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华中科技大学陶瓷学第一章PPT.ppt

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Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,结合键:原子(离子或分子)间的作用力。,根据结合键可将材料分为金属、无机材料和高分子材料;金刚石和石墨,具有不同的键合方式,性质不一;金属、半导体和绝缘体材料原子结合情况不同,导致具有不同的能带结构,有着截然不同的导电性,材料的许多性能在很大程度上取决于原子结合键,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,化学键,物理键,依靠外层电子转移或形成电子对形成稳定的电子结构,使原子相互结合起来; 结合力较强,或称主价键、一次键; 包括离子键、共价键、金属键。,依靠原子之间的偶极吸引力结合而成; 结合力较弱,或称二次键; 包括范德华键和氢键。,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,金属键(Metallic bonding),共价键(covalent bonding),离子键(Ionic bonding),化学键 (Chemical bonding),范德华键(Van der Waals bonding),主价键 primary interatomic bonds,,,,氢 键(Hydrogen-bonding),介于化学键和范德华健之间,物理键 (physical bonding),,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,电子转移,不稳定,稳定,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,离子键:正离子与负离子静电引力吸引,形成离子键。,成键微粒:正、负离子,相互作用:静电作用(静电引力和斥力),成键过程:正负离子接近到某一定距离时,吸引和排斥达到平衡,就形成了离子键。特点:结合力大,1.1.1 化学键,晶体高强度、高硬度,脆 热膨胀系数小,良好的绝缘体,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,1.1.1 化学键,H· 和 原子形成HCl过程中,能否形成离子键?为什么?,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,共价键:原子之间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。,成键微粒:原子,相互作用:共用电子对,成键元素:同种或不同种非金属元素,特点:,结合力大:共价晶体如陶瓷、Si,高强度、高硬度,脆,熔点高; 饱和性、方向性:有方向性,不允许改变原子之间的相对位置,材料不具 有塑性,坚硬;如金刚石是材料中的最坚硬的物质之一。,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,金属键:金属中的自由电子和金属正离子相互作用构成金属键。,特点:电子共有化,正离子与电子云,金属原子失去价电子具有稳定电子结构,形成阳离子,金属阳离子在空间规则排列; 电子是非局域性的,可以在各个正离子之间自由运动,形成自由电子,即“电子云”; 金属正离子与自由电子之间产生静电引力。,,当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时,不至于使金属键破坏,这就使金属具有良好延展性,并且,由于自由电子的存在,金属一般都具有良好的导电和导热性能。,1.1.1 化学键,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,范德华键:又称分子键,主要指分子或原子团具有极性,存在于中性的原子或分子之间的结合力。,氢 键:含氢物质中,H 与其它原子形成共价键,共有电子偏离H ,H 与另外一原子吸引,形成附加键。,特点:结合力小,易变形,熔点低,硬度低,如Ar,特点:有方向性,结合力较强,比离子键、共价键小,如H2O,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,陶瓷材料的化学键?,1.1.1 化学键,,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,1.1.1 化学键,陶瓷化合物的结合键,常出现离子键与共价键混合的情况,金属正离子与非金属离子组成的化合物通常不是纯粹的离子化合物,性质不能只用离子键来解释,离子键的比例取决于组成元素的电负性差,电负性相差越大,离子键比例越高,,Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.1 原子间的结合力,1.1.1 化学键,电负性,电负性综合考虑了电离能和电子亲合能,首先由莱纳斯·鲍林于1932年提出。它以一组数值的相对大小定量地表示出元素原子在化合物中对键合电子的吸引能力(键合电子:原子中用于形成化学键的电子),称为相对电负性,简称电负性。元素电负性数值越大,原子在形成化学键时对成键电子的吸引力越强(稀有气体除外),Company Logo,第一章 陶瓷的晶体结构,1.2 晶体结构,1.2.1 晶体结构,材料科学研究中关注的几个重要内容,金属材料的性能是由其组
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