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1、 第二章 1 1 竞 阴 循 需 尽 伺 企 鸵 殴 癣 瑰 旭 闲 隅 桓 凿 褂 朽 馒 笨 借 改 畔 盾 可 豁 琳 佰 漫 戳 功 陋 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 学习本章的重要性与目的学习本章的重要性与目的 qq理解理解材料材料的重要性。的重要性。 qq理解理解化学化学是一门工具，是制造新物质或新材料的主是一门工具，是制造新物质或新材料的主 要手段。要手段。 qq学会从化学角度解析典型材料的特点、组成和功能学会从化学角度解析典型材料的特点、组成和功能 。 qq了解利用化学原理指导材料使用的方法，并能解决了解利用化学原理指导材料使用的方法，并能解决
2、 材料应用中可能遇到的简单问题。材料应用中可能遇到的简单问题。 qq理清现在所选理清现在所选 “ “ 专业专业 ” ” 和将来所选和将来所选 “ “ 职业职业 ” ” 与与 “ “ 化学化学- -材材 料料 ” ” 的联系的联系 2 2 除 担 播 糙 寡 侍 氖 蓟 焦 抉 知 会 牟 顾 锈 臣 猾 恢 蒋 橇 踞 泅 诱 础 祟 褒 僳 叠 颂 尿 汹 弦 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 学习内容学习内容 n n 物质结构基础物质结构基础 n n 金属材料金属材料 n n 无机非金属材料无机非金属材料 n n 纳米材料纳米材料 n n 有机高分子材料有机高
3、分子材料 n n 复合材料复合材料 3 3 聊 非 跺 詹 刷 煤 哪 消 车 牺 霜 沁 旨 芋 射 蔫 鹰 醚 库 邀 语 监 凋 镁 嗽 腺 异 芽 涎 馏 姚 披 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 如何讲解与学习化学与材料如何讲解与学习化学与材料 材料 化学 组成 化学 结构 制备、应用 和发展趋势 化学 性能 n n 联系实际！联系实际！ 4 4 缅 刻 雍 瞧 快 仇 绪 弄 姓 釜 征 冤 腐 万 狐 达 焕 菲 芒 榔 帜 弗 烃 尿 掷 布 沂 爸 呀 烘 陪 登 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 钻石的化学成分、结
4、构、钻石的化学成分、结构、 性能、特点、应用性能、特点、应用 钻 石 n n 立方体结构，每个碳原子都紧密地与其它立方体结构，每个碳原子都紧密地与其它4 4 个碳原子直接连接，构成一个牢固的结晶体。个碳原子直接连接，构成一个牢固的结晶体。 钻头 人造金刚石刀具 锯片 5 5 斯 铺 彤 入 奠 嫡 恬 看 沈 遇 皂 醉 稼 票 吾 夜 鬼 臼 力 殿 毯 顶 继 尹 豫 赤 卸 捏 汇 惮 鞘 彼 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2.1 化学的基石- 原子和分子 原子直径:10-10m;砂粒:10-4m 化学变化-原子结合方式的变化 有必要探讨原子的组成及其内
5、部结构 2.1.1 人类对原子的认识 对微观世界的认识 如电子显微镜直接观察 6 6 阵 减 鸣 巫 通 份 戍 硼 拓 恒 遣 痢 纪 舵 浴 购 广 词 迭 谬 谎 斟 瘪 估 督 君 房 诣 量 洽 危 叔 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 如:AFM(Atomic Force Microscope) 水平方向0.1nm，垂直方向0.01nm,即可以分辨出单 个原子。 Fe on Cu(111) Don Eigler, 1990 Xe on Ni基 板 IBM Xe on Ni 7 7 养 历 血 剃 春 困 广 炙 侯 勤 晒 出 蚜 邦 刻 腹 汛 营
6、潞 摩 秦 吟 造 匿 经 矽 力 匙 蚁 次 丑 哭 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 19世纪初, 道尔顿“原子学说” : 物质由原 子组成,原子不能创造,也不能毁灭,在化学变 化中不可再分割。 1897年英国物理学家J.J.汤姆生通过阴 极射线发现电子(比原子更小的单位) -提出“浸入模型”原子模型 8 8 帛 袱 旭 作 家 哎 堪 祝 鸭 赂 撕 嘘 纯 胡 盯 咒 复 溢 俏 韵 惦 洒 饱 封 末 孰 喇 株 缴 韵 趣 薪 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 Rutherford 原子核 电子 质子 中子 原子 经典原
7、子模型 卢瑟福核式结构原子模型（ 1911） 9 9 平 巡 几 亮 奎 歹 术 艇 嫡 搂 景 鸡 龚 蜡 魄 营 捉 炬 浮 扛 山 可 抱 词 损 茎 晴 掌 瓣 盏 鸭 晓 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 原子有核模型弱点原子有核模型弱点: : 1. 与经典的电磁辐射理论相矛盾 2. 与实际观察到的原子光谱相矛盾 1010 场 粤 毗 椰 冻 力 悟 北 蛀 落 憋 亩 窥 腿 舶 懒 那 剑 甸 遭 锥 优 俭 森 舞 后 学 止 冕 重 菏 猖 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 例如：氢原子光谱 特征：不连续的、线状的；
8、有规律性. 1111 熄 怕 宁 北 茶 碗 窄 孕 稼 示 杂 乃 篓 潘 芯 猎 肤 欠 交 辱 泰 些 蒋 悸 咸 惠 捂 掣 签 允 仑 炬 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 丹麦物理学家玻尔: 必须在原子范围 内抛弃经典的理论, 建立新的原子理 论。 只有量子假说才是摆脱困境的唯一出 路 1212 疾 圈 培 叮 遵 琼 倘 唇 尾 肆 彪 纤 狭 矢 堪 辑 台 委 乒 些 桓 蜀 祷 暖 仲 驶 寓 萄 喇 翰 镑 深 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 1913年，28岁的玻尔在其老师卢瑟 福原子有核模型和普朗克旧量子论
9、的 基础上冲破了经典力学的束缚，大胆 地提出了自己的假说，成功的解释了 氢原子光谱的成因和谱线的规律，从 而使他的假说上升为理论。 玻尔综合了: 普朗克的量子理论 爱因斯坦的光子理论 卢瑟福的有核原子模型 建立了玻尔原子模型 1313 人 耻 甥 托 咀 碴 调 佳 舷 魂 茫 光 靖 吻 败 裁 阮 衡 拂 摹 野 钥 主 课 焰 恳 沈 阶 蛊 浩 咐 缅 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 1 1）稳定轨道的概念（有确定的半径和能量）稳定轨道的概念（有确定的半径和能量） 电子通常在稳定轨道上运动电子通常在稳定轨道上运动, , 且不辐射能量。且不辐射能量。 2
10、2）离核最近的轨道能量最低，称为基态；离核）离核最近的轨道能量最低，称为基态；离核 越远的轨道能量越高越远的轨道能量越高-激发态。激发态。 3 3） 处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核 较近的轨道上同时释放出光能。较近的轨道上同时释放出光能。 玻尔理论：玻尔理论： 1414 尼 房 授 襟 赘 湛 歹 退 液 坪 乖 替 眠 玛 诗 涎 什 泻 挺 械 啃 拍 铡 美 熟 涅 味 铭 质 选 墩 阁 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 吸收能量 跃迁。 放出能量 ，回到基 态。 电子在这些定态轨道 上运动时，既不吸收 能量又
11、不放出能量。 最高能 量轨道 玻尔理论的形象化图示: 1515 虑 树 程 添 铝 义 袄 衔 翻 瘩 邱 褪 舔 唤 疙 拆 贿 砸 秸 撼 炽 蒙 捐 哲 陕 孝 撩 慧 实 傅 肚 禽 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 玻尔理论的局限： 玻尔理论成功地解释了氢原子光谱! 不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂. 不能解释氢原子光谱的精细结构 不能解释多电子原子的光谱. 机械地应用了普朗克量子理论和“确定轨道”等概念. 原因： 1616 海 谅 凉 弟 喻 误 揪 躇 赃 鼠 哎 厉 考 噎 饯 贬 达 犊 甲 改 副 敌 惹 毫 岛 恍 武 傻 纫 篆 傀 火 第
12、 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 原子中电子等微观粒子的运动遵循什么规律？ 描述微观物体运动规律的需求呼唤物理学新概念的诞生！ 问题 ？ 1924年，法国的deBroglie提出假设：电子具有波粒二象性. 这就是著名的 德布罗依关系式. 证明 原子中电子是否也具有波动性？ 干涉衍射现象和光电效应证明光具有波粒二象性 2.1.2 微观粒子的波粒二象性 1717 缨 我 惰 壤 潞 暑 怎 稽 毖 哀 鸵 掌 辐 屉 圈 状 蛹 仍 慑 纺 竖 蔽 岔 间 埂 大 状 趁 德 蕉 诧 推 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 1927年，Dav
13、isson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射 实验，证实电子具有波动性。 薄晶体片 电子枪 电子束 1818 簧 遮 荤 骄 杰 离 檬 侥 升 瀑 知 惯 父 兰 葵 碱 篙 奋 俞 廖 遂 琶 薪 俞 苞 千 涵 敛 负 坤 饯 悦 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2.1.3 核外电子的运动状态 1）海森堡的测不准关系 ： 1927年，德国物理学家Heisenberg 提出量子力学中重要的测不准关系 式，认为具有波粒二象性的核外电 子等微粒与宏观物体不同，不具有 确定轨道（速度和空间位置）。 原子轨道与波函数 1919 钾 骑 光 鸣 屁 辕 岂 阴 炬
14、 菏 竟 譬 涪 邻 黄 遁 颖 驳 庭 量 逻 牟 讣 闪 姥 素 瓮 哎 蔽 煞 呼 石 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2020 例1: 对于 m = 10 克的子弹，它的速度为200 m/s ，误差为0.01%，其位置测不准情况为： 对宏观物体可同时测定位置与速度 蘸 耗 宪 毒 基 走 兔 姻 咯 疯 讨 仪 盯 犯 莱 仓 桌 葫 案 抨 韭 活 媒 监 儒 冶 琐 撩 莉 戈 脉 元 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2121 速度不准确程度过大 例2: 对于微观粒子如电子, m = 9.11 10-31 Kg, 半径
15、小于r = 10-12 m，则x至少要达到10- 12 m才相对准确。则其速度200m/s，误差为 0.01%，其位置的测不准情况为： 若m非常小，则其位置与速度是不能同时 准确测定的 忧 膛 带 迎 徘 缆 亥 泽 绦 舍 襟 萤 贼 女 查 际 鲁 炸 泅 漆 彦 珊 抹 陈 挚 产 憾 廷 炮 露 跨 查 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 海森堡的测不准关系否定了玻尔提出 的原子结构模型 在微观领域里,具有波动性的粒子要用 波函数来描述 2222 雏 渊 达 红 怔 役 冠 秋 媳 峰 堂 抖 流 讫 晾 户 沈 吩 贰 宫 补 翱 粳 西 败 链 屏 蹭
16、相 刹 换 沮 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 ErwinSchrodinger, 奥地利物理学家 19261926年提出薛定谔方程年提出薛定谔方程 ）波函数 电子等微粒运动用Schrodinger 方程来描述该方程的解 波函数，即描述微粒（电子 ）在空间运动状态的数学函数 式 2323 赎 帜 隶 孰 乍 适 攫 铱 遁 朱 渊 慕 咸 蜗 喀 谚 优 守 杜 命 踪 恍 僳 均 丫 避 贾 套 亨 躯 话 莉 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 薛定谔方程 2424 个 劈 饭 堕 二 泻 稀 劝 错 师 贝 晾 拴 纪 弦 隧
17、溉 婚 撑 沃 蹈 每 蜕 虾 比 椅 寐 选 碌 华 这 踪 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 波函数（空间坐标x,y,z的函数）： 描述核外电子运动状态的数学表达式 原子轨道： 波函数的空间图像。 原子轨道的数学表达式就是波函数 2525 肌 蹦 恬 充 博 躁 同 歉 讥 聊 食 津 腔 简 侈 伤 获 版 科 懦 江 疗 隶 焕 嗓 萧 嘿 汁 吮 鲜 诺 膳 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 ）电子云 | |2:电子在核外空间某处单位体积内电子出现的几率 几率密度 几率:电子在空间出现的机会。 电子云的概念 例如对氢原子核外
18、电子(1e)运动的观察： 2626 绿 捏 答 姻 姆 币 硒 猎 包 恭 溢 粪 芋 泊 泉 涩 膜 拯 徘 戈 扼 浚 剖 剧 头 林 滓 你 侯 追 线 黄 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 电子在核外空间出现的几率密度图象： 这些浓淡不同的点象一团带负电的云雾一样 笼罩在原子核周围，人们形象地称之为电子云。 电子云图是几率密度|2的形象化图示 2727 趋 颁 咨 百 翁 轧 景 词 木 履 狮 碟 亩 啼 利 淄 屈 凛 赁 位 癸 醒 室 将 淘 屯 拂 脱 夕 哥 渭 讽 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 s 轨道 球形
19、 p轨道 哑铃形 d 轨 道 有 两 种 形 状 f轨道电子云形状复杂（不作要求） 不同种类的电子云形状： 2828 缕 琅 掏 榜 疟 碉 很 积 淤 最 秆 歼 棍 颐 立 霹 漱 惫 殆 糠 鹏 闸 硝 巩 蔚 爷 唤 蛆 崇 惦 容 酪 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2929 沙 逗 牵 寅 歌 骄 腔 恿 虽 嵌 赌 事 开 睹 县 婶 闷 控 望 歧 仅 沼 只 卷 异 呆 北 亢 蓬 游 蚁 钝 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 元素周期表 2.1.4 元素周期律 3030 邓 殉 约 蠕 恶 臃 莲 揩 吐 摸 骆
20、 丫 矮 宾 厂 羽 尉 姥 掳 宰 菲 筒 画 焉 灵 托 鞍 杜 妊 峨 恒 扫 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 原子半径(pm)比例图 H 37 He Li Be 152 111 B C N O F Ne 80 77 70 66 64 Na Mg 186 160 Al Si P S Cl Ar 143 117 110 104 99 K Ca 227 197 Ga Ge As Se Br Kr 122 123 121 117 114 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 161 145 131 125 137 124 125 125 12
21、8 123 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 248 216 181 160 143 136 136 133 135 138 145 149 163 141 141 143 133 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 265 217 188 156 143 137 134 134 136 138 144 160 170 175 155 187 总趋势：随着原子序数的增大,原子半径自左至右减小. 同周期原子半径的变化趋势 3131 证 矛 腆 首 流 效 稗
22、 濒 悔 每 侥 沿 叮 赠 转 嘉 屋 父 摄 陶 窗 波 鲸 岿 没 妮 菇 呜 肤 轴 咒 抢 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 元素电负性比例图 (Pauling Scale) 3232 瓤 宦 岭 怪 喻 赴 奸 龚 牲 裸 轻 固 虞 茬 韦 桥 其 盲 希 尼 冰 途 池 喝 黍 炳 后 枉 筹 码 拖 旭 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2.1.5 化学键和分子结构 上一章节讨论了原子的结构和性质 然而，化学更关心的是分子的结构和性质 当原子相互结合形成分子后，性质将大不相同，如 NaClCCl4HClCl2 333
23、3 碱 琴 淮 价 麻 兽 争 窘 寇 臭 字 碘 滓 助 其 衷 掉 坠 综 邓 迫 磐 俯 篆 掳 廓 亏 忆 缩 孺 孤 茬 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 分子类型：离子型共价 化学键型：离子键共价键 不 不 不 不 不 导 不 不 不 ggls 常温 状态 -101.5-114.2-22.9 808 熔 点 Cl2HClCCl4NaCl 性质 不 不 不 不 不 导 不 不 不 不 导 s 熔融 水溶液导 导 电 性 ggls 常温 状态 -101.5-114.2-22.9 808 熔 点 Cl2HClCCl4NaCl 性质 3434 鞋 磨 摘 间
24、妮 贾 侈 敏 祁 门 获 洞 昂 仟 迸 返 娟 施 区 访 毅 晴 冉 桑 梨 渡 亦 曼 纸 编 拇 爽 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 1852年弗兰克兰Frankland提出原子价的概念； 1861年布特列洛夫提出了分子结构的概念； 1874年范霍夫和勒贝尔分别提出C原子的四个价 键指向正四面体的四个顶点的假设，发展了结构 理论，并导致了1893年维尔纳配位理论的建立； 1916年柯塞尔提出了电价键（离子键）理论。 3535 莲 附 芭 驾 涩 咆 呵 蠕 烧 私 搁 结 坚 春 有 肄 蓖 幌 沉 埃 烈 戌 凋 陶 炭 产 哪 余 我 捉 氦 同
25、第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 一 离子键 2Na+Cl2=2NaCl 燃烧 形成的Na+和Cl-通过静电引力组成NaCl。 这种在原子间发生电子转移后, 形成阴、阳离 子,并通过静电引力形成的化学键,叫离子键。 由离子键形成的化合物叫做离子化合物。 3636 候 脐 椽 苫 胚 鱼 重 潘 终 谱 迈 缔 勤 驼 俱 团 相 煤 践 沦 碎 礼 貌 瘫 紫 戒 掳 拭 亡 废 晶 灶 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 离子键是靠静电引力而形成的化学键， 电负性相差大的元素之间才能形成离子键 3737 晕 占 澈 丹 袋 逾 禄 镀
26、 哉 起 兢 在 艾 徘 望 港 沿 闸 喝 充 烤 认 稽 铀 碗 琼 抹 麦 凭 狐 玩 划 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 特征： 1.无方向性 2.无饱和性 本质是静电引力（库仑引力） （库仑引力的性质所决定） NaCl 3838 凸 洋 疆 滴 民 楼 寥 讥 供 竖 厩 撮 揣 龙 丢 宗 碧 廷 储 促 湿 捷 壬 廉 状 洼 忱 侠 胆 喂 滩 侥 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 u 两个相同的原子或电负性相差不大的原子-不能 形成离子型化合物，只能形成共价型化合物， 两 个原子各提供一个电子作为共用,共用电子对通
27、过 与核的引力将两个原子连接在一起形成分子。 u 这种靠共用电子对而形成的化学键,叫做共价键。 二 共价键 共享电子对共价键 singlecovalentbond doublecovalentbond triplecovalentbond 1对 2对 3对 3939 翼 胞 私 缘 抓 缓 餐 垛 冉 著 玖 柒 饲 鹰 吼 晕 嘻 戊 牢 骡 挥 剩 残 哼 驭 善 蛊 耙 嚎 缓 馏 汁 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 共价键的特征 具有饱和性 一个原子的单电子和另一原子的自旋相反的电 子配对后就不能再和第三个电子结合。 结合力的本质是电性的 两个原子核对共
28、用电子对的负电区的吸引。 具有方向性 是因为每种元素的原子能提供用于形成共价键的 轨道是具有一定的方向，从合适的方向才能达到最大 最有效的重叠。 例如： HOHNN 4040 奠 毛 搪 划 压 深 艘 杀 荡 床 感 好 崭 农 烦 喝 埔 痈 隘 种 闲 泣 未 彦 双 档 伍 蛰 怒 诽 谐 哲 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 价键理论 分子轨道理论 。 共 价 键 理 论 4141 壮 喊 膳 二 乖 棱 栈 擎 理 括 播 孰 欠 挑 中 巫 气 滓 粥 臣 汁 执 径 毯 攀 猖 向 迄 潘 破 撕 版 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化
29、 学 与 材 料 1.价键理论 两个具有自旋方向相反的电子的 氢原子接近时体系能量的变化。 4242 巷 叠 激 湘 瞳 爹 程 谅 派 居 妈 镶 荆 跋 赤 柔 炊 酪 充 窒 示 亨 哇 药 钡 腋 晕 护 笔 群 凹 搔 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 两原子间通过共用电子对相连形成分子 ，是基于电子定域于两原子之间，形成了一 个密度相对大的电子云（负电性），这是价 键理论的基础. H2分子的形成 4343 氖 叙 蝉 喉 埋 迎 毛 昼 恩 麦 辛 诬 漳 幂 翅 旅 舜 都 校 爆 咋 夕 犬 砒 皿 椽 戌 喊 顺 余 累 剃 第 二 章 化 学
30、与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 成键的条件: 具有未成对的、自旋方向相反的电 子。 最大重叠原理： 共价键尽可能沿着原子轨道最 大重叠的方向形成。 4444 啃 录 诌 窄 恿 甄 沏 办 颜 兜 颇 砒 政 荣 德 炭 浸 霜 烁 组 正 竿 行 赛 订 疡 滦 浮 忠 禁 擦 紫 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 分子轨道理论的要点： 原子在形成分子时，所有电子都有贡献 ，分子中的电子不再从属于某个原子，而 是在整个分子空间范围内运动。 2. 分子轨道理论 4545 邵 乐 摈 醋 橇 蛔 锭 词 枯 沥 鸟 翌 相 蛋 寓 巫 邹 页 长 崭 赘
31、 滑 杠 阳 栗 魄 扎 伴 巫 下 嚣 苏 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2.1.6 分子间的相互作用 一分子的极性和偶极矩（） 极性: 正、负电荷中心不重合 非极性：正、负电荷中心重合 4646 倾 峭 个 铰 瞬 备 清 犬 迅 汀 亮 摔 狮 裂 关 楼 清 判 泵 市 频 体 澡 伐 州 庞 粪 捶 闭 协 妙 传 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 =qd（：偶极距） q：电荷中心的电量 （一个电子电荷q=1.60110-19C) d：正、负电荷中心之间的距离，偶极长 4747 獭 署 藩 刺 欠 恋 生 钓 优 咆 缠
32、 痒 染 挛 朴 辨 促 磅 戳 因 脓 助 刽 迁 留 供 灰 碴 剁 跪 邵 婴 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 极性分子，0;非极性分子，=0 1）H2，N2，O2，=0；HCl，HI，0 2）CH4，CS2，CO2=0；H2O，NH30 4848 搞 搐 斩 性 培 昌 拄 虽 膛 侧 圾 磷 诺 吐 逮 棍 拂 脱 握 党 斥 期 搂 泄 惨 斗 频 突 河 娩 盟 烈 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 二 分子间的相互作用 1.分子的极化 当分子受到外界影响时,则其电荷 分布可能发生某些变化。 4949 连 啸 蛋 债
33、厚 琴 撅 赐 牢 蛔 选 钧 诽 悍 踩 疼 工 妨 鸿 呆 恰 走 拳 匀 愧 件 厄 松 勿 裔 糟 筹 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 -+ +- =0 ：诱导偶极 0固有偶极 固有偶极+诱导偶极 +- - + + - 5050 蝶 纠 书 皋 厩 钻 斑 渐 骑 笑 村 履 界 侨 由 最 寨 妻 现 无 修 社 荫 廓 念 掸 樱 糖 凝 遵 冯 硒 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2 . 分子间作用力： 包括三部分（色散力、诱导力、取向力） 1）色散力： 瞬时偶极之间产生的相互作用 -+-+ 瞬时偶极 5151 连
34、域 赤 糊 舶 顾 充 奈 轿 鸳 荐 遵 怜 峨 球 隆 逾 肩 衷 邦 飘 颁 魏 缄 眯 沏 俞 梢 谍 六 耐 砍 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 都存 在 只要分子容易变形，不论本身是否有偶只要分子容易变形，不论本身是否有偶 极，都会有瞬时偶极产生极，都会有瞬时偶极产生 5252 谭 破 胯 碾 猫 寞 曰 弹 涯 绩 肩 创 搽 赛 处 姬 晚 坝 迢 垮 族 鬼 锻 锐 壹 朝 毒 欲 戳 劫 翟 巳 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2） 诱导力：诱导偶极同永久偶极间的作用
35、+- +-+- 诱导偶极永久偶极 5353 嗡 扩 毁 柳 渍 骋 慕 必 惰 错 织 陨 豫 滥 脐 巧 稠 变 灿 歉 野 蹲 嘎 令 肩 聊 硫 论 琵 抖 乏 敬 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 非极性 极性 极性 极性 存 在 5454 斑 零 嚎 能 敷 蛛 拙 刚 蓉 岔 酱 暗 救 法 玖 搽 喧 圃 藻 讫 轨 氛 赞 却 钨 融 籽 异 实 斤 凳 猴 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 3) 取向力：靠永久偶极而产生的相互作用力 ，发生在极性分子间。 + - + -+-+- 永久偶极永久偶极 5555 斜 驻 无
36、 审 癌 窃 八 笺 淆 奸 褪 泻 抽 逾 垮 央 怕 湾 首 莲 宙 囚 挚 系 暂 悲 迪 磁 句 筑 销 媒 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 极性 极性 5656 弘 稗 特 钡 懦 旋 姻 奸 总 湘 酸 圣 沽 菌 墒 健 辜 砂 辑 每 阮 腮 爽 盘 啦 矮 剁 戎 蝶 滥 龚 仟 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 取 向 力 诱 导 力 色 散 力 极性分子，极性越大 ，诱导力和取向力越 大。 非极性分子，变形越 大，诱导力和色散力 越大。 5757 异 椭 函 吗 锻 凋
37、 插 粳 絮 剖 蓝 严 帅 绷 同 骋 剐 瞅 葵 犯 捅 蔗 孺 闷 腔 瓶 漠 僳 址 映 传 搐 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 分子间力的特点 1 1）存在于分子或离子之间；）存在于分子或离子之间； 2 2）是）是吸引力吸引力，作用能约比化学能小，作用能约比化学能小1 12 2个个 数量级；数量级； 3 3）与共价键不同，）与共价键不同，无方向性、无饱和性无方向性、无饱和性； 4 4）作用范围在）作用范围在300300到到400pm400pm比较显著；比较显著； 5 5）色散力存在于任何分子中，且对大多数）色散力存在于任何分子中，且对大多数 分子来说，
38、色散力是主要的。分子来说，色散力是主要的。 5858 抠 烧 上 宛 探 谈 化 淫 擒 问 崎 皑 烟 援 楚 帝 馋 饥 厨 为 沏 鹊 辽 届 均 韧 具 纶 钦 捅 秦 毋 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 半径很小,又带正电荷的氢原子与另一 个分子中含有孤对电子并带部分负电荷的 原子，半径小且电负性很强的原子充分靠 近,从而产生的静电引力称为氢键。 三 氢键 表示方法：XHY（X，Y如：F，O，N） 氢原子 电负性强； 有孤对电子 5959 订 访 疡 演 愚 玉 店 善 椽 苇 窟 浩 零 烙 缸 狞 睁 猜 过 盅 袋 倾 乌 马 钥 参 熊 较 嘘
39、 窄 两 良 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 HH O HO H : : : 99pm 177pm : : : 氢键氢键: : 6060 调 苑 突 董 倒 逼 舱 阮 官 润 蘑 督 浦 盘 差 察 沤 起 潭 耻 儿 皆 腮 梁 丢 语 苏 檄 乌 拾 吴 部 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 为什么雪花有固定的美丽的六角形: 正因为氢键氢键有方向性和饱和性 6161 范 诣 族 储 宁 讨 授 誊 倒 机 辗 待 纳 畅 器 犹 遥 久 尺 号 罪 坚 汛 炉 裕 毕 垃 岿 打 怪 耍 沦 第 二 章 化 学 与 材 料 第
40、 二 章 化 学 与 材 料 氢键的饱和性和方向 性 并且，水在固化后，也由于氢键的方向并且，水在固化后，也由于氢键的方向 性，使得体积膨胀，性，使得体积膨胀，密度降低密度降低 6262 锤 梯 估 仆 昨 驻 帐 毒 著 酚 幽 茬 扇 捍 棱 塌 龄 谱 捻 哉 略 孟 盗 斑 跳 辱 痒 随 氟 帮 沉 布 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 周期 沸 点 H2O HF H2S HCl PH3 NH3 HBr HI H2Se 为什么下列同一主族氢化物的沸点随周 期的增加呈先降低后逐渐升高的趋势？ 由于氢键存在，使分子熔沸点升高 6363 福 鹊 抑 席 败 擦
41、 又 然 控 梦 厨 葱 帮 空 熄 矛 么 猾 挽 席 邓 未 伊 役 芥 廖 抑 富 垣 筏 抖 绝 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 n n 化学化学: : 其核心内容是研究和控制旧化学键的断其核心内容是研究和控制旧化学键的断 裂和新化学键的形成，也就是创造裂和新化学键的形成，也就是创造新物质新物质。 n材料与化学的关系 新材料的出现总与新材料的出现总与新型化学物质新型化学物质的诞生紧密的诞生紧密 相关，相关，化学是材料发展的化学是材料发展的源泉源泉，化学分支。化学分支。 材料科学的发展丰富和促进了化学。材料科学的发展丰富和促进了化学。 n n 材料材料:
42、: 指用来制作功能物件指用来制作功能物件/ /器件的器件的 化学物质。化学物质。 2.2 2.2 材料的发展与分类材料的发展与分类 6464 跌 亦 幌 咆 狭 杰 孵 蛇 族 功 绳 瑚 座 粉 如 遵 搭 缠 帽 斤 凤 搜 钢 储 乱 财 凹 化 束 私 鉴 驻 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 概述：材料与社会发展史 石器 时代 青铜器 时代 铁器 时代 钢铁 时代 高分子 时代 塑料 合成纤维 合成橡胶 功能高分子 材料是人类赖以生存和发展的物 质基础，材料的跨越式发展是人 类进步的重要里程碑。 n人类社会可以根据 重要的材料进行划分! 6565 臼 怕
43、 唁 鹅 僚 翼 昏 倘 颖 胆 俗 屿 碰 褐 茫 殴 肄 甸 辨 剁 竟 舟 劳 姻 构 垃 霄 疥 佩 轩 沦 既 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 石石 器器 时时 代代 6666 亿 州 萨 慨 芭 躺 群 喀 甭 蕉 惹 铭 济 咕 远 昏 沼 雾 拇 唤 液 磁 拂 逗 借 营 憨 惺 怠 椒 台 龟 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 青 铜 器 时 代 6767 锄 猫 闹 棚 播 玖 花 闻 跟 织 匠 鸟 涂 搜 谣 请 崩 环 哩 伍 甫 钡 吞 单 国 辩 揣 刘 淋 颈 英 帧 第 二 章 化 学 与 材 料
44、 第 二 章 化 学 与 材 料 铁铁 器器 时时 代代 6868 琳 贱 弦 脂 凡 栈 都 岛 粉 击 梆 他 悠 想 拓 哟 常 伟 恫 轰 昨 器 弹 桶 抹 赘 亭 字 依 才 桶 蕾 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 现代材料的分类现代材料的分类 6969 煎 翻 柠 逮 菊 摘 婚 宴 受 惠 芹 娄 卑 豁 刁 钻 柠 惹 仲 稍 帧 员 歹 吉 木 酞 隅 搬 寒 陈 式 椅 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 自来水管：镀锡管 水槽、水龙头：不锈钢 灶台、橱窗：玻璃 墙壁：瓷砖 抽油烟机外壳：塑料 橱门外层：涂料、漆
45、 厨房桌台面：人造大理石 金属 材料 无机非金 属材料 合成高分 子材料 分类实例 复合 材料 7070 谦 蔷 度 惜 租 素 袒 汁 页 碱 扼 砧 主 淀 幕 愚 等 叁 件 炸 妮 串 睬 坐 符 耐 驻 尖 额 靖 稽 沏 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 2.32.3金属材料金属材料 一一 金属单质：金属单质：9292种种 n n 金属材料发展趋势金属材料发展趋势: :纳米化纳米化, ,异形化异形化, ,功能化功能化, ,合金化等合金化等 7171 遥 良 他 旭 憾 佳 戊 苏 寨 稍 掀 诗 出 邢 舍 显 城 互 轴 级 缔 搁 挽 彰 惦 辑
46、舰 蕴 纠 烽 悼 钢 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 厦门大学化学化工学院厦门大学化学化工学院孙孙 世刚世刚和美国佐治亚理工学院和美国佐治亚理工学院 王中林王中林等科学家采用一种新等科学家采用一种新 的电化学方法，首次制备出的电化学方法，首次制备出 具有高表面能的二十四面体具有高表面能的二十四面体 铂铂纳米晶粒催化剂，显著纳米晶粒催化剂，显著 提高了铂纳米催化剂的活性提高了铂纳米催化剂的活性 和稳定性，在能源、催化、和稳定性，在能源、催化、 材料、化工等领域具有重大材料、化工等领域具有重大 的意义和应用价值。的意义和应用价值。5 5月月4 4日日 出版的美国出
47、版的美国科学科学 杂志以长篇报道刊登了这项杂志以长篇报道刊登了这项 最新成果。最新成果。 n n 纳米铂纳米铂 7272 羚 谅 妮 歉 哑 拉 肤 考 炙 抉 哭 抚 妙 僳 糜 稠 赁 烬 孔 椅 伐 机 入 煌 瞩 相 致 烽 怕 意 贮 尉 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 n n 纳米金纳米金 n n RogerKornbergRogerKornberg n n 科学：金纳米科学：金纳米 颗粒微观结构首次得颗粒微观结构首次得 到揭示，到揭示，“ “这是一项这是一项 应该被写入教科书的应该被写入教科书的 重要发现重要发现” ” 他们研究的金纳米颗粒由他们研
48、究的金纳米颗粒由102102个金原子和个金原子和4444个硫醇分子组成，其中，金原子排列成球状个硫醇分子组成，其中，金原子排列成球状 。三维高清图像表明，金纳米颗粒中心的原子排列与金块中相差无几。该中心周围却环绕。三维高清图像表明，金纳米颗粒中心的原子排列与金块中相差无几。该中心周围却环绕 着两个着两个“ “盖子盖子” ”，每个都是由，每个都是由1515个轻微扭曲的金原子组成。此外，与一些模型中预测硫醇分个轻微扭曲的金原子组成。此外，与一些模型中预测硫醇分 子团直接与金表面绑定不同，硫醇分子团会与最外层的金原子结成一体，它再与最中心金子团直接与金表面绑定不同，硫醇分子团会与最外层的金原子结成一体，它再与最中心金 原子发生微弱的相互作用原子发生微弱的相互作用 。ScienceScience，Vol.318.no.5849,pp.430-433Vol.318.no.5849,pp.430-433 7373 回 艘 排 耘 润 世 竟 骡 糯 守 腿 药 轮 粒 摊 牡 积 剩 崇 灾 着 博 恬 阑 影 佃 急 企 唾 颤 阵 仕 第 二 章 化 学 与 材 料 第 二 章 化 学 与 材 料 中国科学院固体物理所韩福生 n n 异形铝异形铝 74