6 7 … 9 (2)角量子数 l 角量子数 l 又叫副量子数,表示电子亚层。它确定着电子轨道的能级和形状。在n 确定后,同一壳层上的电子依据角量子数 l 再分成若干个能级大小不同的亚壳层: l= 0 、1、2、3、4、5…。这些亚壳层可用小写字母 s、p、d、 f 表示; s、p、d、 f 是根据四个亚壳层的光谱线特征得到的, 即 sharp ( 敏锐的)、 principal( 主要的), diffuse( 漫散的), fundamental( 基本的)。 n相同但内壳层的轨道不同,电子的能级也不同,能量水平是随 s,p,d, f 依次升高。 10 ?角量子数 l的值为: 0 —— n-1 如:主量子数 1 2 3 4 …角量子数 0 1 2 3 …?轨道符号 s p d f …?轨道形状球形哑铃形花瓣形?同样, l 的值越大,轨道距核越远,能量越高 l=0 l=1 l=2