四种键都源于静电作用 材料中四种结合键并不能截然分开。存在
不同程度的过渡型 通常，结合能大的材料，强度和熔点也高，
但存在极化键的材料性能上会有很大变化
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三、晶体结构与晶体学
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1、晶体概述
定义 晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期 性地重复排列构成的固体物质。 注意 （1）一种物质是否是晶体是由其内部结构决
即41.8 kJ/mol) 氢键是典型极化键
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5、极化键
H
oxygen
H oxygen
H
氢键形成示意图
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H
5、极化键
极化键对材料性质的影响 增强材料内部的作用力； 提高材料的熔点和沸点； 改变材料的强度，刚度，塑性等特性
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6、结合键小结
离子键、共价键、金属键结合能较大，属 一次键；极化键结合力较弱，仅强结合键 的1/100，属二次键
固定熔点：晶体的熔点即向非晶态转变时 的临界温度
各向异性：晶体在不同的方向上，性质各 不相同
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2、晶体学基础
晶体结构与空间点阵
阵点的基本特征
周期性: 周期性排列； 同一性:每个阵点在空间分布必须具有完全相同的 周围环境(surrounding)
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晶体结构与空间点阵的区别
晶体结构指原子或离子在晶体中的真实排 列情况
空间点阵是对晶体结构的抽象和提炼
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晶胞与晶格
晶胞是晶体结构中 能够反映晶体周期 性和对称性的最小 平行六面体格子；
晶格是对晶胞的几 何抽象和简化；
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选取晶胞的原则
选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样 的对称性；
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2、离子键
成键机理： 电负性相差较大的两原子相互接近时，通过
得失电子形成价层全空或全满的正负离子， 再通过静电作用成键。
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2、离子键
离子键的形成示意图
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2、离子键
离子键的特征 在电负性相差较大的原子间形成 电子在原子间发生转移，生成离子 无方向性和饱和性——每个离子被最大数目 的相反离子包围 强度高 (150～370 kcal/mol，即627～1546.6 kJ/mol)
n:主量子数，决定原子中电子能量以及离核 平均距离，即电子层数；
l:副（角）量子数，与角动量有关，与电子 能量也有关，还影响轨道的形状；
ml:磁量子数，与电子运动的角动量在z轴上 的分量有关，影响原子轨道的伸展方向；
ms:自旋量子数，表示电子自旋方向； 以四量子数可以完整描述电子运动的状态
定的，而非由外观判断； （2）周期性是晶体结构最基本的特征。
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1、晶体概述
（3）晶体的有序性，既要求近程有序，也要 求长程有序
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1、晶体概述
晶体的特征 自限性：自发形成 规则外形的几何多面 体 解理性：能沿一定 晶面发生劈裂
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对称性：晶体旋转一定角度后格点重合的 特性，晶体只具有1，2，3，4，6次对称轴
一、原子结构基础
1、原子结构
可通过波函数进行描述原子核 由带正电的质子和不带电的种 子构成
核外电子在具有特定能量的轨 道上运动
轨道能级越高，离核越远，其 中的电子能量越大
电子以吸收或辐射特定波长电 磁波的方式发生激发或跃迁
核外电子的运动状态可通过波 函数进行描述
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2、四量子数
1s
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4、电子排布规律与性质——元素周期表
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原子尺寸
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电负性
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二、原子结合与结合键
1、原子间的相互作用力
吸引力：源于异性电荷 的库仑引力，长程力， 与原子间距离的平方成 反比；
排斥力：源于同性电荷 之间的库仑斥力和Pauli 不相容的排斥作用，短 程力；
电负性相差较大的原子之间形成共价键后， 共用电子对强烈偏向电负性大的原子一侧， 从而使分子一端呈正电，另一端呈负电，从 而可再以静电作用成键。
Neutral atom
E
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5、极化键
极化键的特点 极化使分子间产生静电引力（二次键） 一般无方向性，但影响周围区域的分子 弱结合力 (强结合力的1/100；<10 kcal/mol，
kcal/mol,即104.5～836 kJ/mol) 无方向性：趋向于与最大数目的相邻原子
结合 无饱和性：电子为所有原子共享
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4、金属键
金属材料的性质特点 良好的延展性，适于机械加工 良好的导电性 良好的导热性
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5、极化键（Van Der waals键）
成键机理
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3、共价键
共价化合物的性质特点 高熔点、高硬度和强度； 一般是绝缘体，熔融状态下也不能导电。
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4、金属键
成键机理 金属原子相互靠近时，原子核形成紧密堆积， 所有原子的价电子脱离原轨道形成广域电子 云被所有原子共用。
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4、金属键
金属键的特征 低电负性原子间形成 高强度 (稍小于共价键和离子键; 25～200
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2、离子键
离子化合物性质特点 熔点较高，硬度较大； 易溶于水； 本身导电性并不好，但溶于水或熔化时都能 导电
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3、共价键
成键机理 电负性相差较小的两原子相互接近时，价 电子在杂化轨道上重排后形成共用电子对 而成键。
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3、共价键
共价键的特征 高电负性原子间形成 两个相邻原子间共用电子 饱和性、方向性（电子云交叠有方向，价电 子数量有限） 高强度 (稍低于离子键; 125～300 kcal/mol， 即522.5～1254 kJ/mol)
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3、核外电子排布规律
能量最低原理：多电子原 子处在基态时，总是尽量 占有能量最低的轨道
Pauli不相容原理：同一轨 道上能且只能排布两个自 旋方向相反的电子；
Hund规则：电子将尽可能 多地分占不同的等价轨道， 且自旋平行（同向），符 合能量最低原理
7s 7 p 7d 6s 6 p 6d 6 f 5s 5 p 5d 5 f 4s 4 p 4d 4 f 3s 3 p 3d 2s 2 p