原子结构与键合

原子结构与键合

一、决定材料性质最为本质的内在因素：

组成材料各元素原子结构：原子

原子间相互作用，相互结合：键合

原子或分子在空间的排列：晶体结构

原子集合体的形貌特征：显微组织

二、原子是化学变化中的最小微粒。

原子结构直接影响原子间的结合方式。

三、键的形成：在凝聚状态下，原子间距离十分接近，便产生了原子

间的作用力，使原子结合在一起，就形成了键。

键分为一次键和二次键：

一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。

二次键——结合力较弱，包括范德华键和氢键。

混合键——对于大多数晶体而言，它们的键并不单纯属于上述五种中的某一种，而具有某种综合性。换言之，许多晶体存在混合键。

四、范德华力、氢键和共价键的对比

五、石墨（共价键、金属键和范德瓦尔斯力的混合键）

1. C原子的三个价电子组成sp2杂化轨道，分别与最近邻的三个C 原子形成三个共价键，在同一平面内互成120°，使碳原子形成六角平面网状结构。

2. 第四个价电子未参与杂化，自由的在整个层内活动，具有金属键的特点。（石墨是一种良导体，可做电极等）

3. 层与层之间以范德瓦尔斯力结合。（结合力弱，所以石墨质地疏松，在层与层之间可插入其它物质，制成石墨插层化合物）。

六、晶体、准晶，非晶体

晶体中原子的排列是有序的，即原子按某种特定方式在三维空间内呈周期性规则重复排列，有固定的熔点。而非晶体内部原子的排列是无序的。

准晶体，亦称为“准晶”，是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列；但是准晶体不具备晶体的平移对称性。

七、弥散强化

弥散强化——指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料

的强化手段。是指用不溶于基体金属的超细第二相(强化相)强化的金属材料。

第二相一般为高熔点的氧化物或碳化物、氮化物，其强化作用可保持到较高温度，既可显著提高合金强度和硬度，又可使塑性和韧性下降不大，并且颗粒越细小，越呈弥散均匀分布，强化效果越好。

第二章晶体结构

1.晶体的基本概念:

晶体(Crystal)就是原子（或离子、分子、原子集团）在三维空间呈有规律、周期性、重复排列的固体。

2、晶界：晶粒之间的交界面。晶粒越细小，晶界面积越大。

3、非晶体的基本概念:

非晶体不具有上述特征。在非晶体中原子（或分子、离子）无规则地堆积在一起。

4、晶体学(crystallography)的基本知识

空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。

阵点：空间点阵中的点。它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。

晶格：描述晶体中原子排列规律的空间格子。

晶胞：空间点阵中具有代表性的基本单元。同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞。

晶格常数: 为了描述晶胞的形状和大小，通常采用交于一点的三条棱边的边长及棱间夹角等六个点阵系数来表达。

晶系，晶面与晶向，晶带轴，间隙

5、晶面，晶向

6、fcc和hcp都是密排结构，而bcc则是比较“开放”的结构；fcc 和hcp金属中的八面体间隙大于四面体间隙，故这些金属中的间隙元素的原子必位于八面体间隙；fcc和hcp晶体中的八面体间隙远大于bcc中的八面体或四面体间隙,因而间隙原子在fcc和hcp中的溶解度往往比在bcc中的大得多；

题：分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面

7.①原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半

②晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。

③配位数：指晶体结构中，与任一原子最近邻且等距离的原子数目。

④致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。

8、单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。

单位长度晶向上的原子数称晶向原子密度。

原子密度最大的晶面或晶向称密排面或密排方向。

9、在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面为{110}；原子密度最大的晶向为<111>。在面心立方晶格中, 密排面为{111}, 密排方向为<110>

密排面数量密排方向数量体心立方晶格{110} 6 <111> 4

面心立方晶格{111} 4 <110> 6

密排六方晶格六方底面 1 底面对角线 3

体心立方致密度：0.68 面心立方0.74 密排六方0.74

第三章晶体缺陷

1、缺陷的含义：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。

理想晶体：质点严格按照空间点阵排列。

实际晶体：存在着各种各样的结构的不完整性。

2、分类方式：

几何形态：点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷等

形成原因：热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷等

3、点缺陷：缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。包括：空位，间隙质点，错位原子或离子，外来原子或离子（杂质质点），双空位等复合体。点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关。

4线缺陷：指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺寸在一维方向较长，另外二维方向上很短。如各种位错。线缺陷的产生及运动与材料的韧性、脆性密切相关。

5、面缺陷：又称为二维缺陷，是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷，即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维方向上很小。如晶界、表面、堆积层错、镶嵌结构等。面缺陷的取向及分布与材料的断裂韧性有关。

6、体缺陷：在三维方向上尺寸都比较大的缺陷。例如，固体中包藏的杂质、沉淀和空洞等。

7、点缺陷平衡浓度：通过热力学分析，在绝对零度以上的任何温度，晶体中最稳定的状态是含有一定浓度的点缺陷的状态，这个浓度称为该温度下晶体中点缺陷的平衡浓度。经热力学推导：

C = n/N = Aexp（－U/kT）

C与T、U之间呈指数关系。T上升、C升高。

8、位错的基本类型

刃型位错，螺型位错，混合位错

9、位错的运动

位错的运动有两种基本形式：滑移和攀移

在一定的切应力的作用下，位错在滑移面上受到垂至于位错线的作用力。当此力足够大，足以克服位错运动时受到的阻力时，位错便可以沿着滑移面移动，这种沿着滑移面移动的位错运动称为滑移。

刃型位错的位错线还可以沿着垂直于滑移面的方向移动，刃型位

错的这种运动称为攀移。

10、螺型位错：在滑移时，螺型位错的滑移方向与位错线垂直，也与柏氏矢量垂直。

对于螺型位错，位错线与柏氏矢量平行，故它的滑移不限于单一的滑移面上。

对于螺型位错，由于所有包含位错线的晶面都可成为其滑移面，因此，当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。

如果交滑移后的位错再转回原滑移面平行的滑移面上继续运动，称双交滑移。

11、

第四章固体材料中原子的扩散

1、扩散的分类

扩散(diffusion): 在一个相内因分子或原子的热激活运动导致成分混合或均匀化的分子动力学过程。

（1）根据有无浓度变化

自扩散：原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散。(如金属的晶粒长大：无浓度变化。)

互扩散：原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散。（有浓度变化）

（2）根据扩散方向

下坡扩散：原子由高浓度处向低浓度处进行的扩散。

上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。

（3）根据是否出现新相

原子扩散：扩散过程中不出现新相。

反应扩散：由之导致形成一种新相的扩散。

2、固态扩散的条件：

（1）温度足够高；

（2）时间足够长；

（3）扩散原子能固溶；

（4）具有驱动力：具有化学位梯度。

3、菲克第一定律：当固体中存在着成分差异时，原子将从浓度高处向浓度低处扩散，扩散中原子的通量与质量浓度梯度成正比。

稳态扩散

J: 扩散通量

D: 扩散系数(diffusivity), m2/s

: 质量浓度，kg/m3

: 浓度梯度

菲克第二定律：在扩散过程中某点的浓度随时间的变化率与浓度分布曲线在该点的二阶导数成正比。

4、上坡扩散：物质从低浓度区向高浓度区扩散，扩散的结果提高了浓度梯度，这种扩散称为“上坡扩散”。

从热力学分析可知，扩散的驱动力并不是浓度梯度，而应是化学势梯度，由此不仅能解释通常的扩散现象，也能解释“上坡扩散”等反常现象。

决定组元扩散的基本因素是化学势梯度，不管是上坡扩散还是下坡扩散，其结果总是导致扩散组元化学势梯度的减小，直至化学势梯度为零。

5、可能的扩散机制

1、易位：两个质点直接换位

2、环形扩散：同种质点的环状迁移

3、准间隙扩散：从间隙位到正常位，正常位质点到间隙

4、间隙扩散：质点从一个间隙到另一个间隙

5、空位扩散：质点从正常位置移到空位

6、影响扩散的因素：

1、温度

2、固溶体类型

3、晶体结构

4、晶体缺陷

5、应力作用

6、化学成分

7、多种扩散的含义

体积扩散(Db): (晶格扩散，本征扩散)

界面扩散(Dg): 晶界扩散－－液相少时主要

相界扩散－－液相多时主要

表面扩散(DS)

8、反应扩散：通过扩散而形成新相的现象称为反应扩散，也称为相变扩散。

反应扩散包括两个过程：一是扩散过程；一是界面上达到一定浓度即发生相变的反应过程。

反应扩散取决于两个因素：

反应速度：若由反应控制，则反应扩散层厚度与时间呈直线关系原子扩散速度：若由原子扩散控制，则反应扩散厚度与时间呈抛物线关系。

反应扩散的特点：

二元系扩散层中不存在两相共存区，且在相界面的浓度是突变的；

三元系扩散层中不存在三相共存区

因为扩散的驱动力是化学位梯度；而多相共存的条件为化学位相等。

9、烧结

烧结过程如下：将压实的粉末加热到高温，在初期，相互接触的颗粒开始逐渐形成颈的连接烧结初期主要是表面扩散，后期主要是晶界扩散。

烧结速率主要取决于两个因素：

②末原材料的颗粒粗细；

②原子的扩散速率，这决定于温度。

第五章相平衡相图原理

1、相图是表示材料成分、温度、压力及其状态之间关系的几何图形，故相图又被称之为状态图

2、相平衡：

相与相之间的转变称为相变。若多相体系的各相中每种物质的浓度不随时间而变，或者说多相体系中各相的相对量不随时间而变，则体系达到相平衡。

相平衡是一个动态平衡。

3、由一种元素或化合物构成的晶体称为单组元晶体或纯晶体，该体系称为单元系。

从一种相到另一种相的转变称为相变。

由液相至固相的转变称为凝固；

如凝固后的固体为晶体，称为结晶。

由不同固相之间的转变称为固态相变

4、相变

相变：指当外界条件如温度、压力等发生变化时，物相在某一特定条件下发生的突变。

相变表现为：

从一种结构转变为另一种结构。

化学成分的不连续变化。

物质物理性能的突变。

5、气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相

液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。

固体，一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）

相图（phase diagram）表达多相体系的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形，称为相图。

6、热力学平衡条件：1。热平衡条件2.压力平衡条件3.相平衡条件4.化学平衡条件

7、自由度（degrees of freedom）确定平衡体系的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母 f 表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。

8、如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强度变量数称为条件自由度，用表示。

例如：指定了压力，指定了压力和温度，

9、独立组分数

定义：，在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数称为独立组分数。它的数值等于体系中所有物种数S 减去体系中独立的化学平衡数R，再减去各物种间的浓度限制条件R'。

相律：f =C – P + 2，

相律是相平衡体系中揭示相数P ，独立组分数C和自由度 f 之间关系的规律，可用上式表示。式中2通常指T，p两个变量。相律最

早由Gibbs提出，所以又称为Gibbs相律。

10、建立相图的方法：1。计算法2.热分析法

11.对于二元相图，影响状态的因素只有第二组元的浓度和温度两个参数。

所以对于二元相图，是以横坐标表示成分，纵坐标表示温度的温度－成分平面图形。

第六章材料的凝固

1.凝固：物质由液态转变成固态的过程。

2.结晶：晶体物质由液态转变成固态的过程；物质中的原子由近程有序排列向远程有序排列的过程。

3.凝固：物质从液态到固态的转变过程。若凝固后的物质为晶体，则称之为结晶。

凝固过程影响后续工艺性能、使用性能和寿命。

凝固是相变过程，可为其它相变的研究提供基础。

4.液态金属的结构起伏是凝固形核的基础

5. 液态金属的结构的定性分析：

根据：相变吸热－－键－－断裂

推断：熔化吸热－－少量金属键断裂

推论：液态金属相对于固态金属，原子配位数降低，或原子平均间距有限增大。

6. 熔化过程体积变化率小，仅3~5％；

金属熔化时熵Sm（无序程度）明显增加；

微观结构分析证明液态金属中还存在短程有序

7. 液态金属的结构长程无序，但存在短程有序；原子热运动强烈，导致局部的原子有序排列不断地变化，不断消失又不断生成，“此起彼伏”。液态金属中这种结构不稳定的现象称为结构起伏或相起伏。

可推断：液态金属中的原子堆垛并非完全混乱的，而是在许多微小区域内存在着与固态金属中的原子排列近似的原子集团，这种结构称为近程规则排列或晶胚。

8. 凝固过程包含：形核和长大两个基本阶段。金属的结晶包括晶核（晶体核心）的形成和晶核长大（晶体生长）两个基本过程。

9. 均匀形核：(匀质形核，自发形核）新相晶核是在母相中均匀地生成的，即晶核由液相中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或外表面的影响。这种晶核是在液相内部结构起伏的基础上形成的。特点：液相内各处同时形核，

单位体积内形成的晶核数相同

10. 非均匀形核：（异质形核，非自发形核）新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核。是在固体夹杂或容器壁等现成表面上形成的。

实际的形核过程都是非均匀形核

11.形核率：

形核率N：单位时间、单位体积内形成的晶核数。

当晶胚长成临界r*，有两种可能：A继续长大 B重溶消失

从理论上讲：临界晶胚只要增加一个原子，就成为稳定长大的晶核；临界晶胚失去一个原子，则重溶消失。

12非均匀形核

液体金属中常夹有一些固体粒子，它们与液体金属之间有现成的界面；另外，金属结晶时总要与器壁接触，如铸模的模壁。非自发晶核就是在这些现成的界面上形成的。

非均匀形核借助于模壁、杂质、自由表面等处形核，降低了形核功。

13. 影响晶体生长的主要因素：

（1）热力学因素：液-固界面前沿的温度

动态过冷度：晶核长大所需的界面过冷度。

（2）液-固界面结构

（3）对合金来说，还与液-固界面前沿合金成分和性质有关。

14. 液-固界面的构造

粗糙界面：界面固相一侧的点阵位置只有约50%被固相原子所占据，形成坑坑洼洼、凹凸不平的界面结构。

光滑界面：界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子所占满，只留下少数空位或台阶，从而形成整体上平整光滑的界面结构。

15. 光滑界面：宏观上看为弯折小平面状，微观上液固界线分明，无过渡层

粗糙界面：宏观平滑，微观上看存在几个原子层厚的过渡层，高低不平

16. 形核之后晶体生长成什么形态，取决于：

固-液界面的微观结构

界面前沿液相中的温度分布情况。

17. 晶粒的数量与形核率及长大速度有关：

形核率高，晶粒越多（细）；长大速度越高，晶粒越少（粗）。

18.非均匀形核时的溶质再分配：

1. 固相无扩散，成分不均匀；液相完全混合（充分扩散，混合均匀），成分均匀（正常凝固），

2. 固相无扩散，成分不均匀; 液相完全不混合（非正常凝固）

3. 固相无扩散，成分不均匀；液相部分混合，成分不均匀（非正常凝固）

19. 成分过冷: 合金在不平衡凝固时，液固界面前沿的液相中形成溶质富集层，因富集层中各处的合金成分不同，具有不同的熔点，造成液固前沿的液相处于不同的过冷状态。这样，过冷度既与实际温度分布有关，又与溶质分布有关，此即“成分过冷”。

20. 成分过冷度很小或没有成分过冷，平直界面；

成分过冷度较大时，胞状晶；

成分过冷度很大时，树枝晶。

21. 铸态组织缺陷：1.缩孔2.气孔3.夹杂4.裂纹5.偏析

22.凝固技术的应用：

1.定向凝固：原理：单一方向散热获得柱状晶。通过控制冷却方式，铸件从一端开始凝固，按一定方向逐步向另一端发展的结晶过程。

2.单晶制备：基本原理：根据结晶理论，制备单晶的基本要求是

液体结晶时只存在一个晶核，要严格防止另外形核。

制备方法：尖端形核法和垂直提拉法

3．区域提纯：

4.快速凝固技术：

第十章：材料的变形与回复再结晶

1、单晶体的塑性变形：

单晶受力后，在它晶面上可以分解出平行于晶面和垂直于晶面的两个分量，前者称为切应力，后者称为正应力。

切应力产生塑性形变而正应力不产生塑性形变。

滑移，孪生，扭折

2、滑移

滑移系：

①晶体中的滑移只能沿一定的晶面和该面上一定的晶体学方向进行，我们将其称为滑移面和滑移方向

②滑移面和滑移方向往往是晶体中原子最密排的晶面和晶向，这是由于最密排面的面间距最大，因而点阵阻力最小，容易发生滑移，而沿最密排方向上的点阵间距最小，从而使导致滑移的位错的柏氏矢量也最小。

③每个滑移面以及此面上的一个滑移方向称为一个滑移系，滑移系表明了晶体滑移时的可能空间取向。

3、滑移系数目与材料塑性的关系

一般滑移系越多，塑性越好；

与滑移面密排程度和滑移方向个数有关；

与同时开动滑移系数目有关。

4. 滑移变形的特点：

（1）滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面（密排面）和其上密度最大的晶向（密排方向）进行。

（2）滑移只能在切应力的作用下发生。

（3）滑移时晶体的一部分相对于另一部分沿滑移方向位移的距离为原子间距的整数倍。

（4）滑移是晶体内部位错在切应力下作用的结果

5、孪生：

单晶体中如果滑移系由于某些情况而不能开动，就会发生另一种重要的变形，这就是孪生。

在金相显微镜下一般呈带状，称为孪晶带。

6.孪生的晶体学

孪生是以晶体中一定的晶面（称为孪晶面）沿着一定的晶向（孪生方向）移动而发生的。在切变区域内，与孪晶面平行的各层晶面的相对位移是一定的。

6.多晶体塑性变形的特点：不同步性，不均匀性，协调性。

7.晶界在多晶体塑性形变中的作用：协调作用，障碍作用，促进作用，起裂作用。

8. 晶粒大小对塑性变形的影响

晶粒越细，强度越高：晶粒越细，晶界越多，位错运动的阻力越

大。

晶粒越细，塑韧性提高：晶粒越多，变形均匀性提高，由应力集中导致的开裂机会减少，可承受更大的变形量，表现出高塑性。细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易萌生；晶界多，裂纹不易传播，在断裂过程中可吸收较多能量,表现高韧性。

9. 固溶强化的影响因素：

（１）溶质原子含量越多，强化效果越好；

（２）溶剂与溶质原子半径差越大，强化效果越好；

（３）溶剂与溶质原子价电子数差越大，强化效果越好；

（４）间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子

10.加工硬化：

定义：金属经冷加工变形后，其强度、硬度增加、塑性降低

原子结构 化学键

原子结构化学键 1．原子构成 (1)构成原子的微粒及作用 原子(A Z X) ?? ? ?? 原子核 ?? ? ?? 质子(Z个)——决定元素的种类 中子[(A－Z)个] 在质子数确定后 决定原子种类 同位素 核外电子(Z个)——最外层电子数决定元素的化学性质 (2)微粒之间的关系 ①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数； ②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)； ③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数； ④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。 (3)微粒符号周围数字的含义 (4)两种相对原子质量 ①原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与12C质量的 1 12的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。 ②元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：A r(Cl)＝A r(35Cl)×a%＋A r(37Cl)×b%。 2．元素、核素、同位素 (1)元素、核素、同位素的概念及相互关系

(2)同位素的特征 ①同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大； ②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。 (3)氢元素的三种核素 1 H：名称为氕，不含中子； 1 2 H：用字母D表示，名称为氘或重氢； 1 3 H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。 1 (4)几种重要核素的用途 核素235 U 14 6C 21H 31H 18 8O 92 用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子 问题思考 现有下列9种微粒：11H、21H、13 6C、14 6C、14 7N、5626Fe2＋、5626Fe3＋、16 8O2、16 8O3。按要求完成以下各题： (1)11H、21H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。 (2)互为同素异形体的微粒是________。 (3)5626Fe2＋的中子数为________，核外电子数为_______________________________________。 (4)上述9种微粒中有________种核素，含有________种元素。 答案(1)核素同位素(2)16 8O2和16 8O3(3)3024 (4)7 5 原子结构与同位素的认识误区 (1)原子核内不一定都有中子，如11H。 (2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。 (3)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋与Na＋、F－等，NH＋4与OH－等。 (4)不同的核素可能具有相同的质子数，如11H与31H；也可能具有相同的中子数，如14 6C与16 8O；也可能具有相同的质量数，如14 6C与14 7N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如11H与12 C。 6

原子结构-化学键-分子结构教学文案

原子结构、化学键、分子结构习题 1．判断下列叙述是否正确 （1）电子具有波粒二象性，故每个电子都既是粒子又是波。 （2）电子的波动性是大量电子运动表现出的统计性规律的结果。 （3）波函数ψ，即电子波的振幅。 （4）波函数Ψ，即原子轨道，是描述电子空间运动状态的数学函数式。 （1）?（2）√（3）?（4）√ 2. 用原子轨道光谱学符号表示下列各套量子数： (1) n =2, l = 1, m = –1 (2) n =4, l = 0, m =0 (3) n =5, l = 2, m =0 2 （1）2p (2) 4s (3) 5d 3. 假定有下列电子的各套量子数，指出哪几套不可能存在，并说明原因。 (1) 3,2,2,1/2 (2) 3,0,–1,1/2 (3) 2, 2, 2, 2 (4) 1, 0, 0, 0, (5) 2,–1,0, –2/1 (6) 2,0,–2,1/2 3. （1）存在，为3d 的一条轨道； (2) 当l=0时，m只能为0，或当m=±1时，l可以为2或1。 (3) 当l=2时，n应为≥3正整数，m s=+1/2或-1/2； 或n=2时l=0 m=0 m s=+1/2或-1/2； l=1 m=0或±1，m s=+1/2或-1/2; （4）m s=1/2或–1/2 ； （5）l不可能有负值； （6）当l=0时，m只能为0 4．指出下列各电子结构中，哪一种表示基态原子，哪一种表示激发态原子，哪一种表示是错误的? (1)1s22s2(2) 1s22s12d1(3) 1s22s12p2 (4) 1s22s22p13s1(5) 1s22s42p2(6) 1s22s22p63s23p63d1

【人教版】高中化学选修3知识点总结：第一章原子结构与性质

第一章原子结构与性质 课标要求 1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素的（1~36号）原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。 2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某种性质 3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。 要点精讲 一.原子结构 1.能级与能层 2.原子轨道 3.原子核外电子排布规律 ⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。

能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s 轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交错。 说明：构造原理并不是说4s 能级比3d 能级能量低（实际上4s 能级比3d 能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。 （2）能量最低原理 现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。 （3）泡利（不相容）原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli ）原理。 （4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特（Hund ）规则。比如，p3的轨道式为 或，而不是。 洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。 前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。 4. 基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K ：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以↑↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑

原子结构和化学键知识点

寻找10电子微粒和18电子微粒 的方法 1．10电子微粒 2．18电子微粒 CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH…… 识记1－20号元素的特殊电子层 结构 (1)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K； (2)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar； (3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C； (4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：O； (5)最外层电子数是内层电子总数一半的元素：Li、P； (6)最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne； (7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si； (8)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al； (9)电子层数是最外层电子数2倍的元素：Li、Ca； (10)最外层电子数是电子层数2倍的元素：He、C、S。 化学键与物质类别的关系以及对 物质性质的影响 1．化学键与物质类别的关系

(1)只含共价键的物质 ①同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。 ②不同种非金属元素构成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2等。 (2)只含有离子键的物质：活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、 K2O、NaH等。 (3)既含有离子键又含有共价键的物质，如Na2O2、CaC2、NH4Cl、NaOH、Na2SO4等。 (4)无化学键的物质：稀有气体，如氩气、氦气等。 2．离子化合物和共价化合物的判断方法 (1)根据化学键的类型判断 凡含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有共价键的化合物，是共价化合物。 (2)根据化合物的类型来判断 大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于共价化合物。 (3)根据化合物的性质来判断 熔点、沸点较低的化合物是共价化合物。熔化状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl，不导电的化合物是共价化合物，如HCl。 3．化学键对物质性质的影响 (1)对物理性质的影响 金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。 NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高。 (2)对化学性质的影响 N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定，H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。

原子结构与键合

原子结构与键合 一、决定材料性质最为本质的内在因素： 组成材料各元素原子结构：原子 原子间相互作用，相互结合：键合 原子或分子在空间的排列：晶体结构 原子集合体的形貌特征：显微组织 二、原子是化学变化中的最小微粒。 原子结构直接影响原子间的结合方式。 三、键的形成：在凝聚状态下，原子间距离十分接近，便产生了原子 间的作用力，使原子结合在一起，就形成了键。 键分为一次键和二次键： 一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。 二次键——结合力较弱，包括范德华键和氢键。 混合键——对于大多数晶体而言，它们的键并不单纯属于上述五种中的某一种，而具有某种综合性。换言之，许多晶体存在混合键。 四、范德华力、氢键和共价键的对比

五、石墨（共价键、金属键和范德瓦尔斯力的混合键） 1. C原子的三个价电子组成sp2杂化轨道，分别与最近邻的三个C 原子形成三个共价键，在同一平面内互成120°，使碳原子形成六角平面网状结构。 2. 第四个价电子未参与杂化，自由的在整个层内活动，具有金属键的特点。（石墨是一种良导体，可做电极等） 3. 层与层之间以范德瓦尔斯力结合。（结合力弱，所以石墨质地疏松，在层与层之间可插入其它物质，制成石墨插层化合物）。 六、晶体、准晶，非晶体 晶体中原子的排列是有序的，即原子按某种特定方式在三维空间内呈周期性规则重复排列，有固定的熔点。而非晶体内部原子的排列是无序的。 准晶体，亦称为“准晶”，是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列；但是准晶体不具备晶体的平移对称性。 七、弥散强化 弥散强化——指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料

专题20 原子结构与化学键(学生版)

1．（2019·江苏高考真题）反应NH 4Cl+NaNO 2NaCl+N 2↑+2H 2O 放热且产生气体，可用于冬天石油开 采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是 A ．中子数为18的氯原子：18 17Cl B ．N 2的结构式：N=N C ．Na +的结构示意图： D ．H 2O 的电子式： 2．（2019·上海高考真题）关于离子化合物NH 5（H 有正价和负价）下列说法正确的是（ ） A ．N 为+5价 B ．阴阳离子个数比是1:1 C ．阴离子为8电子稳定结构 D ．阳离子的电子数为11 3．（2018·北京高考真题）我国科研人员提出了由CO 2和CH 4转化为高附加值产品CH 3COOH 的催化反应 历程，该历程示意图如下所示。 下列说法不正确的是 A ．生成CH 3COOH 总反应的原子利用率为100% B ．CH 4→CH 3COOH 过程中，有C—H 键发生断裂 C ．①→②放出能量并形成了C—C 键 专题20 原子结构与化学键

D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 4．（2019·北京高考真题）2019年是元素周期表发表150周年，期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟（49In）等9种元素相对原子质量的新值，被采用为国际新标准。铟与铷（37Rb）同周期。下列说法不正确的是 A．In是第五周期第ⅢA族元素 B．11549In的中子数与电子数的差值为17 C．原子半径：In>Al D．碱性：In(OH)3>RbOH 5．（2018·江苏高考真题）用化学用语表示NH 3+ HCl NH4Cl中的相关微粒，其中正确的是（） N B．HCl 的电子式： A．中子数为8的氮原子：8 7 C．NH3的结构式：D．Cl?的结构示意图： 6．（2008·全国高考真题）下列各组给定原子序数的元素，不能形成原子数之比为1：1稳定化合物的是A．3和17B．1和8C．1和6D．7和12 7．（2013·海南高考真题）重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是 A．氘(D)原子核外有1个电子 B．1H与D互称同位素 C．H2O与D2O互称同素异形体 D．1H218O与D216O的相对分子质量相同 8．（2015·上海高考真题）中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝，关于核素293 116 Lv的叙述错误的是 A．原子序数为116B．中子数为177 C．核外电子数为116D．该元素的相对原子质量为293 9．（2015·上海高考真题）某晶体中含有极性键，关于该晶体的说法错误的是 A．不可能有很高的熔沸点B．不可能是单质 C．可能是有机物D．可能是离子晶体 10．（2016·上海高考真题）下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是 A．CaO与CO2B．NaCl与HCl C．SiC与SiO2D．Cl2与I2

第1章原子结构与键合教案

第1章原子结构与键合 决定材料性能的最根本的因素是组成材料的各元素的原子结构，原子间的相互作用、相互结合，原子或分子在空间的排列分布和运动规律以及原子集合体的形貌特征等。为此，我们需要了解材料的微观构造，即其内部结构和组织状态，以便从其内部的矛盾性找出改善和发展材料的途径。 1.1 原子结构 1.1.1 物质的组成 一切物质都是由无数微粒按一定的方式聚集而成的。这些微粒可能是分子、原子或离子。原子结构直接影响原子间的结合方式。 1.1.2 原子的结构 近代科学实验证明：原子是由质子和中子组成的原子核，以及核外的电子所构成的。 原子的体积很小，直径约为10-10m数量级，而其原子核直径更小，仅为10-15m数量级。然而，原子的质量恰主要集中在原子核内。因为每个质子和中子的质量大致为1.67X10-24g，而电子的质量约为9.11X10-28g，仅为质子的1/1836。 1.1.3 原子的电子结构 图为镁(原子序数12)原子结构中K,L和M量子壳层的电子分布状况. 从内到外，依次为K壳层(n=1),L壳层(n=2),M壳层(n=3). 1).主量子数n:决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即电子所处的量子壳层。 2).轨道角量子数li:给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层）。

3).磁量子数mi:给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。 4).自旋角量子数si:反映电子不同的自旋方向。 描述原子中一个电子的空间位置和能量可用四个量子数表示。 多电子的原子中，核外电子的排布规律遵循三原则，即能量最低原理、Pauli不相容原理和Hund规则。 1.1.4 元素周期表 具有相同核电荷数的同一类原子为一种元素。 元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映了元素之间相互联系的规律，元素在周期表中的位置反映了那个元素的原子结构和一定的性质。 1.2 原子间的键合 1.2.1 金属键 金属中的自由电子和金属正离子相互作用所构成键合称为金属键。金属键的基本特点是电子的共有化。 金属键既无饱和性又无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子相结合，并趋于形成低能量的密堆结构。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。 1.2.2 离子键

原子结构与结合键习题与答案

原子结构与结合键习题与答案 1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？ 2. 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些个原则？ 3. 在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？ 4. 何谓同位素？为什么原子量不总为整数？ 5. 铬的原子序数为24，共有四种同位数：4.31%的Cr原子含有26个中子，83.76%含有28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。试求铬的原子量。 6. 铜的原子序数为29，原子量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。 7. 铟的原子序数为49，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。试从原子结构角度来确定铟的价电子数。 8. 铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？ 9. 已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。 10. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 11. 已知Si的原子量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？ 12. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。试解释S这种行为的原因。 13. 高分子链结构分为近程结构和远程结构。他们各自包括内容是什么？ 14. 按分子材料受热的表现分类可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释之。 15. 分别绘出甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)之原子排列与键合。 16. 下图1-1绘出三类材料——金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。 图1-1 答案 5. M=00431×(24+26)+0.8376×(24+28)+0.0955×(24+29)+0.0238×(24+30)=52.0569 6. 73% (Cu63); 27% (Cu65) 7. 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1 8. 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d96s1 11. a)5.833×10-15 b)1.168×10-14

第一章原子结构与键合

第一章原子结构与键合 1-1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪4个量子数来决定？1-2. 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？ 1-3. 在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？ 1-4. 何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？ 1-5. 铬的原子序数为24，它共有四种同位素：w(Cr)=4.31%的Cr原子含有26个中子，w(Cr)＝83.76%的Cr含有28个中子，w(Cr)＝9.55%的Cr含有29个中子，且w(Cr)＝2.38%的Cr含有30个中子。试求铬的相对原子质量。 1-6. 铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。 1-7. 锡的原子序数为50，除了4f亚层之外,其它内部电子亚层均已填满。试从原子结构角度来确定锡的价电子数。 1-8. 铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？ 1-9. 已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。 1-10. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 1-11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。

图1－1 1-12.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？ 1-13. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。试解释S这种行为的原因。 1-14. A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示： 这里x A和x B分别为A和B元素的电负性值。已知Ti、O、In和Sb 的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO2和InSb的IC%。1-15. Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g 中含有多少原子？ 1-16. 尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要比HCl的沸腾温度(-85℃)高？ 1-17.高分子链结构分为近程结构和远程结构。他们各自包括内容是什么？ 1-18.高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。 1-19.分别绘出甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)之原子排列与键合.

最新专题二：原子结构及化学键1

专题二、原子结构及化学键 1 2 考点一、原子 3 1、原子的构成 4 5 6 7 8 9 2、质量数= 10 考点二、原子结构与元素性质关系 11 （1） _____ 决定元素种类，_______ 决定同位素种类 12 （2）金属元素原子一般最外层电子数 ____4，因此易失电子;非金属原子一13 般最外层电子数_____4因此易得电子，稀有气体元素最外层电子数为 _____ 14 （氦为2）达到最大容量数，称为稳定结构，化学性质稳定。 考点三、元素、核素、同素异形体、同位素的比较 15

16 例、1、我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素144 62Sm与150 62 Sm的说话正确的 17 是（）18 A.144 62Sm与150 62 Sm互为同位素 19 B.144 62Sm与150 62 Sm的质量数相同 20 C.144 62Sm与150 62 Sm是同一种核素 21 D..144 62Sm与150 62 Sm的核外电子电子数和中子数均为62 22 2、16O和18O是氧元素的两种核素，N A 表示阿伏伽德罗常数，下列说法正确的 23 是（） 24 A.16O和18O互为同分异构体 25 B.16O和18O核外电子排布方式不同 26 C.通过化学方法可以实现16O和18O间的相互转化 27 D.标准状况下，1.12L16O和1.12L18O均含有0.1N A 个氧原子 28 考点四、核外电子数29

30 例：A+、B+、C-、D、E五种粒子（分子或离子）中每个粒子均有10个电子已 31 知 32 A++C-=D+E B++C-=2D请回答： 33 （1）C-离子的电子式是 _____（2）具有相同空间构型的粒子是____和 ____ 34 （3）分别写出A+和D反应，B+和E反应的离子方程式______________________ 35 （4）出D、E外请再写出两种含有10个电子的分子的分子式 36 ______________________ 37 （5）除A+和B+外请再写出两种含有10个电子的阳离子 38 ______________________ 39 考点五、化学键 40 41 42 43 44 45 46 47

化学选修三第一章《原子结构与性质》知识点及全套练习题(含答案解析)

第一章原子结构与性质 一.原子结构 1、能级与能层 2、原子轨道 3、原子核外电子排布规律 （1）构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。 能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错。 （说明：构造原理并不是说4s能级比3d能级能量低（实际上4s能级比3d能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。） （2）能量最低原理 原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 （3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理。 （4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自

旋方向相同，这个规则叫洪特规则。比如，p3 的轨道式为，而不是。 洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。 前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。 4、基态原子核外电子排布的表示方法 （1）电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K ：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K ：[Ar]4s1。 （2）电子排布图(轨道表示式) 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为 二、原子结构与元素周期表 1、原子的电子构型与周期的关系 （1）每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He 为1s2外，其余为ns2np6。He 核外只有2个电子，只有1个s 轨道，还未出现p 轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。 （2）一个能级组最多所容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类。但一个能级组不一定全部是能量相同的能级，而是能量相近的能级。 2、元素周期表的分区 （10根据核外电子排布 ①分区 ②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑

原子结构-化学键-分子结构

原子结构-化学键-分 子结构 https://www.sodocs.net/doc/5110326937.html,work Information Technology Company.2020YEAR

原子结构、化学键、分子结构习题 1．判断下列叙述是否正确 （1）电子具有波粒二象性，故每个电子都既是粒子又是波。 （2）电子的波动性是大量电子运动表现出的统计性规律的结果。 （3）波函数，即电子波的振幅。 （4）波函数Ψ，即原子轨道，是描述电子空间运动状态的数学函数式。 （1）（2）（3）（4） 2. 用原子轨道光谱学符号表示下列各套量子数： (1) n =2, l = 1, m = –1 (2) n =4, l = 0, m =0 (3) n =5, l = 2, m =0 2 （1）2p (2) 4s (3) 5d 3. 假定有下列电子的各套量子数，指出哪几套不可能存在，并说明原因。 (1) 3,2,2,1/2 (2) 3,0,–1,1/2 (3) 2, 2, 2, 2 (4) 1, 0, 0, 0, (5) 2,–1,0, –2/1 (6) 2,0,–2,1/2 3. （1）存在，为3d 的一条轨道； (2) 当l=0时，m只能为0，或当m=±1时，l可以为2或1。 (3) 当l=2时，n应为≥3正整数，m s=+1/2或-1/2； 或n=2时l=0 m=0 m s=+1/2或-1/2； l=1 m=0或±1，m s=+1/2或-1/2; （4）m s=1/2或–1/2 ； （5）l不可能有负值； （6）当l=0时，m只能为0 4．指出下列各电子结构中，哪一种表示基态原子，哪一种表示激发态原子，哪一种表示是错误的? (1)1s22s2 (2) 1s22s12d1 (3) 1s22s12p2 (4) 1s22s22p13s1 (5) 1s22s42p2 (6) 1s22s22p63s23p63d1

材料科学基础习题原子结构与键合

《材料科学基础》第一章习题——原子结构与键合 一、作业题 1、原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？ 2、图1-1中绘出3类材料——金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离的关系曲线，试指出它们各代表何种材料。 3、A 和B 元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似地用下式表示： %100]1[(%)2 )(25.0　?-=--B A x x e IC 式中A x 和B x 分别为A 和B 元素的电负性 值。已知Ti ，O ，In 和Sb 的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO 2和InSb 的IC （%）。 4、尽管HF 的相对分子质量较低，试解释：为什么HF 的沸腾温度（19.4℃）要比HCl 的沸腾温度（-85℃）高？ 5、与陶瓷材料相比，金属材料的导热导电性能优异、韧性塑性好，但熔点低，请从金属材料与陶瓷材料的键合特点加以分析，解释各自性能差异的根本原因。 6、高分子链结构分为近程结构和远程结构。他们各自包含的内容是什么？ 7、高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。 8、官能度的概念？要获得三维网状的高分子材料，其单体至少需要几个官能度？ 二、思考题（不用纸质版上交） （1）原子的结构包括哪几个部分？在了解LED 结构的基础上，从原子结构的角度讨论LED 荧光粉的发光原理。LED 交通信号灯中，红灯用荧光粉可能有哪些离子，绿灯用荧光粉可能有哪些离子？ （2）原子间的结合键共有几种？他们各自有何特点？分别列举一种常见的金属材料、无机非金属材料、高分子材料，比较其熔点、导电性、硬度、韧性、塑性等性能，从结合键角度来分析其宏观性能的差异。 （3）从结合键的角度讨论，为什么HF 的沸点比HCl 的沸点高？如果让你穿越到19世纪70-80年代，请你告诉爱迪生怎样选择白炽灯的灯丝材料，为什么钨是最合适的灯丝材料之一？ （4）高分子链结构分为近程结构和远程结构，他们各自包含的内容是什么？官能度的概念是什么，要获得三维网状的高分子材料，其单体至少需要几个官能度？ （5）高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。 E

高中化学-原子结构与化学键全面总结

专题六 原子结构与化学键 一.原子结构 原子定义：化学变化中的最小微粒。 1.原子结构和各微粒之间的数量关系（1）原子的构成 （2）各微粒间的数量关系A Z X 表示质量数为A、质子数为Z 的一个原子。①核电荷数=核内质子数=原子核外电子总数，②质量数（A）=质子数（Z）+中子数(N)，③离子所带电荷数=质子数-核外电子数。2.原子核外电子排布（1）电子层的意义 表示电子离原子核平均距离的大小， 电子层常常用n 表示，n 越小表示电子离原子核等越近；因为电子没有固定的运动轨迹，所以是一个概率平均距离。 （2）原子核外电子排布规律 ①每个电子层最多容纳2n2个电子， ②最外层电子数最多不超过8（K 层为最外层电子时，最多不超过2个） 1。最外层电子排满8个（He 为2个）形成稳定结构，该结构是稀有气体元素原子结构，不易得失电子，化学性质稳定， 2。最外层电子数小于4时易失去电子，表现出金属性， 3。最外层电子数大于4时易失去电子，表现出非金属性。 （3）次外层电子数最多不超过18个。 电子式是表示物质结构的一种式子，其写法是在 元素周围用“.”或“ × ”表示原子或离子的最外层电子，若为离子还需要用“n +”或“n -”（n 为正整数）表示离子所带电荷。 注意事项： 1.离子化合物中阴、阳离子个数比不是1:1时，要注意每一个离子都与带相反电荷的离子直接相邻， 2.写双原子分子的电子式时，要注意共用电子对的数目和表示方法， 具体方法如下： 三.化学键 1.概念：使离子相结合或原子相结合的作用力。 2.分类 3.离子键 （1）概念：带相反电荷离子之间的相互作用， （2）成键微粒：阴、阳离子，（3）成键实质：静电作用， （4）形成条件：活泼金属与活泼非金属化合时，一般形成离子键， （5）存在：所有离子化合物中都有离子键 4.共价键 （1）概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用， （2）成键微粒：原子， （3）成键实质：原子间形成共用电子对，电子对核的静电引力与核间、电子间的静电斥力达到平衡， （4）形成条件：同种或不同种非金属元素的原子相结合时，一般形成共价键， （5）共价键的分类 （6）共价键存在

原子结构与化学键

2012年高考化学试题分类解析专题07 原子结构与化学键 1.（2012大纲版，6）下列关于化学键的叙述，正确的是 A．离子化合物中一定含有离子键 B．单质分子中均不存在化学键 C．含有极性键的分子一定是极性分子 D．含有共价键的化合物一定是共价化合物 【答案】A 【解析】本题考查物质结构中化学键的分类,意在考查考生对各类物质中存在的化学键类型的理解、判断能力。选项B，O2、Cl2等单质分子间存在共价键;选项C,含有极性键的分子不一定是极性分子,如CH4、CS2等;选项D,含有共价键的化合物不一定是共价化合物,如NaOH 等。 2.（2012上海，6）元素周期表中铋元素的数据见右图，下列说法正确的是 A．Bi元素的质量数是209 B．Bi元素的相对原子质量是209.0 C．Bi原于6p亚层有一个未成对电子 D．Bi原子最外层有5个能量相同的电子 【答案】B 【解析】本题考查元素周期表与原子结构,意在考查考生接受、吸收、整合化学信息的能力。质量数是针对某一种核素而言的,选项A错误;Bi原子6p亚层中的3个电子分别占据3个轨道,故有三个未成对电子,选项C错误;Bi原子最外层6p亚层中的3个电子的能量略高于6s 亚层中的2个电子的能量,选项D错误。 3.（2012山东，9）下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是 A. 非金属元素组成的化合物中只含共价键 B. ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素 C. 同种元素的原子均有相同的质子数和中子数 D. ⅦA族元素的阴离子还原性越强, 其最高价氧化物对应水化物的酸性越强 【答案】B 【解析】本题考查原子结构、元素性质,意在考查考生对原子结构和元素性质关系的理解能力。选项A, NH4Cl全部由非金属元素组成,但含有离子键和共价键,错误;选项B, 同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,各周期中ⅠA族元素的金属性最强,正确;选项C, 同种元素的原子的质子数相同,但中子数不同,错误;选项D, ⅦA族元素的阴离子还原性越强,则元素的非金属性越弱,其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱,错误。 4.（2012天津，3）下列叙述正确的是 A．乙酸与丙二酸互为同系物 B．不同元素的原子构成的分子只含极性共价键 C．235 92U和 238 92U是中子数不同质子数相同的同种核素