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标题: 【知识精讲】23广工材料与化工专业考研知识——835材料科... [打印本页]

作者: 广工引路人 时间: 2022-3-7 09:25
标题: 【知识精讲】23广工材料与化工专业考研知识——835材料科...

01原子间的键合

金属键；离子键、主价健；共价健

物理健：次价键

氢健：介于化学健和范德华力之间

1.金属键(金属键)典型全属原子结构:最外层电子数很少，即价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，形成电子云。

金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键

特点:电子共有化，既无饱和性又无方向性，形成低能量密堆结构性质:良好导电、导热性能，延展性好

2.离子键(lonic tondingl

多数盐类、碱类和金属氧化物

实质:

金属原子带正电的正离子

非金属原子带负电的负离子

存在静电引力，离于键

特点:以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性,无饱和性

性质:熔点和硬度均较高，良好电绝缘体

3.共价键

亚金属(C、Si、 Sn、Ge），聚合物和无机非金属材料

实质:由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成

极性键:共用电子对偏于某成键原子

非极性键:位于两成键原子中间

特点:饱和性，配位数较小，方向性(s电子除外)

性质:熔点高、质硬脆、导电能力差

4.范德华力

近邻原子相互作用→电荷位移→偶极子→范德华力

包括:静电力、诱导力和色散力

属物理键，系次价键，不如化学键强大，但能很大程度改变材料性质

5.、氢键

极性分子键存在于HF、H,0、 NH中，在高分子中占重要地位，氢原子中唯一的电子被其它原子所共有(共价键结合)，裸露原子核将与近邻分子的负端相互吸引--氢桥

介于化学键与物理键之间，具有饱和性

02高分子链

高分子结构：链结构和聚集态结构

单体一聚合反应：

加聚反应：添加引发剂通过共价键将单分子聚合

缩聚反应：化学反应，释放出副产品

链结构：

近程结构:一次结构属于化学结构

远程结构:二次结构分子量、形态、链的柔顺性、构象

高分子链结构单元的键合方式

1.均聚物结构单元键接顺序

单烯类单体中：除乙烯分子是完全对称的，其结构单元在分子链中的键接方法只有一种外，其它单体因有不对称取代，故有三种不同的键接方式

2.共聚物的序列结构

按结构单元在分子链内排列方式的不同分为：

无规共聚物

交替共聚物

嵌段共聚物

接枝共聚物

3高分子链的结构

线性高分子：加热后变软，甚至流动，可反复加工一，热塑性

支链高分子：

交联高分子：线性天然橡胶用S交联后变强韧耐磨

体型(立体网状)高分子：不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦受热固化便不能改变形状，热固性

4高分子链的构型

链的构型系指分子中原子在空间的几何排列，稳定的，欲改变之须通过化学键断裂才行

旋光异构体：由烯烴单体合成的高聚物，在其结构单元中有一不对称C原子，故存在两种旋光异构单元，有三种排列方式

间同立构

全同立构

无规立构

几何异构：双烯类单体定向聚合时，可得到有规立构聚合物。但由于含有双键，且双键不能旋转，从而每一双就可能有：

顺式：两种异构体之分

反式：称为几何异构

对于大分子链而言就有：顺反无序、顺反交替、全顺、全反

5远程结构

1.高分子的大小

高分子的相对分子质量M不是均一的，具有多分散性；平均相对分子质量。

高分子链中重复单元数目称为聚合度，对加工和使用有很大影响。

2.高分子的形状

主链以共价键联结，有一定键长d和键角θ，每个单键都能内旋转，故高分子在空间形态有mn-1( m为每个单键内旋转可取的位置数，n为单键数目)

统计学角度高分子链取伸直构象几率极小，呈卷曲构象几率极大

3.影响高分子链柔性的主要因素

高分子链能改变其构象的性质称为柔性

主链结构的影响:起决定性作用

取代基的影响:取代基的极性，沿分子链排布距离，在主髓，上对称性，体积均有影响

交联的影响:因交联附近的单键内旋转受阻碍，交联度大时，柔性↓

03固体结构

一、晶体学基础

1空间点阵与晶体结构

(1) 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。

(2) 晶体结构:原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。

特征:a可能存在局部缺陷;b可有无限多种。

(3)形状和大小

有三个棱边的长度a,b,c及其夹角a ,β ,γ表示。

(4) 晶胞中点的位置表示

3布拉菲点阵

14种点阵分属7个晶系。

4晶向指数与晶面指数

晶向:空间点阵中各阵点列的方向。

晶面:通过空间点阵中任意-组阵点的平面。

国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。

(1) 晶向指数的标定

a建立坐标系。

b求坐标。u',v',w'。

c化整数。u,v,w.

d加[ ]。[uvw]。

说明:

a指数意义:代表相互平行、方向一致的所有晶向。

b负值:标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。

c晶向族:晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。用表示，数字相同，但排列顺序不同或正负号不同的晶向属于同一晶向族。

(2)晶面指数的标定

a建立坐标系:确定原点(非阵点)、坐标轴和度量单位。

b量截距: x,y,z。

c取倒数: h',k',I'。

d化整数: h,k,k。

e加圆括号: (hkl)。

说明:

a指数意义:代表一组平行的晶面;

b 0的意义:面与对应的轴平行;

c平行晶面:指数相同，或数字相同但正负号相反;

d晶面族:晶体中具有相同条件(原子排列和晶面间距完全相同)，空间位向不同的各组晶面。用{hkl}表示。

e若晶面与晶向同面，则hu+kv+lw=0;

f若晶面与晶向垂直，则u=h, k=v, w=l。

(3)六方系晶向指数和晶面指数

a六方系指数标定的特殊性:四轴坐标系( 等价晶面不具有等价指数)。

b晶面指数的标定

标法与立方系相同(四个截距);用四个数字(hkil)表示; i=-(h+k)。

(4)晶带

a:平行于某一晶向直线所有晶面的组合。

b性质:晶带用晶带轴的晶向指数表示;晶带面//晶带轴;

晶带定律：hu+kv+lw=0.

凡满足上式的晶面都属于以[uvw]为晶带轴的晶带。推论:

(a)由两晶面(h1k1l1) (h2k2l2)求其晶带轴[uvw]:

u=k1l2-k2h1; v= l1h2-l2h1; w=h1k2-h2k1。

(b)由两晶向[u1v1w1][ u2v2w2]求其决定的晶面(hkl)。

h=v1w1- v2w2; k=w1u2- w2u1; l= u1v2- u2v1

(5)晶面间距

a -- - -组平行晶面中，相邻两个平行晶面之间的距离。

b计算公式(简单立方):d=a/(h2+k2+l2)1/2

注意:只适用于简单晶胞;对于面心立方hkl不全为偶、奇数，体心立方h+k+l=奇数时，d（nkl）=d/2。（因为有附加面）

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